Введение к работе
Актуальность работы. Степень изношенности выемочно-погрузочного оборудования на горных предприятиях Кузбасса в настоящее время превысила 70%. Значительное количество экскаваторов на карьерах и разрезах эксплуатируются более 15 — 20 лет. Только в Кузбассе более 40% машин имеют сверхнормативные сроки службы, в связи с чем на первый план выходят проблемы обеспечения безопасной безаварийной эксплуатации таких машин. На ремонт и техническое обслуживание приходится до 30% материальных затрат на добычу полезных ископаемых; более 20% - на простои, связанные с ремонтами; около 40% - на непроизводительную малоэффективную работу. Процесс ремонта имеет низкую механизацию, более 90% ремонтов производятся без предварительной дефектации механизмов методами неразрушающего контроля. Выходом из сложившейся ситуации может служить только применение системы ремонтов горного оборудования по его фактическому техническому состоянию с опорой на широкое применение средств неразрушающего контроля.
Существует несколько имеющих свои плюсы и минусы направлений в диагностике: периодическая диагностика или стационарные системы. Переносные системы позволяют проводить доскональную диагностику практически любого узла с высокой достоверностью, однако требуют точного планирования, наличия специалистов высокого уровня подготовки и трудозатраты, что не всегда дает возможность применять их в достаточно широком спектре оборудования.
Стационарные системы позволяют вести контроль в реальном времени, использовать аварийную защиту и увеличить надежность диагностики в целом за счет отсутствия человеческого фактора; в то же время присутствующие на рынке стационарные системы контроля и диагностики дороги и имеют узконаправленную структуру, что не дает возможности применять их на экскаваторе, поэтому необходимо разработать систему, адаптированную непосредственно для экскаватора и позволяющую получать достоверную диагностическую информацию в режиме реального времени.
В работе впервые использован комплексный подход к проблеме повышения эффективности системы технического диагностирования экскаваторов. Показана актуальность и реализуемость задач, поставленных в данной работе. Внедряемость результатов разработки определяется как создание системы норм активных документов, фиксирующих требования к формам и видам контроля и их применения. Результаты анализа, приведённые в главах, определяют возможности формирования программ повышения
надёжности и технического перевооружения разрезов для обеспечения высокой безопасности и долговечности горного оборудования.
Цель работы - обоснование и разработка стационарного диагностического комплекса для одноковшовых карьерных экскаваторов, обеспечивающего безопасную и безаварийную их эксплуатацию.
Идея работы - установление закономерностей функционирования одноковшовых карьерных экскаваторов и разработка методов и средств диагностики фактического технического состояния в реальном режиме времени.
Задачи исследований:
провести анализ технического состояния парка одноковшовых карьерных экскаваторов, существующих систем технического обслуживания и ремонта;
обосновать необходимость и целесообразность оборудования карьерных экскаваторов стационарной диагностической системой;
разработать методы обработки нестационарной диагностической информации;
разработать макет стационарного диагностического комплекса для одноковшовых карьерных экскаваторов и проверить его в промышленных условиях.
Методы исследований.
В работе используются аналитические и экспериментальные методы исследования. При изучении процесса сбора и обработки термо- и вибросигнала применялись методы математической статистики, планирования эксперимента, имитационного моделирования. При формировании и решении задачи моделирования применялся системный подход, учитывающий взаимосвязи всех агрегатов и использующий индивидуальный подход при выборе рациональных режимов исследований различных агрегатов.
Научные положения, выносимые на защиту:
— выделение полезной диагностической информации из нестационарных
вибродиагностических сигналов на основе предложенных методов
селекции режимов работы механизмов позволяет адекватно оценивать
фактическое состояние машин и агрегатов одноковшовых карьерных
экскаваторов;
— стационарный комплекс обеспечивает получение диагностической
информации в реальном времени, что дает возможность с большой
надежностью прогнозировать изменение технического состояния
механических систем экскаватора.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
корректной постановкой задачи исследования;
достаточным объемом экспериментальных исследований, обеспечивающих не менее чем 90% доверительную вероятность сделанных выводов;
положительными результатами внедрения в филиале «Краснобродский угольный разрез» опытного образца стационарного диагностического комплекса для одноковшового карьерного экскаватора.
Научная новизна диссертации заключается:
в установлении аналитических зависимостей параметров вибрации основных элементов систем экскаватора от режимов его работы;
в разработке метода построения структуры системы автоматической обработки вибросигнала.
Личный вклад заключается:
в определении способов технического диагностирования для оборудования, работающего в реверсивных режимах при знакопеременных нагрузках со значительным влиянием внешних факторов;
в создании опытного образца стационарного диагностического комплекса для одноковшового карьерного экскаватора;
в определении методов обработки вибросигнала для проведения диагностирования в автоматизированном режиме.
Практическое значение работы заключается в том, что ее результаты позволяют:
— проводить разработку методов и расчётных зависимостей для
определения параметра вибросигнала для оборудования, работающего в
реверсивных режимах при знакопеременных нагрузках со значительным влиянием внешних факторов;
применять разработанный метод построения структуры стационарного диагностического комплекса для создания аналогичных систем;
на основе практических разработок и их внедрения применять предложенные решения, использовать намеченные перспективы дальнейшей работы по оптимизации алгоритма обработки информации и внедрять предложенные практические решения задач создания и внедрения стационарного диагностического комплекса для одноковшовых карьерных экскаваторов.
Реализация выводов и рекомендаций работы.
На основе проведенной работы был создан прототип стационарного диагностического комплекса для экскаватора типа ЭКГ и установлен на экскаватор ЭКГ-10 №4 в филиале «Краснобродский угольный разрез». За счет обоснованного изменения межремонтных интервалов в период с 2008 по 2009гг. сокращено количество аварийных отказов оборудования, уменьшено время простоя экскаватора в ремонте, сокращены денежные затраты на его ремонт.
Апробация работы. Основное содержание работы, отдельные ее положения были доложены и обсуждены на техническом совете филиала ОАО «УК «КРУ» «Краснобродский угольный разрез», на X международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность Кузбасса» (Кузбасский международный угольный форум,2008г.), на III молодежной научно-практической конференции «Профессиональные знания и навыки молодежи - будущий капитал компании» (УГМК, Верхняя Пышма, 2008г.), на XI международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России: новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кузбасский международный угольный форум, 2009г.), на международном молодежном инновационном форуме в Сибири «Интерра - 2010».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы из 96 наименований и 1 приложения. Работа содержит 178 страниц, в том числе 159 страниц основного текста, 64 рисунка и 28 таблиц.
