WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

На правах рукописи

ЕЩЕРКИН ПАВЕЛ ВАСИЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДИЗЕЛЬ-ГИДРАВЛИЧЕСКИХ БУРОВЫХ СТАНКОВ

Специальность 05.05.06 – «Горные машины»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 2012

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие открытого способа добычи полезных ископаемых в настоящее время идет по пути роста производственной мощности предприятий, увеличения коэффициента вскрыши, объемов работ по экскавации, продвижения открытых разработок в отдаленные районы с суровым климатом. Удельный вес добычи угля открытым способом в стране сейчас составляет около 42%, а в Сибирском и Дальневосточном федеральных округах уже превышает 50% и, как показывает статистика, продолжает расти.

Развитие открытого способа добычи угля во многом зависит от производительности и надежности горной техники – основного звена технологического процесса. На открытых горных работах одним из основных и трудоемких процессов является бурение взрывных скважин, на долю которого, по данным ОАО «УК «Кузбассразрезуголь», приходится свыше 30% финансовых и материальных затрат. Сегодня на разрезах ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» в эксплуатации находится свыше 80 буровых станков, львиную долю среди которых занимают тяжелые станки шарошечного бурения. Анализ использования фонда рабочего времени буровых станков показал, что парк бурового оборудования эксплуатируется недостаточно удовлетворительно. Коэффициент использования парка буровых станков составлял 0,57…0,65. При этом треть общего времени простоев буровых станков связано с восстановлением их работоспособного состояния, причем на долю плановых ремонтов приходится около 82% затрат времени, а на долю аварийных простоев – около 18%.

Проведенные исследования показывают разительный разрыв между сложностью и высокой стоимостью эксплуатируемой техники и низким технологическим уровнем ее обслуживания.

Одним из направлений решения этой задачи является эффективное использование парка бурового оборудования по назначению за счет повышения качества его ремонта и технического обслуживания на основе знания фактического технического состояния отдельных узлов и агрегатов, которое может быть получено из результатов вибрационного обследования, поскольку виброакустический сигнал содержит практически всю информацию о процессах, протекающих в контактирующих узлах и деталях.

Поэтому установление связи технического состояния отдельных узлов и агрегатов буровых станков с их вибрационными характеристиками и разработка прогностической модели, позволяющей повысить эффективность и безотказность использования бурового оборудования, является актуальной научной задачей.

Связь темы диссертации с государственными научными программами.

Работа выполнена в рамках программы сотрудничества с ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» «Повышение надежности и безотказности оборудования для открытых горных работ».

Целью работы является разработка методики вибродиагностики и прогнозирования изменения технического состояния дизельгидравлических буровых станков, обеспечивающей повышение безопасности и безотказности их эксплуатации.

Идея работы заключается в использовании прогностических моделей для определения фактического технического состояния дизельгидравлических буровых станков, обеспечивающих переход от системы планово-предупредительных ремонтов к системе обслуживания по фактическому техническому состоянию.

Задачи исследований:

- анализ состояния надежности и эффективности эксплуатации карьерных буровых станков в условиях ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» и технологических схем их технического обслуживания и ремонта;

- анализ современных методов и средств функциональной диагностики, пригодных для оценки технического состояния буровых дизельгидравлических станков;

- исследование и выявление влияния природной и техногенной среды на надежность и эффективность эксплуатации буровых станков;

- построение прогностической модели изменения технического состояния узлов и агрегатов дизель-гидравлических буровых станков, учитывающей специфику их эксплуатации;

- разработка средств и методов текущего диагностирования узлов и агрегатов дизель-гидравлических буровых станков в процессе их эксплуатации и проверка достоверности разработанной прогностической модели.

Методы исследований, использованные в работе:

- методы математической статистики и корреляционного анализа при обработке статистического материала о состоянии парка буровых станков ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» и построении зависимостей влияния природной и техногенной среды на надежность и эффективность эксплуатации буровых станков;

- системный анализ при выборе функциональных методов и средств технической диагностики буровых станков;

- методы математического моделирования и теории вероятности при построении прогностических моделей деградации узлов и агрегатов дизель-гидравлических буровых станков;

- пассивные методы экспериментальных исследований при мониторинге и построении прогноза изменчивости технического состояния агрегатов буровых станков.

