НАДЕЖНОСТЬ ШАХТНЫХ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК

В настоящее время наблюдается повышение нагрузок на шахтные подъемные установки, возрастает интенсивность их работы, что приводит к увеличению числа отказов электрической и ускоренному износу механической частей. Разработка методов и средств снижения износа и повышения долговечности элементов шахтных подъемных комплексов, несомненно, является актуальной задачей и ее решение должно привести к значительной экономии материальных и трудовых затрат.

Данные по угольной промышленности за последние годы говорят о том, что она остается опасной по аварийности. Главной причиной аварий является неудовлетворительное техническое состояние оборудования. Шахтные подъемные установки (ШПУ) на большинстве горных предприятий полностью выработали свой ресурс.

Исследования эксплуатационной надёжности электрооборудования шахтных подъемных установок выполнены проф. Макаровым М.И. [1]. Анализ полученных экспериментальных данных позволил классифицировать причины возникновения отказов как конструктивные, производственные и эксплуатационные. Результаты анализа приведены в таблице 1. Данные свидетельствуют о том, что возникновения эксплуатационные отказы составляют большую часть — 57,5 %. При этом эксплуатационные причины возникновения отказов в 2,6…2,8 раза больше прочих.

Исследования эксплуатационных показателей электрооборудования ШПУ свидетельствует о том, что срок службы разного вида электрооборудования меняется в интервале от 0,02 года (короткозамкнутые витки электродвигателя) до 12 лет (обмотка статора). При этом средняя наработка между отказами — находится в пределах 103…5810 ч, среднее время восстановления — 1,54…3,94 ч.

Таблица 1

Причины возникновения отказов

Анализ показателей надёжности показывает, что большей средней наработке между отказами соответствует больший средний срок службы и среднее время восстановления элемента. Параметр потока отказов роторной магнитной станции составляет 20,4 10^-3 ч^-1, что является максимальным показателем, а минимальный показатель потока отказов имеет приводной электродвигатель — 1,3 10^-3 ч^-1. Исключением является средняя наработка между отказами магнитной станции вспомогательных приводов — 0,0338 лет [3].

Приводной электродвигатель считается одним из основных узлов ШПУ с максимальными показателями. Примерно 78 % отказов дают щёточные контакты и подшипниковые узлы, а также обмотки статора и ротора. Основными отказами этих элементов являются: износ контактных щеток и колец — 87 % отказов щеточного узла; распайка соединений «петушков» и роторной шины — 92 % отказов обмотки ротора; износ нижних вкладышей — 80 % отказов узла подшипника скольжения; межвитковое замыкание и пробой изоляции — около 100 % отказов обмотки статора.

Создание автоматизированной системы управления надёжностью ШПУ является одним из вариантов повышения долговечности и безотказности. Такая система предполагает диагностируемый контроль основных электрических и механических элементов ШПУ, сбор и первичную обработку информации через датчики, визуализацию и управление показателями надёжности ШПУ.

В соответствии с государственным стандартом надежность — это свойство установки сохранять в течение какого-то времени в определенных пределах значения всех своих параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов.

Теория надежности отличается комплексным подходом и в соответствии с ней применительно к шахтным подъемным установкам рассматриваются следующие обобщенные объекты: изделие; элемент; система.

В зависимости от поставленной задачи понятие элемента и системы рассматривается применительно к подъемной установке в конкретных условиях. Когда стоит задача изучить надежность непосредственно подъемной установки, ШПУ можно рассматривать как систему, состоящую из комплекса элементов, а при изучении в сочетании с другими машинами и механизмами ШПУ принимается в расчет уже как элемент.

Работоспособность ШПУ характеризует ее состояние, при котором установка способна выполнять свои функции с параметрами и характеристиками, установленными в технической документации в соответствии с ее паспортными данными. Оценка работоспособности не касается требований, непосредственно не влияющих на эксплуатационные показатели, так, например, повреждение окраски кожуха двигателя не влияет на его вращение.

Отказ характеризует событие, заключающееся в полной или частичной утрате работоспособности. Отказы делят на отказы, при которых выполнение своих функций изучаемым элементом ШПУ прекращается, и отказы, при которых параметры данного объекта изменяются в недопустимых пределах. Первые называются функциональными, а вторые — параметрическими. Примерами могут служить, соответственно, поломка зубьев промежуточной муфты и уменьшение сопротивления изоляции электродвигателя.

Надежность установок определяется их безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью, т. е. надежность ШПУ характеризуется потребительскими свойствами, которые проявляются в эксплуатации.

Вопросами определения технического состояния объектов занимается техническая диагностика. Свойство объекта, которое характеризует его приспособленность к контролю и техническому диагностированию, называется контролепригодностью. От того, обладает ли данный объект свойствами контролепригодности, зависит эффективность решения задач диагностирования. Это означает минимизацию всех затрат, связанных с организацией технического диагностирования и приводит к улучшению эксплуатационных характеристик.

Основным назначением системы технической диагностики является повышение эксплуатационной надежности объекта диагностирования путем предоставления информации об оборудовании с заданной вероятностью, достаточной для обеспечения безаварийной эксплуатации объекта, оптимизации его ремонтно-технического обслуживания и оптимизации управления технологическим процессом за счет снижения материальных затрат и трудоемкости при проведении технического обслуживания и ремонта, а также уменьшения расходов на эксплуатацию диагностического оборудования. Для достижения этого диагностика должна обеспечивать непрерывный контроль за изменением технического состояния объекта, определение причин его возможного ухудшения, выдачу обслуживающему персоналу рекомендаций по восстановлению и обеспечение необходимой информацией для эффективного функционирования и оптимизации диагностической информацией [2].

Основным недостатком существующих методов обеспечения контролепригодности за счет выбора совокупности дополнительных диагностических параметров является стремление обеспечить максимальную различимость или, если это возможно, одноразличимость дефектов в объекте диагностирования.

В связи с вышеизложенным, возникает необходимость в разработке методов и алгоритмов оптимизации контролепригодности, обладающих высокой эффективностью, что позволит использовать их для диагностирования надежности шахтных подъемных установок.

Список литературы:

1. Макаров М.И. Исследование эксплуатационной надежности высоковольтных асинхронных двигателей шахтных подъемных установок. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. Донецкий политехнический институт. — Донецк, 1972. — 27 с.
2. Сакович Л.Н., Крюков М.Н. Диагностирование технических объектов с кратными дефектами / Механизация и автоматизация управления. — 1992. — № 2 — С. 48—51, 49.
3. Щуцкий В.И., Макаров М.И., Осипов Э.Р. Надежность и безопасность электроснабжения подземных горных работ. Справочное пособие. — М.: Недра, 1994. — 255 — с. 40.