Введение к работе
Актуальность темы. Горное оборудование работает в тяжелых условиях. Около 30% поломок приходится на электрооборудование. В год 25-35% установленных электродвигателей преждевременно выходят из строя. На высокую интенсивность отказов электродвигателей, эксплуатируемых в условиях горно-обогатительного комбината (ГОК), оказывают влияние климатические и механические факторы внешней среды.
Тяжелые режимы эксплуатации горного оборудования порождаются особыми климатическими условиями горнодобывающего предприятия, резкими колебаниями электромеханических нагрузок, сложностью выполнения качественного технического обслуживания.
Все оборудование объединено в последовательную технологическую цепь, поэтому выход из строя одного «звена» приводит к простою всей технологической цепи, нарушению сложных технологических процессов и в итоге к снижению качества и объёма продукции. Для безостановочной работы приходится делать большие межцеховые запасы. Для поддержания электрооборудования в рабочем состоянии содержится электроремонтный цех и большой штат электромонтеров. Материальный ущерб из-за отказов электрооборудования может значительно превышать стоимость отказавшего устройства. В связи с этим актуальна проблема повышения надежности электродвигателей в условиях ГОК.
Для повышения надежности необходимы исследования условий эксплуатации ГОК, режимов работы, а также процессов, приводящих к ускоренному износу электродвигателей. Одним из способов изучения влияния факторов на надежность электродвигателей является сбор и обработка данных об отказах и условиях эксплуатации методами математической статистики. Вклад в исследование надежности электрических машин внесли многие ученные, в том числе: О.Д. Гольдберг, Э.К. Стрельбицкий, Ю.П. Похолков, В.П. Муравлёв, Н.Г. Никиян, А.С. Ленович, А.Б. Куйбышев, Т. Штак, Т. Тоеда. Значительный вклад в изучение надежности взрывозащищенных и рудничных электродвигателей внесли ученые Е.И. Антонов, Б.Н. Ванеев, В.Д. Главный, Н.Н. Ткачук, В.М. Гостищев, Л.И. Сердюк, Б.Е. Теплицкий.
Данная работа выполнена на кафедре электромеханики Оренбургского государственного университета в рамках направления научно исследовательских работ по диагностике асинхронных машин.
Целью работы является повышение эксплуатационной надежности асинхронных двигателей (АД) в условиях ГОК, на основе исследования основных эксплуатационных факторов, влияющих на надежность АД, и установление закономерностей изменения интенсивности отказов.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
1 Провести анализ нормативных и фактических показателей надежности АД основного и взрывозащищенного исполнений, эксплуатируемых в условиях ГОК с учетом их режимов работы;
-
Исследовать электромеханические и климатические факторы, приводящие к сверхнормативной интенсивности отказов АД электроприводов основных технологических установок ГОК;
-
Разработать математические модели, устанавливающие взаимосвязь показателей надежности функционирования АД с условиями эксплуатации ГОК;
-
Разработать методику практического использования результатов исследования показателей надежности АД и мероприятия по повышению эксплуатационной надежности АД в условиях ГОК Южного Урала.
Методы исследования. Поставленные задачи решались с использованием общей теории электрических машин, теории вероятностей, математической статистики, методов планирования эксперимента. Обработка статистического материала осуществлялась в средах математического моделирования Excel, STATISTIKA.
Объектом исследования является эксплуатационная надежность АД в условиях ГОК.
Предмет исследований - закономерности влияния климатических факторов ГОК и режимов работы на интенсивность отказов АД. Научная новизна заключается в следующем:
Выявлены фактические показатели надежности групп АД основного и взрывозащищенного исполнения, функционирующих в условиях ГОК, с учетом их режимов работы.
Разработаны стохастические математические модели надежности АД, отличающиеся учетом влияния на показатели надежности АД температуры, относительной влажности воздуха на поверхности ГОК и режимов работы АД, эксплуатируемых в условиях ПР.
Предложена методика оценки и прогнозирования показателей надежности АД электроприводов технологических установок ГОК, базирующаяся на разработанных математических моделях.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Результаты сравнительного анализа нормативных и фактических показателей надежности групп АД основного и взрывозащищенного исполнений, эксплуатируемых в условиях ГОК, с учетом их режимов работы.
-
Стохастические математические модели, устанавливающие взаимосвязь показателей надежности функционирования АД в условиях ПР с температурой, относительной влажностью воздуха на поверхности ГОК.
-
Базирующаяся на разработанных математических моделях методика оценки показателей надежности АД электроприводов основных технологических установок ГОК.
-
Результаты оценки показателей надежности АД, эксплуатируемых в условиях ГОК Южного Урала, и мероприятия по повышению показателей надежности, включая новое техническое решение автора, снижающее воздействие влажности и рудничной пыли на АД.
Практическая значимость работы состоит в том, что предложены мероприятия по повышению эксплуатационной надежности АД и новое техническое решение автора, снижающее воздействие влажности и рудничной пыли на АД, приняты к использованию и способствуют повышению надежности АД основного исполнения, эксплуатируемых в условиях ГОК (Гайского и Бурибаевского) и, следовательно, снижению материальных и трудовых затрат.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на II Всероссийской научно-технической конференции «Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий» (г. Уфа 2009 г.); областной научно-практической конференции «Молодежь и наука - шаг в будущее» (г. Оренбург 2009 г.); Всероссийской научно- практической конференции «Интеграция науки и практики в профессиональном развитии педагога» (г. Оренбург 2010 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: состояние, проблемы, перспективы» (г. Оренбург 2010 г.); Дни молодежной науки в Оренбургской области «Новые промышленные технологии и техника» (г. Оренбург 2011 г.); Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XVI БЕНАРДОСОВСКИЕ ЧТЕНИЯ) (г. Иваново 2011 г.); Всероссийской научно-методической конференции «Университетский комплекс как региональный центр образовании, науки и культуры» (г. Оренбург 2012 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 работ, в том числе 2 статьи по списку ВАК, 7 докладов в материалах научно- практических конференций, подана 1 заявка на изобретение.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 67 наименований, 3 приложений и содержит 124 страницы основного текста.
