Зависимость показателей надежности экскаваторов разреза «Баганурский» от срока эксплуатации

УДК 622.232.8.004

ЗАВИСИМОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ЭКСКАВАТОРОВ РАЗРЕЗА «БАГАНУРСКИЙ» ОТ СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ

1 2 А.И.Шадрин , Л.Орхон

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Приведены результаты исследования эксплуатационной надежности карьерных экскаваторов и драглайнов в условиях угольного разреза "Баганурский" за 25-30 лет их эксплуатации (Монголия). Выполнен анализ изменения удельной суммарной продолжительности ремонтов и приведены кривые аппроксимации ее зависимости от срока эксплуатации экскаваторов. Установлено, что за 25-30 лет эксплуатации этот показатель надежности экскаваторов возрос в 2-3 раза. Сделан вывод о необходимости определения рационального срока службы и поддержания более высокого уровня надежности и эффективности эксплуатации путем применения вибродиагностики. Библиогр. 5 назв. Ил. 5.

Ключевые слова: надежность; срок эксплуатации; удельная суммарная продолжительность неплановых ремонтов.

DEPENDENCE OF "BAGANURSKY" MINE EXCAVATOR RELIABILITY INDEX ON LIFETIME

A.I. Shadrin, L. Orkhon

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article presents the results of studying the operational reliability of open-mine excavators and draglines in "Baganursky" coal mine (Mongolia). It analyzes the changes in the specific total duration of machinery repairs, gives the approximation curves of specific total duration dependence on the lifetime. The reliability index of mine excavators is estimated to increase by 2-3 times for the last 25-30 years. It is concluded that there is the need to identify the rational lifetime and to provide a higher level of operation reliability and efficiency through the application of vibration monitoring. 5 sources. 3 figures.

Key words: reliability; lifetime; total duration of emergency repairs.

Горнодобывающая отрасль занимает ведущее место в экономике Монголии и не только обеспечивает углем ТЭЦ-2, ТЭЦ-3, ТЭЦ-4, ТЭЦ Дархана, Эрдэнэта, но и экспортирует золото, флюорит, коксующийся уголь, что влияет на рост валовой продукции страны. Поэтому экономическое развитие страны во многом зависит от эффективности развития горнодобывающей промышленности.

В настоящее время в Монголии разработка месторождений полезных ископаемых производится в основном

открытым способом, и при этом на горных предприятиях используются экскаваторы типа ЭКГ-5А, ЭКГ-4У, ЭКГ-8И, ЭКГ-10, ЭШ-10.70, ЭШ-20.90, ЭШ-13.50, ЭШ-15.90. Эти машины в основном работают на Баганурском угольном разрезе. Возраст экскаваторов на разрезе "Баганурский" составляет 21-30 лет. Следует отметить, что до настоящего времени исследований эксплуатации экскаваторов угольного разреза "Баганурский" проводилось недостаточно.

Показатели использования экскава-

1 Шадрин Александр Иванович, доктор технических наук, профессор кафедра ГМиЭМС, тел.: (3952) 405085, e-mail: sai@istu.edu

Shadrin Alexander, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Mining Machinery and Electromechanical Systems, tel.: (3952) 405085, e-mail: sai@istu.edu

2Лхамжав Орхон, аспирант кафедры ГМиЭМС, тел.: (950) 0513235, e-mail: Orkhon_Lkha@yahoo.com Lkhamjav Orkhon, Postgraduate of the Department of Mining Machinery and Electromechanical Systems, tel.: 89500513235, e-mail: Orkhon_Lkha@yahoo.com

торов в условиях угольного разреза «Ба-ганурский» характеризуются рядом особенностей. Простои машин в плановых и неплановых ремонтах достигают до 30% от общего календарного фонда времени, а коэффициент технического использо-вания, коэффициент готовности находятся в пределах 0,65-0,89.

Карьерные экскаваторы в Монголии работают в условиях сурового резко континентального климата с большими пределами, колебаниями температур от -50 °С до +40 °С и скоростью ветра до 10-20 м/с. Все это является причиной появления дополнительных динамических нагрузок в основных узлах машин, что способствует интенсивному изнашиванию оборудования.

Одним из путей повышения уровня эффективности использования мощных высокопроизводительных машин может являться своевременная и оперативная оценка технического состояния экскаваторов с минималь-ными затратами времени на ремонтное обслуживание. В связи с этим диагностика и оценка технического состояния техники являются одной из важных первоочередных задач.

