Автоматизированное управление процессом реновации тяжелой технологической машины

2. Трушин Н.Н. Организационно-технологическая структура производственного процесса на машиностроительном предприятии. Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. 230 с.

N.N. Trushin, A.G. Troshina

THE AUTOMATED SYSTEM OF TECHNICAL TRAINING OF REPAIR AND MODERNIZATION OF HEAVY TECHNOLOGICAL MACHINES

The basic stages of process of modernization of a drive of the heavy technological machine which are carried out during repair of a horizontal spherical mill are considered. Logical-mathematical dependences of the project of modernization and technical parameters of the software developed for the purpose of automation of procedures of information support of the given project are resulted.

Key words: a spherical mill, a drive, modernization, designing, computer system.

Получено 20.01.12

УДК 004.942

Н.Н. Трушин, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-18-87, trushin@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

А.Г. Трошина, асп., 920-275-40-00, at.ro shina@mail.ru

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ РЕНОВАЦИИ ТЯЖЕЛОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Рассматривается методика применения принципов морфологического анализа при автоматизации технической подготовки ремонта и модернизации приводов горизонтальных шаровых мельниц.

Ключевые слова: автоматизация, модернизация, морфология, планетарный редуктор, привод, технологическая машина.

Разработка сложных проектов требует больших затрат труда и времени квалифицированных специалистов, большая часть которых уходит на выбор наилучшего решения из имеющихся вариантов. Для сокращения сроков подготовки проекта требуется автоматизация определенных этапов проектирования. Проблемы сокращения времени проектирования актуальны в различных отраслях промышленности.

Во многих отраслях промышленности для обеспечения заданного режима работы тяжелой машины используются редукторные приводы. Часто они используются в цементной промышленности. По состоянию на 2011 год в России расположены 50 предприятий, производящих цемент, из них 47 с полным циклом производства и 3 помольные установки общей мощностью 76,3 млн т цемента в год. Производство цемента в 2010 году составило 50,4 млн т. Средний коэффициент использования мощностей в

цементной отрасли России достиг 66 %. Продолжительность эксплуатации 75 технологических линий составляет 50 и более лет. 95 технологических линий общей мощностью 65,8 млн т/год находятся в эксплуатации более 30 лет. Анализ ввода мощностей по годам убедительно свидетельствует об очень слабом и явно недостаточном обновлении основных фондов, что делает актуальной задачу разработки проектов модернизации производства путем полной или частичной реконструкции линии [2].

Начатое в 2007-2008 годах строительство большого количества новых линий столкнулось из-за глобального финансово-экономического кризиса с рядом взаимосвязанных тормозящих причин. Естественно, в данной ситуации очень актуальным является вопрос сохранения имеющегося производственно-технического потенциала предприятия, надежности работы оборудования, особенно в сезон максимального спроса на цемент.

При модернизации приводов цементных мельниц довольно сложным является этап эскизного проектирования, где решается, какие компоненты привода будут заменяться, какие будут проводиться фундаментные работы, а также определяется положение привода на существующей производственной площадке.

Рассмотреть варианты и осуществить поиск оптимального решения возможно, используя методы морфологического анализа и синтеза. Эти методы предназначены для поиска новых решений на основе разделения рассматриваемой системы на подсистемы и элементы, формирования подмножеств альтернативных вариантов реализации каждой подсистемы, комбинирования различных вариантов решения системы из альтернативных вариантов реализации подсистем, выбора наилучших вариантов решения системы. Под морфологией здесь понимается структурная форма системы, организованная в соответствии с ее функциями.

Метод морфологического исследования реализуется в два качественно различных этапа. Первый этап предполагает получение описания всех систем, принадлежащих к исследуемому классу, т.е. классифицирование множества систем. Этот этап решения задачи называется морфологическим анализом. На втором этапе проводятся оценка описаний различных систем исследуемого класса и выбор тех из них, которые в том или ином приближении соответствуют условиям задачи. Этот этап решения называется морфологическим синтезом, так как в итоге получается целостное описание всей исследуемой системы из частей описания подсистем и отношений между ними.