Научные положения, выносимые на защиту:

- эффективность эксплуатации буровых станков в Кузбассе снижается при увеличении показателя буримости горных пород, уменьшении температуры окружающей среды, при возрастании срока эксплуатации и ухудшении качества рабочей жидкости. Влияние этих факторов на показатели надежности работы оборудования носит неравнозначный характер, но допускает оценку безотказности по структуре неплановых простоев;

- диагностические признаки технического состояния буровых станков должны базироваться, для получения наиболее достоверного заключения, на одновременном использовании нескольких диагностических методов и результатах комплексного анализа всей имеющейся информации о вибрационной активности опор узлов и агрегатов;

- прогностическая модель изменения технического состояния узлов и агрегатов буровых станков, построенная с учетом вида технического обслуживания, имеет вероятностный характер и должна учитывать доверительную вероятность заключения;

- мониторинг технического состояния буровых станков позволяет учитывать изменение параметров вибрационной активности и определять уровень состояния подшипниковых опор в текущий момент времени, а также прогнозировать остаточный ресурс узлов и агрегатов с заданным уровнем достоверности.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- представительным объемом статистической выборки (диагностическое обслуживание пяти дизель-гидравлических буровых станков на протяжении 4 лет);

- корректным использованием апробированных методов теоретической и прикладной механики, теории колебательных процессов, а также методов статистического прогнозирования;

- использованием современных методов измерения и анализа механических колебаний;

- хорошей сходимостью полученных в диссертации теоретических и экспериментальных данных (относительная ошибка не превышает 15% при 95% доверительной вероятности);

- положительными результатами внедрения разработанной методики мониторинга технического состояния на филиале ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» «Моховский угольный разрез» (Сартакинское поле).

Научная новизна результатов исследования заключается в следующем:

- установлена закономерность аварийности гидрооборудования буровых станков от определяющих её факторов;

- разработаны требования к диагностическим методам оценки технического состояния дизель-гидравлических буровых станков на основе анализа вибрационной активности их узлов и агрегатов;

- разработана методика мониторинга технического состояния буровых станков по обобщенному вибрационному показателю и построена прогностическая модель изменения технического состояния узлов и агрегатов дизель-гидравлического бурового станка, базирующаяся на теоретико-вероятностном подходе и учитывающая вид технического обслуживания.

Практическая ценность работы заключается в том, что результаты исследований позволяют:

- определять влияние различных внешних факторов на наиболее значимые показатели работоспособности дизель-гидравлических буровых станков;

- рекомендовать переход к системе профилактического технического обслуживания карьерных буровых станков на базе вибродиагностики фактического технического состояния их машинных агрегатов;

- повысить долговечность эксплуатации гидравлических буровых станков за счет использования системы мониторинга их технического состояния, содержащую теоретико-вероятностную модель прогнозирования изменения показателей эксплуатационной надёжности.

Личный вклад автора заключается:

- в выявлении внешних факторов, влияющих на изменение параметров эксплуатационной надёжности дизель-гидравлических буровых станков;

- в разработке методики функциональной диагностики буровых станков и выборе критериев оценки технического состояния;

- в разработке теоретико-вероятностной модели деградации основных узлов и агрегатов дизель-гидравлических буровых станков и построении, на её основе, прогностической модели изменения их технического состояния;

- в реализации методики мониторинга технического состояния дизельгидравлических буровых станков на филиале ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» «Моховский угольный разрез» (Сартакинское поле).

Реализация результатов работы.

Разработанный автором комплекс научно-технических решений по повышению уровня долговечности и безотказности работы дизельгидравлических буровых станков был внедрён на филиале ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» «Моховский угольный разрез» (Сартакинское поле).

Апробация работы.

