Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время вся восточная часть России (Восточная Сибирь, Дальний Восток, Республика Саха (Якутия)) представляет собой мощные промышленные регионы с развитой инфраструктурой, обладающие крупными запасами полезных ископаемых, в том числе угля различных марок. Добыча угля ведется в основном открытым способом, а общий объем запасов угля разрезов в этих регионах составляет 105,5 млн.тонн. В перспективе ожидаются опережающие темпы роста открытого способа добычи угля. К 2010 г, предполагается добыть 200-230 млн. тонн , что составит 70% от общей угледобычи.
Анализ современного технического состояния разрезов показывает кризисное положение парка основного технологического оборудования, в первую очередь, наиболее металло- и энергоемкого — экскаваторного парка, определяющего технический уровень и технико-экономические показатели.
Развитие разработки полезных ископаемых в районах Сибири и "Крайнего Севера непосредственно связано с задачами'дальнейшего повышения безопасности и надежности карьерного оборудования. Сложные горнотехнические условия, наличие вибрации, повышенная влажность и запыленность воздуха, резкие колебания температуры, смерзаемость грунта приводят к снижению надежности и безопасности экскаваторов и повышению трудоемкости работ по их техническому обслуживанию и ремонту.
Поддержание высоких темпов развития открытых горных работ на разрезе «Нерюнгринский» сдерживается высоким уровнем электротравматизма, связанным с техническим обслуживанием и ремонтом оборудования. Карьерные экскаваторы под влиянием многочисленных факторов простаивают от 40 до 50% календарного времени, в том числе по техническим причинам 14-27%. На ремонт оборудования, являющийся самым трудоемким и опасным вспомогательным процессом на открытых разработках, расходуется до трети всех затрат, приходящихся на добычу полезного ископаемого.
Опыт эксплуатации карьерных механических лопат показывает, что в зимний период в суровых климатических условиях количество аварийных простоев и несчастных случаев существенно возрастает.
Одним из направлений решения проблемы повышения безопасности горно-транспортного оборудования и, в частности, карьерных механических лопат является повышение их надежности путем совершенствования электрических аппаратов управления электроприводами, улучшения их приспособленности к техническому обслуживанию и ремонту, контроля важных параметров в процессе работы и своевременной диагностики неисправности, а также совершенствования системы технического обслуживания.
Необходимость научного подхода к решению указанных вопросов вызвана еще и тем, что в процессе работы некоторые особенно важные параметры электрических аппаратов управления не контролируются, что в дальнейшем приводит к отказам электрооборудования.
Целью настоящей работы является повышение безопасности карьерных механических лопат, эксплуатируемых в условиях низких температур, путем повышения надежности их электрических аппаратов управления электроприводами и сокращения продолжительности травмоопасных аварийных и ремонтных работ.
Идея работы заключается в установлении для условий угольных разрезов Севера зависимостей между показателями надежности электрических аппаратов управления карьерных механических лопат и влияющими на них факторами и разработке на этой основе способов повышения их безопасности.
Задачи исследований:
-
Выполнить анализ безопасности эксплуатации карьерных механических лопат в условиях разреза «Нерюнгринский».
-
Исследовать качество технического обслуживания и ремонта электрических аппаратов карьерных механических лопат.
-
Исследовать безопасность и надежность аппаратов управления электрооборудованием карьерных механических лопат.
-
Разработать средства и способы повышения безопасности и надежности аппаратов управления электрооборудованием карьерных механических лопат, эксплуатируемых в условиях разреза «Нерюнгринский».
5 Методы исследований, использованные в работе:
квалиметрии - для оценки качества системы технического обслуживания и ремонта аппаратов управления электроприводами;
лабораторные - для исследований физико-механических свойств конструкционных материалов;
экспериментальные исследования - при промышленной апробации разработанного комплекса мероприятий по повышению надежности аппаратов управления;
анализа результатов наблюдений с использованием математического
аппарата теории вероятностей и математической статистики.
