CC BY
0DOI: 10.24412М -37269-2024-1-300-303
НАДЕЖНОСТЬ КАРЬЕРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ НА УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗАХ
КУЗБАССА
Ковалев М.А.1, Москвичев В.В.1, 2 1 Красноярский филиал Федерального исследовательского центра информационных и вычислительных технологий, г. Красноярск
2 Сибирский федеральный университет, г. Красноярск kovalevmalk@ gmail.com
Приведены результаты исследования показателей надежности карьерных гидравлических экскаваторов ЭКГ-10 в условиях угольных разрезов Кузбасса. Выполнен анализ простоев экскаваторов, определены количественные значения потенциального роста объема вскрышных работ при повышении эксплуатационной надежности, оценена эффективность существующей системы сбора и анализа информации о надежности экскаваторов. Составлен рейтинг основных причин простоев экскаваторов, эксплуатируемых в условиях угольных разрезов Кузбасса.
На эксплуатационную надежность работы экскаваторов (подсистема «машина») воздействуют как подсистема «среда» - внешние факторы и их совокупность (температура окружающей среды, изменения нагрузки, вибрация, крепость горных пород), так и подсистема «человек» - условия эксплуатации (качество проведения буровзрывных работ, качество подготовки забоя, уровень квалификации оператора-машиниста, своевременность проведения технического осмотра и ремонта), вызывающие изменения состояния систем экскаваторов (гидравлической, механической, электрической и пр.) и их компонентов.
Важным условием для повышения эффективности использования экскавационной техники является определение критериев и показателей, дающих объективное представление о техническом состоянии подсистемы «машина» под воздействием подсистем «среда» и «человек». Постановка этой задачи заключается в определении влияния на работоспособность экскаватора факторов, обусловленных работой оператора-машиниста и интенсивностью изменения состояния экскаватора в конкретных горно-геологических и климатических условиях.
Материалы и методы. Анализ эксплуатационных показателей надежности выполнен для карьерных гусеничных экскаваторов (ЭКГ), эксплуатируемых на угольных разрезах Кузбасса. Парк канатных экскаваторов представлен экскаваторами отечественного производства дочерних предприятий ОАО «ОМЗ» (Объединённые машиностроительные заводы), модель -ЭКГ-10. Средний возраст парка канатных экскаваторов 6 лет, при средней наработке 16,2 млн м3. Основные технические характеристики приведены в таблице 1.
Таблица 1. Основные технические параметры ЭКГ за период 2017-2019 гг.
Параметры ЭКГ
Исходный объем ковша, м3 10
Средняя наработка, м/часа 23 677
Год ввода в эксплуатацию 2008-2014
Эксплуатационная масса, тн 442
Давление на грунт, кПа 204
Расчетная продолжительность цикла на угол 900, с 26
Количество эксплуатируемых экскаваторов, ед. 5
В статистику отказов оборудования парка ЭКГ включены следующие основные группы: механическое оборудование, электрическое оборудование, система смазки, а также простои по причинам, оказывающих влияние на восстановление и время нахождения экскаватора в работе. К ним относится: ожидание ремонта - «ожидание ремонта в сервисе», «отсутствие ремонтной бригады», «отсутствие запасных частей» и внешние причины - «отключение внешнего электроснабжения», «климатические условия», «остановка контролирующими органами».
Результаты исследования. Суммарная наработка экскаваторов ЭКГ-10 за период с 2017 по 2019 годы составила 47 961 тыс м3, при этом было зафиксировано 7 109 отказов, в том числе: по механическому оборудованию 2 995, по электрическому оборудованию - 1 866, по системе смазки - 152, по ожиданию ремонта - 432 и по категории внешние причины - 1 664. Средняя наработка экскаваторов на отказ составила 6,75 тыс м3, а среднее время восстановления 3,46 ч., что, в целом по данной группе экскаваторов обеспечило их готовность к эксплуатации около 66,1%. Структура неплановых простоев по системам ЭКГ приведена в таблице 2.
Таблица 2. Структура неплановых простоев по системам ЭКГ и причинам за период 2017-2019 гг.