Основное содержание работы

, отдельные её положения и результаты были доложены и обсуждены: на техническом совете филиала ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» «Моховский угольный разрез»; на Международных научно-практических конференциях «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: Уголь и майнинг» (2007, 2008 г.г.); на Международных научно-практических конференциях «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (2006-2008 гг.); на научно-практическом семинаре НФ «Кузбасс-НИИОГР» (2008, 2009 гг.); на заседании кафедры стационарных и транспортных машин КузГТУ (2010, 2011 г.); на II Региональной научнопрактической конференции «Новые технологии в угольной отрасли и экономике Кузбасса» (Белово, 2010 г.); на IV Межрегиональной научнопрактической конференции с международным участием «Инновации в угольной отрасли и экономике Кузбасса» (Белово, 2011 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ.

Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 95 наименований и приложения. Изложена на 138 страницах, включая 20 таблиц и 35 рисунков.

Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам НФ «Кузбасс-НИИОГР» и работникам энерго-механической службы филиала ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» «Моховский угольный разрез» (Сартакинское поле) за внимание к работе и оказанную помощь.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрено общее состояние вопроса, обоснована актуальность исследований, сформулирована цель и идея работы, поставлены основные задачи и сформулированы научные положения диссертации.

В первой главе проведен анализ парка буровых станков и результатов их эксплуатации на разрезах Кузбасса.

Развитие горно-транспортного оборудования, применяемого на разрезах ОАО «УК «Кузбассразрезуголь», вступило в новую фазу, отличительными признаками которой являются:

- интенсивный рост единичной мощности и стоимости машин, их габаритов и массы;

- изменение условий эксплуатации с увеличением глубины разработки, масштабов и концентрации производства;

- повышение требований к уровню организации и управления буровзрывным и погрузочно-транспортным процессом на разрезах.

Переход на использование высокопроизводительных буровых станков с большим диаметром бурения взрывных скважин (до 269…320 мм) был обусловлен применением на разрезах ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» экскаваторов с вместимостью ковшей от 15 до 40 м3. Кроме того, при обмерзании в зимний период скважины большого диаметра остаются пригодными для заряжания в течение 3…7 дней.

Наиболее широко используемые на разрезах Кузбасса буровые станки 3СБШ-200-60 (рис. 1) применяются как при бурении вскрышных пород, так и для бурения верхних пачек углей. Относительно небольшие размеры бурового станка позволяют использовать его при бурении скважин на ограниченных площадках.

Рис. 1. Списочный парк буровых станков на разрезах ОАО УК Кузбассразрезуголь (сиреневый цвет – 2003 г, бордовый – 2007 г, желтый – 2010 г) Летом 2005 года началось перевооружение бурового парка разрезов ОАО УК «Кузбассразрезуголь», стали внедряться в производство гидравлические буровые станки фирмы «Ingersoll-Rand», количество которых к концу 2008 г. составило 17 штук или около 1/5 части всего парка.

Выпускаемые в настоящее время в России тяжелые станки вращательного бурения 3СБШ-200-60, 6СБШ-200-32, 3СБШ-200/250-55, СБШ-250МНА-32, СБШ-190/250-60 и СБШ-160/200-40 не выдерживают конкуренции с зарубежной техникой по показателям надежности. Если сравнивать другие параметры – производительность, экономичность, условия работы и обслуживание, – то и здесь превосходство импортных машин тоже налицо. Выпускаемые опытные образцы отечественных дизель-гидравлических буровых станков не удалось превратить в востребованную технику, так как они являются лишь несколько улучшенным вариантом серийных машин.

Анализ использования фонда рабочего времени буровых станков за период с 2004 по 2008 г показал, что парк бурового оборудования эксплуатируется недостаточно удовлетворительно. Коэффициент использования парка буровых станков составлял за этот период 0,57…0,65. Около трети общего времени простоев буровых станков связано с восстановлением их работоспособного состояния, причем на долю плановых ремонтов приходится около 82% затрат времени, а на долю аварийных простоев – около 18% (рис. 2).

1 – планово-предупредительные ремонты (83%);

2 – аварийные простои из-за отказов механической части (12%);

3 – аварийные простои из-за отказов электрической части (4%);

4 – аварийные простои из-за отказов систем управления (1%).