Прежде всего, проводится выявление альтернатив и основных параметров их оценки и составляется морфологическая таблица. Проведем формирование морфологической таблицы способом функциональноэлементного анализа систем. В результате формируется морфологическая таблица, включающая функции или обобщенные функциональные

подсистемы и альтернативы, реализующие соответствующие функции. Значения значимости влияния каждого критерия получены методом экспертных оценок.

Поскольку замена идет уже имеющегося привода, то для старого привода нецелесообразно выделять критерии качества и оценивать их. Для последующего синтеза рациональных целостных вариантов систем в морфологическую таблицу заносятся векторы приоритетов альтернатив по интересующим исследователя критериям качества [1].

Для данной задачи некоторые варианты невыполнимы, поэтому далее будут рассматриваться не 6912 вариантов, а 369. Это происходит потому, что при замене приводов не на аналогичный зачастую не остается выбора относительно замены определенных компонентов и из-за конструктивных отличий приводов необходима их замена или первый заказ. Значения эффективности синтезируемых систем представляются в таблице, в результате анализа которой можно сделать вывод о наиболее перспективных направлениях реновации приводов.

Таблица морфологического анализа приводов цементных мельниц

Функция Альтернатива (А^ Критерий

Вес Наименование

Тип Венцовый (Ац) -

старого привода Безредукторный ( а12) -

С муфтами (А13 ) -

С карданным валом ( а14) - - -

С планетарным редуктором (А15) -

С редуктором типа «Симметро» (Аіб) -

Тип нового Венцовый (А21) Щі Щ2 Щз Щ о 0,05 0,09 0,09 0,076 0,35 К1 - экономическая

привода Безредукторный ( а22) Щк1 Щ 2 Щ 3 Щ 0 0,14 0,19 0,17 0,168 0,40 эффективность К2 -эффек-

С муфтами ( А23 ) Щкі Щ2 Щ3 Щ 0 0,14 0,15 0,14 0,144 0,25 тивность замены К3- надежность

С карданным валом ( а24) Щкі Щ2 Щ3 Щ 0 0,14 0,09 0,14 0,120 К(0 - интегральный критерий

С планетаным редуктором ( А25) Щкі Щ2 Щ3 Щ 0 0,29 0,29 0,29 0,29

С редуктором типа «Симметро» (А26) Щкі Щ2 Щ3 Щ 0 0,24 0,19 0,17 0,202

Окончание

Функция Альтернатива (Ау) Критерий

Вес Наименование

Тихохо- дная муфта Остается прежней (А31) Wk1 Wk 2 Wk о 0,3 0,7 0,44 0,65 0,35 К - надежность К2 - экономическая эффективность К0 - интегральный критерий

Заменяется (А32) Щ1 Wk 2 Wk о 0,7 0,3 0,56

Быстро- ходная муфта Остается прежней ( а41) Wk1 Wk 2 Wk 3 Wk 0 0,2 0,3 0,2 0,23 0,45 0,30 0,35 К\ - надежность К2 - экономическая эффективность Кз - использование пространства

Заменяется (А42) Wk1 Wk 2 Wk 3 Wk 0 0,3 0,2 0,2 0,245

Заменяется на карданный вал (А43) Wk1 Wk 2 Wk 3 Wk 0 0,2 0,2 0,2 0,2

С интегрирован-ным вспом. приводом ( а44) Wk1 Wk 2 Wk 3 Wk 0 0,3 0,3 0,4 0,325 Ко - интегральный критерий

Вспомо- гатель- ный привод Остается прежним (А51) Wk1 Wk 2 Wk 3 Wk 0 0,16 0,42 0,25 0,283 0,2 0,3 К\ - надежность К2 - экономическая эффективность

Заменяется (А52) Wk1 Wk 2 Wk 3 Wk 0 0,42 0,25 0,25 0,284 0,5 Кз - использование пространства Ко - интегральный критерий

Интегрирован-ный с быстро-ходной муфтой (А53) Wk1 Wk 2 Wk 3 Wk 0 0,42 0,33 0,50 0,433