№ Категория отказа по группе оборудования ЭКГ-10
1 Механическое (МО) 54,8%
2 Электрическое (ЭО) 17,5%
3 Система смазки (СС) 0,5%
4 Ожидание ремонта (ОР) 9,3%
5 Внешние причины (ВП) 17,9%
Порядка 54,8% простоев ЭКГ происходит по причине отказа компонентов группы «механическое оборудование». Высокий уровень простоев по группе «ожидание ремонта» обусловлен не проведением ремонтов в ночную смену и отсутствием запасных частей. По группе «внешние причины» наибольшее количество простоев получено в связи с отсутствием электрической энергии внутри участка или от подстанции.
Рейтинг надежности основных групп оборудования ЭКГ и их компонентов представлен
ниже:
1. Группа «система смазки» показала самую высокую надежность. Суммарное количество отказов 28 общей продолжительностью 38 часов, MTBF 1 712,89 м/часа, MTTR - 1,35 часа. Функция надежности в переводе на 1 тыс м3 извлеченной из целика горной массы составила 0,999, вероятность безотказной работы составляет 99,9%. Перечень работ по восстановлению системы смазки на обследованных экскаваторах, в основном, сводился к возобновлению подачи смазочной рабочей жидкости в полость насоса, либо, при наличии автоматизированной центральной смазочной системы, возобновлению ее работоспособности (рис. 1,а).
2. Группа «электрическое оборудование». Суммарное количество отказов 969 общей продолжительностью 1 984 часа, MTBF 49,5 м/часа, MTTR - 2,04 часа. Функция надежности в переводе на 1 тыс м3 извлеченной из целика горной массы составила 0,979, вероятность безотказной работы составляет 97,9%. Наибольшее количество отказов по группе зафиксировано в части простоев по наладке электрооборудования и наладке запуска - 643 отказа, время на восстановление работоспособности - 1 083 часа (рис. 1,б).
3. Группа «механическое оборудование» имеет самую высокую аварийность среди систем ЭКГ. Суммарное количество отказов 3 033 общей продолжительностью 9 263 часа, MTBF 15,81 м/часа, MTTR 3.1 часа. Функция надежности в переводе на 1 тыс м3 извлеченной из целика горной массы составила 0,938, вероятность безотказной работы составляет 93,8% (рис. 1, в). Наименее надежными компонентами механической системы являются:
• подгруппа «рабочий орган»: механизм открывания днища ковша, по которому зафиксировано 964 простоя, время на восстановление узла 709 часов;
• подгруппа «механизм подъема»: по упругой муфте подъемной лебедки зафиксировано 444 отказа, время на восстановление работоспособности составило 332 часа.
По результатам анализа надежности основных групп оборудования ЭКГ сформированы следующие выводы:
1. Показатели эксплуатационной надежности канатных экскаваторов разреза «Колы-ванский» имеют по сравнению с отраслью сравнительно невысокий уровень, что показано в таблице 3. Коэффициенты готовности экскаваторов не превышают среднеотраслевой уровень 85-89%, а вероятность безотказной работы колеблется в диапазоне от 81-94%. Также можно сделать вывод о том, что динамика потерь рабочего времени по причине аварийных простоев увеличивается совместно со сроком службы.
Таблица 3. Коэффициенты готовности и вероятность безотказной работы парка ЭКГ-10 за период 2017-2019 гг.
Гаражный номер экскаватора Год ввода Наработка за 20172019гг, тыс м3 Коэффициент готовности,% Вероятность безотказной работы компоненты на 1 тыс м3
17 2008 7,9 64 0,88
18 2008 6,6 54 0,81
24 2011 8 71 0,88
25 2012 7,4 73 0,88
29 2014 18,1 86 0,94
Графики функции надежности системы смазки, механической, электрической систем представлены на рисунке 1 (а-в).
Рис. 1. Графики функции надежности основных систем ЭКГ: а) - система смазки; б) - электрическая система;
в) - механическая система
2. По категории «ожидание ремонта» у ЭКГ отмечено суммарное количество отказов 515 общей продолжительностью 6 597 часов. При анализе подгрупп, входящих в данную категорию установлено, что 430 отказов общей продолжительностью 5 458 часов приходится на ожидание ремонта, 85 простоев общей продолжительностью 1 570 часов на отсутствие запасных частей. Результаты анализа надежности ЭКГ, эксплуатируемых в условиях разреза «Ко-лыванский», свидетельствуют о значительном влиянии человеческого фактора на высокий уровень простоев в ожидании ремонта.