Рис. 2. Структура затрат времени на восстановление работоспособности буровых станков Анализ неплановых простоев дизельных буровых станков в 2007 г показал, что на аварийные отказы по причине выхода из строя гидрооборудования приходится до 12% продолжительности простоев, что, в пересчете на простои, связанные с отказом собственно буровых станков, составляет около 25% (рис. 3).

Станки с дизельным приводом фирмы «Ingersoll-Rand» 1 – 20%; 2 – 9%;

3 – 26%; 4 – 22%;

5 – 11%; 6 – 12% Рис. 3. Неплановые простои буровых станков:

1 – организационные простои; 2 – общетехнические простои; 3 – горноэксплуатационные; 4 – аварии механических систем; 5 – аварии электрических систем; 6 – аварии пневмо- и гидросистем Существующая система эксплуатации гидравлических буровых станков не обеспечивает требуемых показателей надёжности, что свидетельствует о необходимости изменения системы технического обслуживания и ремонта.

Решению проблемы надёжности, а также совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта горных машин и оценке качества эксплуатации горного оборудования посвящены работы В. И. Галкина, Б. Л. Герике, В. Н. Гетопанова, В. Н. Дмитриева, В. Н. Ефимова, Л. И. Кантовича, Н. Г. Картавого, В. С. Квагинидзе, Б. И. Когана, П. И. Коха, Ю. Д. Красникова, Б. Н. Кутузова, Д. Е. Махно, В. И. Морозова, М. С. Островского, Ю. А. Нанкина, И. Э. Наринского, В. В. Олизаренко, Р. Ю. Подэрни, И. Л. Пастоева, Я. М. Радкевича, В. М. Рачека, Г. С. Рахутина, В. И. Русихина, В. И. Солода, Г. И. Солода и др. учёных.

Из работ этих ученых, так же как и из многих зарубежных публикаций, следует, что наиболее прогрессивным и экономически целесообраз ным методом технического обслуживания является система технического обслуживания по фактическому техническому состоянию оборудования, базирующемся на его распознавании (диагностике).

Высокая эффективность замены системы планово-предупредительных ремонтов на систему обслуживания технологического оборудования по фактическому состоянию базируется не только на сокращении сроков и затрат на техническое обслуживание, но и на исключении необоснованных ремонтов, что приводит, в конечном счете, к повышению надёжности машинных агрегатов. Оценка же фактического технического состояния узлов и агрегатов оборудования приводов горных машин может опираться только на результаты функциональной диагностики, проводимой в рабочих условиях на различных эксплуатационных режимах. Для этого могут быть использованы различные методы технической диагностики и неразрушающего контроля, которые представляют собой информационноизмерительный базис системы мониторинга, оценки и прогноза технического состояния машин и оборудования.

Анализ отечественного и зарубежного опыта контроля технического состояния систем с вращательным движением силовых узлов показывает, что для обнаружения возможных отказов наиболее эффективен (до 77%) контроль состояния оборудования именно по вибрационным параметрам.

На сегодняшний день существует большое количество различных видов замеров параметров механических колебаний, позволяющих оценивать состояние самого разнообразного оборудования. Для извлечения полезной информации о дефектах и степени их опасности используются современные математические методы анализа случайных процессов и идентификации систем: исследование максимальных и минимальных величин вибрации (анализ ПИК-фактора, метод ударных импульсов, анализ огибающей), спектральный анализ на основе быстрого преобразования Фурье, кепстральный анализ сигналов, преобразование сигналов с использованием непрерывных и импульсных вейвлетов и т.п.

Анализ основных методов вибрационной диагностики, существующих ограничений по их применению, достоинств и недостатков показал, что на сегодняшний день не существует какого-либо одного метода, который мог бы одинаково успешно использоваться как при экспресс-диагностике, так и при периодическом мониторинге. В работе проведена классификация методов вибродиагностики по таким критериям как распространенность аппаратной реализации, пригодность для экспресс-анализа и периодического мониторинга, помехозащищенность, необходимость использования априорных данных, области применения и т.д. На основе выполненного анализа установлено, что только комплексное использование нескольких диагностических методов позволит получить наиболее достоверное заключение о техническом состоянии узлов и агрегатов.

Во второй главе проведено исследование внешних факторов, влияющих на работоспособность буровых станков.