С целью повышения эффективности использования горного оборудования на разрезе «Баганурский» проведены наблюдения за работой экскаваторов ЭКГ-5А, ЭКГ-8И и экскаваторов-драглайнов в период 2003-2011 гг. и исследована их эксплуатационная надежность в соответствии с ГОСТ-27.002-83 [4].

По данным наблюдений за работой карьерных экскаваторов ЭКГ-8И и ЭКГ-5А в период 2003-2011 гг. в условиях угольного разреза «Баганурский» произведена оценка их уровня надежности в зависимости от срока их эксплуатации. Экскаваторы ЭКГ-8И работают на отвале вскрышных пород, ЭКГ-5А - в угольном забое. Для оценки надежности приняты коэффициент готовности, коэффициент технического использования, удельная суммарная продолжительность ремонтов. При этом

удельная суммарная продолжительность ремонтов для каждой возрастной группы экскаваторов определена согласно статистическим данным по следующей формуле:

т п

^г .+Уг .

пр-У нр.1

т — _2_' ,

р.уд. п

I

где

I

t -

суммарная годовая нара-

ботка экскаваторов одной возрастной группы, i=1.. .т, ч;

I

пр.;

суммарная годовая про-

должительность плановых ремонтов экскаваторов одной возрастной группы, j=1...m, ч;

11

/ I нр.г

нр.г - суммарная годовая про-

i

должительность неплановых ремон-тов экскаваторов одной возрастной группы, i=1...n, ч;

тип- количество плановых и неплановых ремонтов.

Показатели надежности определены для каждой возрастной группы машин в зависимости от срока их эксплуатации.

Чтобы установить зависимости удельной суммарной продолжительности ремонтов экскаваторов, коэффициентов готовности и технического использования от срока эксплуатации машин, созданы соответствующие выборки исходных данных, которые были обработаны с помощью специальной программы StatSoft, в результате чего получены аналитические зависимости и соответствующие коэффициенты корреляционной связи [5, 3].

По данным изменения удельной суммарной продолжительности ремонтов Куд экскаваторов ЭКГ-5А в период 2003-2011 гг. (рис. 1) составлено уравнение аппроксимации, полученное для Куд с коэффициентом корреляции R=0,47. Оно показывает, что в течение

срока эксплуатации наблюдается тенденция неуклонного увеличения средних значений этого показателя надежности с 0,12 до 0,29, то есть в 2,4 раза.

3 а- 0,26

[г *

Й Я 0,24

К О

о н

4 к 0,22

ч

>>

Срок эксплуатации, лет

Рис. 1. Зависимость удельной суммарной продолжительности ремонтов экскаваторов ЭКГ-5А от срока эксплуатации

На рис. 2 представлено изменение удельной суммарной продолжительности ремонтов Куд экскаваторов ЭКГ-8И в период 2003-2011 гг. Характер изменения, по сравнению с экскаваторами ЭКГ-5А, показывает по кривой аппроксимации более выраженную тенденцию неуклонного его увеличения с 0,13 до 0,40 (коэффициент корреляции ^=0,48), то есть в 3 раза.

Куд=-0,4774+0,081х+0,0019х2

Г

Ч

>>

14 16 18 20 22

Срок эксплуатации, лет

Рис. 2. Зависимость удельной суммарной продолжительности ремонтов экскаваторов ЭКГ-8И от срока эксплуатации

Удельная суммарная продолжительность ремонтов экскаваторов-драглайнов (рис. 3) в период 2003-2011 гг. также имеет тенденцию увеличения. Кривые аппроксимации показывают,

что средние значения этого показателя надежности увеличились за 12 лет эксплуатации машин с 0,12 до 0,34, то есть, почти в 3 раза (коэффициент корреляции R=0,7l).

8 £

Срок эксплуатации, лет

Рис. 3. Зависимость удельной суммарной продолжительности ремонтов экскаваторов-драглайнов от срока эксплуатации

Значения коэффициентов детерминации и корреляции подтверждают существенность связи уровня надежности карьерных экскаваторов и драглайнов от срока их эксплуатации.

Показатели эксплуатационной надежности экскаваторов в значительной степени зависят от срока их эксплуатации. Этот факт объясняется низкой эффективностью применяемых методов диагностирования состояния машины и отдельных ее элементов, что затрудняет планирование ремонтов и вызывает появление большого количества отказов и неплановых простоев в ремонте. Все это в совокупности снижает уровень организации и эффективность ремонтного производства горного предприятия.