3. Средняя стоимость одного часа простоя ЭКГ на его производительность в 2019 году рассчитана исходя из прямых затрат (ФОТ персонала, электроэнергия, амортизация, запасные части) составила для парка ЭКГ-10 - 5 079,23 руб / час. Таким образом, простои по ожиданию ремонта стоили для компании - 7,9 млн руб, простои по отсутствию запасных частей - 4,9 млн руб.
Обсуждение и заключение
1. Высокий уровень простоев в ожидании ремонта ЭКГ обусловлен: «человеческим фактором», а именно: не проведением ремонтов в ночную смену, ожиданием прибытия сервисных организаций, обслуживающих экскаваторы; простоями по причине отсутствия запасных частей. Таким образом, подсистема «человек» влияет на надежность работы и длительность простоев подсистемы «машина».
2. Коэффициенты готовности ЭКГ не превышают среднеотраслевой уровень 85-89%, а вероятность безотказной работы колеблется в диапазоне от 81-94%.
3. Результаты исследования надежности и наработки на отказ основных систем ЭКГ свидетельствуют о высоком уровень неплановых простоев, что приводит к повышению себестоимости работ.
4. Основное влияние на надежность подсистемы «машина» в большей степени оказывает система «человек», чем система «среда». От надежности системы «человек» зависит эффективность использования технологического оборудования. В случае проявления негативных факторов подсистемы «среда» при воздействии на подсистему «машина» от корректности и своевременности действий оператора-машиниста будет зависеть сохранение динамического равновесия подсистемы «машина». Воздействие на «машину» горно-геологических и природных факторов также нивелируется грамотными действиями оператора-машиниста. При анализе отказов экскаваторов выявлялось множество факторов, при которых происходили аварийные остановки экскаваторов, в том числе разрушение металлических конструкций по причине некорректных действий оператора-машиниста.
Литература
1. Шибанов Д.А., Шишлянников Д.И., Иванова П.В., Иванов С.Л. Комплексная оценка факторов, определяющих наработку экскаваторов ЭКГ новой продуктовой линейки производства «ИЗ-КАРТЭКС» // Горное оборудование и электромеханика. 2015. № 9 (118). С. 3-9.
2. Асонов С.А., Габов В.В., Иванов С.Л., Трифанов М.Г., Чекмасов Н.В., Шишлянни-ков Д.И. Информационно-диагностические средства объективного контроля как инструмент повышения эффективности эксплуатации добычных горных машин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2015. № 14. - С. 62-71.
3. ГОСТ 27.002-2015 «Надежность в технике (ССНТ). Термины и определения. Введ. 2017-03-01. - М.: Стандартинформ, 2016 год. 22 с. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200136419
4. Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Виницкий К.Е., Мельников Н.Н. Справочник. Открытые горные работы. М.: Горное бюро, 1994. 590 с.
5. Москвичев В.В., Ковалев М.А. Исследование показателей надежности основных групп оборудования карьерных гидравлических экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2021. № 7. С. 96-112.
DOI: 10.24412М -37269-2024-1-303-307
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ЛКП ПОСЛЕ КЛИМАТИЧЕСКОГО СТАРЕНИЯ В ТЕЧЕНИЕ 8 И 13 ЛЕТ
Коваль Т.В., Старцев О.В., Двирная Е.В.
НИЦ «Курчатовский институт» - ВИАМ, г. Москва medvedevim@viam.ru
Исследованы декоративные характеристики ЛКП после длительного климатического старения в открытой атмосфере умеренно теплого климата с мягкой зимой. Проведен анализ рельефа поверхности защитных покрытй, нанесенных на углепластик КМКУ-2м.120. С помощью метода динамического механического анализа определели температуру стеклования фторэпоксидного ВЭ-46 и акрилстирольного АС-1115 покрытий, нанесенных на углепластик КМКУ-2м.120.
Углепластики - наиболее распространенные полимерные композитные материалы (ПКМ), которые применяются в авиастроении [1]. Современные углепластики получили широкое применение не только за высокие физико-механические показатели, но и за высокую химическую стойкость в различных агрессивных средах [2]. Однако углапластики также подвержены необратимым процессам разрушения под действием климатических факторов. Значительное влияние на ПКМ в процессе длительной натурной экспозиции оказывают следую-