На разрезах ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» основные объёмы буровых работ, выполняемые дизель-гидравлическими станками, производятся по породам с различными показателями буримости, относящимся к III и IV классам пород.

Статистическая обработка результатов хронометражных наблюдений за работой гидравлических буровых станков DML-1200 в различных горнотехнических условиях эксплуатации позволили получить зависимость коэффициента технического использования KТИ от показателя буримости породы Пб, величина которого уменьшается от KТИ = 0,88 (Пб = 14) до KТИ = 0,(Пб = 18) с ростом показателя буримости.

Как следует из анализа полученных результатов, величина наработки на отказ практически не коррелированна с временным периодом эксплуатации, а зависит только от показателя буримости породы Пб.

В зимний период времени резко увеличивается аварийность горной техники. Параметр потока отказов буровых станков (t) в зимние месяцы по сравнению с летними возрастает в 1,3…1,5 раза, что приводит к увеличению продолжительности простоев и снижению технической производительности.

Влияние срока эксплуатации на производительность и показатели надежности буровых станков представлен графиками, приведенными на рис. 4.

Приведенные результаты свидетельствуют, что с увеличением срока службы буровых станков снижается их годовая производительность.

Рис. 4. Влияние срока эксплуатации на производительность и техническое использование буровых станков (верхний график – DML-1200, нижний график – СБШ-320) При анализе было отмечено, что для дизель-гидравлических буровых станков коэффициент технического использования KТИ на протяжении рассматриваемого периода практически не зависит от возраста оборудования, что объясняется фирменным сервисным обслуживанием на протяжении пяти лет. В то же время для отечественных буровых станков СБШ-320 характерна тенденция к общему снижению коэффициента технического использования KТИ к концу ремонтного цикла.

Основной фактор, ухудшающий свойства рабочей жидкости – это её загрязнение, большую часть которого составляют продукты износа деталей агрегатов гидравлической системы. Размер частиц, находящихся в рабочей жидкости, обычно не превышает 15…25 мкм, хотя бывают частицы размером до 100 мкм и даже более.

В результате проведённых исследований изменения качественных показателей масла во времени была выявлена зависимость параметра потока аварийных отказов гидравлической системы буровых станков, где наблюдался увеличенный процент содержания механических примесей (рис. 5).

Рис. 5. Изменение параметра потока отказов от процентного содержания механических примесей в масле В третьей главе приведены результаты моделирования износовых (деградационных) процессов в узлах буровых станков и построения модели оценки остаточного ресурса основных узлов и агрегатов для различных видов технического обслуживания и ремонта горной техники.

Необходимость определения остаточного ресурса возникает при планировании периодичности контроля технического состояния оборудования, с целью обеспечения безопасности его эксплуатации, и продлении срока службы оборудования при исчерпании назначенного ресурса.

Имеющаяся на момент проведения обследования совокупность технических параметров объекта зависит: от начального состояния и режима функционирования объекта, от истории условий его эксплуатации и от режимов работы.

Изменение технических параметров объекта можно описать уравнением состояния, которое может задаваться эволюционным или дифференциальным уравнением – детерминированным или стохастическим в зависимости от входящих в правую часть величин.

x t = F x t0, u[t, t], K ( ) ( ) (1) { } О совокупности технических параметров объекта можно судить по результатам прямых или косвенных измерений диагностических характеристик, совокупность которых зависит от фактического состояния объекта на момент проведения измерений и условий, в которых они проводились y(t) = G x(t);u(t).

[ ] (2) По полученной совокупности измерений строится оценка истинных значений технических параметров объекта. Этот процесс можно описать детерминированным уравнением оценок x(t) = Hy(t).

(3) Далее оценивается фактическое состояние объекта (вектор в пространстве состояний), о котором судят по совокупности оценок истинных значений технических параметров объекта, полученных в данных условиях Ф(t) = x(t);u(t).

[ ] (4) В этом случае остаточный ресурс объекта рассчитывается по построенной математической модели и определяется совокупностью оценок технических параметров объекта, уравнением состояния, условиями эксплуатации, фактическим состоянием объекта и совокупностью предельных технических параметров R(t) = W t; x(t);u(t); x;Ф(t).