Научные положения, выносимые на защиту;
-
В условиях разреза «Нерюнгринский» применение высокотехнологичного электрооборудования не сопровождается соответствующим снижением электротравм, являющихся одним из основных источников несчастных случаев. До 38% электротравм происходит при ликвидация аварий, 27% - при плановых ремонтах, 16% - при текущих ремонтах,
-
С увеличением срока эксплуатации карьерных экскаваторов продолжительность ремонтов ежегодно увеличивается на 10-12%, при этом 49% отказов карьерных экскаваторов приходится на долю электрооборудования, а 45% отказов электрооборудования, в свою очередь, происходят по вине электрических аппаратов управления.
-
При повышении на 10% вибрации экскаватора, запыленности воздуха и температуры окружающей среды количество отказов электрооборудования экскаватора увеличивается соответственно на 15,15-20 и 15 %.
-
Своевременные диагностика и обнаружение неисправности электрического аппарата управления на стадии ее зарождения путем использования разработанных технических средств снижает количество отказов на 30%.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и реко-мендаиий подтверждаются:
представительным объемом статистической информации (наблюдалось
около 25 единиц оборудования в течение 5 лет);
сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследо
ваний с доверительной вероятностью 0,8-0,95 при относительных ошибках 0,02,
установленных на основе апробированных методов теории вероятностей и ма
тематической статистики;
положительными результатами внедрения разработанных научно-
технических рекомендаций на разрезе «Нерюнгринский» ОАО ХК "Якутуголь".
Научная новизна работы заключается в следующем:
для условий разреза «Нерюнгринский» установлены статистические зависимости, характеризующие электротравматизм при аварийных и ремонтных работах;
разработаны единичные и комплексные показатели, позволяющие производить оценку качества проведенных технических обслуживании и ремонтов аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат, эксплуатируемых в условиях низких температур;
определены внешние факторы, влияющие на надежную работу электрических аппаратов, и исследовано их влияние на количество отказов электрооборудования;
разработаны оригинальные организационные и технические решения,
обеспечивающие значительное повышение надежности аппаратов управления
электроприводами карьерных механических лопат, эксплуатируемых в услови
ях низких температур. На примере карьерных механических лопат решена важ
ная проблема быстрой диагностики и поиска неисправного аппарата в системе
управления электроприводом.
Личный вклад автора:
разработана математическая модель для оценки качества проведения технических обслуживании и ремонтов аппаратов управления;
уточнены нормы и объемы ремонта электрических аппаратов, учитывающие эксплуатацию в сложных горнотехнических условиях разреза «Нерюнгринский»;
установлены зависимости надежной работы электрооборудования карьерных механических лопат от природно-климатических, горнотехнических условий эксплуатации и квалификации машинистов;
разработаны и внедрены организационно-технологические мероприятия по совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта аппаратов управления, а также устройства, повышающие качество ремонта и надежность аппаратов управления.
Практическая значимость работы подтверждается разработкой и реализацией на разрезе «Нерюнгринский» ОАО ХК "Якутуголь" рекомендаций по повышению надежности аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Разработанная усовершенствованная система технического обслуживания и ремонта в совокупности с комплексом рекомендаций по повышению надежности аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат была внедрена на разрезе «Нерюнгринский» с годовым экономическим эффектом около 5 млн.руб., а также используется в учебном процессе ТИ (ф) ЯГУ при чтении курса лекций, выполнении контрольных и курсовых работ.
Апробация работы. Основное содержание работы, отдельные ее положения и результаты были доложены и обсуждены: на техническом совете разреза «Нерюнгринский»; на техническом совете ОАО ХК «Якутуголь»; на научном семинаре ТИ(ф) ЯГУ; на IV региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Нерюнгри, 2003 г.); на II Международной научно-практической конференции «Совершенствование управления научно-техническим прогрессом в современных условиях» (г. Пенза, 2004 г.); на X Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (г. Кемерово, 2004 г.); на II Республиканской научно-практической конференции «Пути решения актуальных проблем добычи и переработки полезных ископаемых Южной Якутии» (г. Нерюнгри, 2004 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 141 странице, включая 20 рисунков, 6 таблиц и список использованной литературы из 114 наименований.