Полученные зависимости показывают, что при увеличении срока эксплуатации машин и оборудования неуклонно снижается их техническое состояние. Это связано с ростом как плановых, так и неплановых простоев в ремонте машин, вследствие чего снижается уровень его надежности, увеличиваются простои, возрастают расходы на ремонт, уменьшается выра-

0,30

0,28

0,20

0,18

я 0,16

0,14

0,12

0,10

14

16

18

20

22

24

26

28

30

0,45

Куд= 0.48

0,40

а 0,35

0,30

Ч 0,25

0,20

0,15

0,10

24

26

ботка машин.

Возрастание плановых простоев в ремонте при увеличении срока эксплуатации машин связано с нарастающим объемом работ из-за уменьшения послеремонтного ресурса узлов и агрегатов и увеличения номенклатуры объектов ремонта за счет узлов, имеющих высокий ресурс, а также базовых элементов оборудования, все более вовлекаемых в сферу ремонтных работ.

Возрастание неплановых простоев в ремонте при увеличении срока эксплуатации машин вызвано недостаточным применением методов нераз-рушающего контроля, что не позволило уменьшить неплановые простои за счет их перевода в разряд плановых.

По мере увеличения срока эксплуатации экскаваторов снижается уровень эксплуатационной надежности и возрастают затраты времени и материально-технических ресурсов на техническое обслуживание и ремонт. Результаты исследования показывают необходимость экономического обоснования следующих мероприятий [4, 2, 1]:

-установление экономически

обоснованных сроков службы до списания, обеспечивающих максимальную выработку и минимальные эксплуатационные расходы;

-планирование технического обслуживания и ремонта экскаваторов с учетом мониторинга технического состояния с применением методов технической диагностики, заданного объема работ по экскавации и требуемого уровня эксплуатационной надежности;

-планирование работы экскаваторов с учетом срока их эксплуатации и уровня надежности.

В результате исследования установлены законы распределения наработки между отказами основных узлов экскаваторов [1]. В качестве примера на рис. 4 и 5 изображены экспериментальное и теоретическое распределения наработки между отказами редукторов подъёма и тяги экскаваторов ЭШ-20.90.

-100 0 100 200 300 400 500 600 700

наработка, маш-ч

Рис 4. Экспериментальное и теоретическое распределения наработки между отказами редуктора подьема ЭШ-20.90

Установлено, что распределение наработок между отказами редукторов тяги и подъема экскаваторов ЭШ-20.90 соответствует нормальному закону.

f

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1 100 наработка, маш-ч

Рис 5. Экспериментальное и теоретическое распределения наработки между отказами редуктора тяги ЭШ-20.90

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

-Результаты исследования могут быть использованы при прогнозировании уровня надежности, разработке регламентов ТО и ремонта, а также при планировании выработки экскаваторов разреза «Баганурский».

-Значительное снижение уровня надежности в условиях разреза «Бага-нурский» объясняется низким уровнем эксплуатационной технологичности оборудования, а также несовершенством действующей системы технического обслуживания и ремонта экскаваторов. Все

это усугубляется длительными сроками эксплуатации оборудования и большим износом машин в экстремальных условиях эксплуатации.

-В связи с низким уровнем надежности экскаваторов стоит проблема ограничения срока службы из-за больших затрат на содержание машин. Для повышения эксплуатационной технологичности экскаваторов необходимо решить задачу внедрения методов вибрационного контроля состояния редукторов тяги и подъема.

Библиографический список

1. Махно Д.Е., Шадрин А.И. Эксплуатация и ремонт механических лопат в условиях Севера: справочное пособие. М.: Недра, 1992. 127 с.

2. Шадрин А.И. Техническая эксплуатация горных машин и оборудования: учеб. пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012. 320 с.

3. Шадрин А.И. Надежность горных машин и оборудования: учеб. пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012. 160 с.

4. Нанзад Ц. Экскаваторын найдвартай ажиллагааг судлах онол арга ЗYЙ. УБ.,2004. 176 с.

5. Нанзад Ц. Экскаваторын ашиглалтын чанарын удирдлага. УБ., 2007. 276 с.

Рецензент кандидат технических наук, доцент Иркутского государственного технического университета А.Н. Авдеев