[ ] (5) В уравнениях (1)…(5) приняты следующие обозначения: x(t) – вектор технических (диагностических) параметров; u(t) – условия эксплуатации объекта в текущий момент времени; u[t, t] – условия эксплуатации объекта на промежутке времени [t0, t]; K – вектор, характеризующий режим работы объекта; y(t) – результаты диагностических измерений; x (t) – оценка вектора технического состояния; Ф(t) – оценка фактического состояния объекта в момент времени t; R(t) – оценка остаточного ресурса в момент времени t; x – предельные значения технических параметров; F, G, H, , W – операторы преобразования.

Для эффективной работы диагностической системы в условиях использования различных форм технического обслуживания и ремонта необходимо на основании накопленной статистики решить три основные задачи – разработать алгоритмы выделения тренда, долгосрочного и краткосрочного прогнозирования.

В общем случае, задача прогнозирования остаточного ресурса диагностируемой системы по совокупности значений диагностического параметра, полученных на основании данных периодического мониторинга, сводится к экстраполяции найденного тренда и определению времени его пересечения с линией, определяющей пороговое состояние.

На практике при оценке остаточного ресурса при малом числе измерений KПР - Kиспользуется очень простой подход T =, где KПР, K0 – предельное и VK начальное значения контролируемого параметра; VK – средняя скорость изменения контролируемого параметра.

Очевидно, что с увеличением количества проведенных наблюдений и уменьшением периода прогнозирования точность прогноза повышается.

При накоплении данных переносными коллекторами сбор большого количества данных существенно затруднен, поэтому можно воспользоваться следующими соотношениями: для прогноза на 1 интервал измерений – 6 измерений; для прогноза на 10 интервалов измерений – 16 изме 3 N + 2T -1 ( ) рений, которые следуют из допущения sL = s2 + , откуN N N - ( ) да для выбранного периода прогнозирования Т может быть получено минимально необходимое число измерений N.

При системе плановых ремонтов, существующей в настоящее время на разрезах Кузбасса, гораздо важнее построить прогноз, дающий ответ на основной вопрос эксплуатации: проработает ли объект диагностики до ближайшего планового ремонта или до следующего момента диагностики.

В четвертой главе приведена методика вибродиагностики и мониторинга технического состояния гидрооборудования дизель-гидравлических буровых станков.

На основании анализа существующих средств вибродиагностики, пригодных для мониторинга технического состояния гидрооборужования буровых станков с учетом результатов, приведенных в первой главе, выбран двухканальный коллектор/анализатор «АГАТ-М», обладающий требуемыми динамическими и частотными характеристиками.

Рис. 6. Пример гармонического состава вибрации однотипной группы вращателей гидравлических буровых станков DML-12В результате четырехлетнего наблюдения за работой 5 дизельгидравлических буровых станков были разработаны спектральные опорные маски вибрации опор вращателя станков типа DML-1200 (рис. 6), построенные на основе обработки статистического материала с различной доверительной вероятностью (85%-й для уровня предупреждение и 95%-й для уровня тревога).

Для построения достоверной прогностической модели, необходимо выбрать информативные критерии для выполнения оценки характерных неисправностей, и, кроме того, определить границы допустимых значений выбранных критериев. В качестве информативного критерия оценки выбран показатель амплитудного значения виброускорения характерных частот подшипников.

На рис. 7 приведены результаты диагностического обследования вращателя бурового станка DML-1200 на последней стадии эксплуатации, перед остановкой в ремонт. Как следует из приведенных результатов, техническое состояние гидравлического вращателя к концу календарного года стало недопустимым, что требует проведения ремонта.

Рис. 7. Изменение виброускорения опор гидравлического вращателя бурового станка DML-1200 (технического состояния) на последней стадии эксплуатации перед остановкой в ремонт Методика вибромониторинга и методика прогноза технического состояния приняты к внедрению в филиале ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» «Моховский угольный разрез».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи, состоящей в установлении связей технического состояния отдельных узлов и агрегатов буровых станков с их вибрационными характеристиками, необходимыми для обоснования метода оценки их технического состояния, позволяющего повысить эффективность и безотказность использования бурового оборудования.