Местопо- ложение двигате- ля Остается прежним (А61) Wk1 Wk 2 Wk 0 0,7 0,3 0,58 0,7 0,3 К\ - надежность К2 - экономическая эффективность Ко - интегральный критерий

Изменяется (Аб2) Wk1 Wk 2 Wk 0 0,3 0,7 0,42

Использование имеющегося фундамента На существующие болты (А71) Wk1 Wk 2 Wk 3 Wk 0 0,40 0,27 0,20 0,334 0,6 0,2 0,2 К - затраты на работу К2 - надежность К3 - легкость адаптации Ко - интегральный критерий

Через переход-ную раму ( а72) Wk1 Wk 2 Wk 3 Wk 0 0,30 0,27 0,40 0,314

Модернизация фундамента (А73) Wk1 Wk 2 Wk 3 Wk 0 0,20 0,19 0,20 0,191

На новый фундамент ( а74) Wk1 Wk 2 Wk 3 Wk 0 0,20 0,27 0,20 0,214

Наиболее простым решением является замена имеющегося привода на привод аналогичный, но во многих случаях это уже невозможно по ряду объективных причин. Таким образом, наиболее распространенные и эффективные варианты модернизации, из которых в дальнейшем на основании проведенного анализа автоматизированная система будет выбирать наилучший именно для данного задания, следующие (рисунок):

1) модернизация, при которой двигатель остается на месте и редуктор устанавливается на существующие анкерные болты. Данный тип модернизации привода (рисунок, а) применим в том случае, если новый редуктор больше по размеру фундаментной ямы. Необходимо отметить, что новый редуктор обычно в среднем в 3 раза меньше старого цилиндрического, и в 1,5 раза меньше старого планетарного;

2) модернизация, при которой двигатель остается на месте и редуктор устанавливается на новые анкерные болты на переходную раму, которая, в свою очередь, устанавливается на старые анкерные болты (рисунок, б);

3) модернизация, при которой двигатель переносится и редуктор устанавливается на существующие анкерные болты. Вариант (рисунок, в), аналогичный первому с отличием в том, что перемещается двигатель. Обычно он применяется при замене смещенного привода;

Варианты модернизации привода

72

4) модернизация, при которой двигатель переносится и редуктор устанавливается на новые анкерные болты на переходную раму, которая, в свою очередь, устанавливается на старые анкерные болты. Вариант (рисунок, г), аналогичный первому с отличием в том, что перемещается двигатель. Обычно он применяется при замене смещенного привода;

5) модернизация фундаментов, при которой может удаляться часть фундаментов для прокладки новых коммуникаций. В существующем фундаменте сверлятся отверстия, в которые с помощью специального эпоксидно-цементного раствора устанавливаются новые анкерные болты. Данный тип модернизации привода (рисунок, д) применяется обычно при замене центрального привода и при сохранении положения двигателя.

Таким образом при рассмотрении процесса модернизации привода выявлено, что в автоматизации нуждается этап эскизного проектирования, где происходит выбор расположения нового привода на существующей производственной площадке. Поскольку наибольшее число имеющихся приводов либо центральные, либо смещенные и замена на центральный привод с планетарным редуктором обладает большей эффективностью, то следует в дальнейшем исследовать именно пять типов, описанных выше.

Список литературы

1. Андрейчиков А. В., Андрейчикова О. Н. Анализ, синтез, планирование решений в экономике. М. : Финансы и статистика, 2000. 205 с.

2. Цементная промышленность Российской Федерации в 2010 году / В.А. Гузь [и др.] // Цемент и его применение. № 1.

2011. С. 38 - 48.

N.N. Trushin, A.G. Troshina

AUTOMATED CONTROL OF RENOVATION OF HEAVY TECHNOLOGICAL MACHINES

A technique of application of principles morphological analyze-for at automation of technical training of repair and modernization of drives horizontally spherical mills.

Key words: automation, modernization, morphology, a planetary reducer, a drive, the technological machine.

Получено 20.01.12