В результате выполненных лично автором исследований получены следующие основные результаты:

1. Коэффициент использования парка буровых станков составлял 0,57…0,65. Около трети общего времени простоев буровых станков связано с восстановлением их работоспособного состояния, причем на долю плановых ремонтов приходится около 82% затрат времени, а на долю неплановых – около 18%. На долю аварийных простоев дизельгидравлических буровых станков по причине выхода из строя гидрооборудования приходится до 12% продолжительности простоев, что составляет около 25% времени, связанного с отказом собственно буровых станков. Существующая система эксплуатации буровых станков не обеспечивает требуемых показателей надёжности, что свидетельствует о необходимости изменения системы технического обслуживания.

2. Коэффициент технического использования буровых станков в Кузбассе снижается с 0,92 до 0,76 при увеличении показателя буримости горных пород с 14 до 18, уменьшение температуры окружающего воздуха приводит к увеличению потока отказов в 1,3…1,5 раза. Возрастание срока эксплуатации буровых станков приводит к снижению их технической производительности (в среднем на 10% за 5 лет), а механическое загрязнение рабочей жидкости с 0,5 до 1,6% вызывает снижение надежности в 1,5 раза.

3. Наиболее приемлемым и достоверным методом оценки технического состояния буровых станков является метод вибродиагностики, при этом он должен базироваться, для получения наиболее достоверного заключения, на одновременном использовании нескольких диагностических подходов и результатах комплексного анализа всей имеющейся информации о вибрационной активности опор узлов и агрегатов.

4. Разработанная прогностическая модель изменения технического состояния узлов и агрегатов буровых станков построена на основе статистического анализа полученных результатов вибродиагностического обследования и определяется совокупностью оценок технических параметров объекта, уравнением состояния, условиями эксплуатации, фактическим состоянием объекта диагностики и совокупностью оценок предельных технических параметров.

5. Предельные состояния узлов и агрегатов буровых станков предложено оценивать по спектральным опорным маскам, построенным по результатам 4-х летних наблюдений за 5 дизель-гидравлическими буровыми станками, которые содержат в себе низкие частоты, находящиеся в области 2…20 Гц, средние частоты 20-100 Гц, а также высокочастотные составляющие в диапазоне 2…8 кГц. По результатам статистической обработки экспериментального материала построены два типа спектральных опорных масок – предупреждение (с 85%-й доверительной вероятностью) и тревога (с 95%-й доверительной вероятностью).

6. Обоснован мониторинг технического состояния буровых станков, позволяющий определить и прогнозировать величину остаточного ресурса для различных видов их технического обслуживания – существующей системы ППР и предлагаемой системы профилактического обслуживания. Рекомендации по осуществлению вибромониторинга буровых станков и по совершенствованию на этой основе системы технического обслуживания и ремонта внедрены в филиале ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» «Моховский угольный разрез» (Сартакинское поле).

Основные положения и выводы диссертации опубликованы в 15 научных работах, в том числе 4 в рецензируемых журналах:

Издания, рекомендованные ВАК РФ 1. Методы вибрационного контроля на примере диагностики гидравлических буровых станков / П. Б. Герике, П. В. Ещеркин // Горное оборудование и электромеханика. – 2009. – № 5, С. 31-39.

2. Математическая модель оценки фактического состояния бурового станка / Б. Л. Герике, П. Б. Герике, П. В. Ещеркин // Уголь. – 2010. – №2. – С. 45-46.

3. Система профилактического обслуживания карьерных гидравлических буровых станков как фактор повышения надёжности и безопасности / Б. Л. Герике, П. Б. Герике, П. В. Ещеркин, И. Д. Богомолов // Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня: Промышленная безопасность и охрана труда на предприятиях топливноэнергетического комплекса. – М. – Изд-во «Горная книга». – 2011. – №ОВ9. – С. 9 – 19.

4. Об одном критерии предельного состояния приводов дизельгидравлического бурового станка / Б. Л. Герике, П. Б. Герике, П. В. Ещеркин, И. Д. Богомолов // Отдельный выпуск Горного информационноаналитического бюллетеня: Промышленная безопасность и охрана труда на предприятиях топливно-энергетического комплекса. – М. – Изд-во «Горная книга». – 2011. – №ОВ9. – С. 172 – 181.

Прочие издания 5. Виброакустические признаки дефектов буровых станков и их нормирование / Б. Л. Герике, И. Л. Абрамов, П. Б. Герике, П. В. Ещеркин // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов:

Материалы международной научно-практической конференции «Уголь и майнинг 2007». – Новокузнецк: СибГИУ, 2007. – С. 7-11.

6. Распознавание признаков развивающихся дефектов зубчатых передач приводов карьерных экскаваторов / Б. Л. Герике, И. Л. Абрамов, П. Б. Герике, П. В. Ещеркин // Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности: Труды международной научно-практической конференции. – Кемерово: ННЦ ГП – ИГД им.

А. А. Скочинского, ИУУ СО РАН, КузГТУ, ЗАО КВК «ЭКСПО-Сибирь», 2007 – С. 101-103.

7. Совершенствование систем технического осмотра и ремонта карьерного оборудования / Б. Л. Герике, И. Л. Абрамов, П. Б. Герике, П. В. Ещеркин // Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности: Труды международной научнопрактической конференции. – Кемерово: ННЦ ГП – ИГД им. А. А. Скочинского, ИУУ СО РАН, КузГТУ, ЗАО КВК «ЭКСПО-Сибирь», 2007. – С. 103-105.

8. Инновационные пути повышения надежности гидравлических буровых станков / П. Б. Герике, П. В. Ещеркин // Наукоемкие технологии раз работки и использования минеральных ресурсов: сб. науч. статей. – Новокузнецк, Сиб. гос. индустр. ун-т, 2008. – С. 56-58.

9. Предпосылки создания прогнозной модели оценки технического состояния бурового карьерного оборудования на основе современных методов диагностики / П. Б. Герике, П. В. Ещеркин // Вибрация машин: измерение, снижение, защита, №3. – Донецк. – 2008. – С. 27-29.

10. Совершенствование систем технического осмотра и ремонта карьерного оборудования / Б. Л. Герике, И. Л. Абрамов, П. Б. Герике, П. В. Ещеркин // Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности: Труды международной научнопрактической конференции. – Кемерово: ННЦ ГП – ИГД им. А. А. Скочинского, ИУУ СО РАН, КузГТУ, ЗАО КВК «ЭКСПО-Сибирь», 2007. – С. 103-105.

11. Математическая модель оценки фактического состояния бурового станка / Б. Л. Герике, П. Б. Герике, П. В. Ещеркин // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: сб. науч. статей. – Сиб. гос. индустр. ун-т.; под. общ. ред. В. Н. Фрянова. – Новокузнецк, 2009. – С. 55-58.

12. Анализ технического состояния парка буровых станков ХК «Кузбассразрезуголь» / П. Б. Герике, П. В. Ещеркин // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: сб. науч. статей. – Сиб. гос. индустр. ун-т.; под. общ. ред. В. Н. Фрянова. – Новокузнецк, 2009. – С. 59-62.

13. Влияние качества рабочей жидкости по параметрам потока отказов буровых станков / П. Б. Герике, П. В. Ещеркин // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: сб. науч. статей. – Сиб. гос. индустр. ун-т.; под. общ. ред. В. Н. Фрянова. – Новокузнецк, 2009. – С. 63-67.

14. Анализ современных методов вибрационной диагностики сложных систем / Б. Л. Герике, П. Б. Герике, П. В. Ещеркин // Новые технологии, материалы и инновации в производстве: труды Международной школысеминара. – Томск: Изд-во Томского политех. ун-та, 2009. – С. 74-79.

15. Математическая модель оценки фактического состояния бурового станка и его остаточного ресурса / П. Б. Герике, П. В. Ещеркин // Инновационные технологии и экономика в машиностроении: труды VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Томск: Изд-во Томского политех. ун-та, 2009. – С. 582-585.

Подписана в печать «___»___________ 2012 г.

Формат 6084/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе.

Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ____.

ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева».

650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева».

650000, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.