потапов технологии (9)


Аппаратура управления АУСН
Предназначена для управления, защиты, контроля состояния и технической диагностики насосных станций типа СНД 200/32-05, СНД 300/40-05 в шахтах, опасных по газу и/или пыли. Вид климатического исполнения У5 по ГОСТ 15150-69.
Аппаратура АУСН состоит из блока управления, источника питания, пульта программирования, датчиков (температуры и контроля уровня) и клеммной коробки.
Основные параметры и размеры
Напряжение питания, В 127
Частота сети, Гц 50
Потребляемая мощность, В∙А, не более 70
Количество контролируемых параметров, ед. 16
Количество управляемых объектов, шт. 2
Габаритные размеры, мм, не более: - блока управления БУ 552х232х435
- источника питания ИП 520х194х354
- датчика контроля уровня 250х180х800
Масса комплекта поставки, кг, не более 120
Разработчик – ГП «Донгипроуглемаш»
Изготовитель – ЗАО «Донецкая инжиниринговая группа»
Аппаратура должна обеспечивать выполнение следующих функций:
1) выбор режима управления станцией:
- местное;
- дистанционное;
выбор режима работы станции:
- раздельное включение насосных агрегатов;
- одновременное включение двух насосных агрегатов в параллельную работу в общую магистраль;
3) защиты и блокировки:
- защиту от перегрева электропривода насосных агрегатов;
- защиту от перегрева масла в картере;
- блокировку станции при снижении давления подпитки ниже предельного значения;
- блокировку станции при снижении давления масла ниже предельного значения;
- блокировку станции при повышении давления в сливной магистрали сверх предельного значения;
- блокировку станции в случае предельно низкого уровня рабочей жидкости в баке;
- блокировку станции при обрыве линии дистанционного управления;
4) индикацию следующих параметров:
- перегрев электропривода насосных агрегатов;
- перегрев масла в картере;
- снижение давления подпитки ниже предельного;
- снижения давления масла ниже предельного;
- превышение предельного значения давления в сливной магистрали;
- уровень рабочей жидкости в баке;
- повреждение линии дистанционного управления;
- наличие напряжения на блоке управления;
- значение фактического машинного времени работы насосных агрегатов (раздельно по насосным агрегатам);
- готовность к включению в работу насосных агрегатов;
- включенное состояние насосных агрегатов.
устройство управления УКВ-650
193548011303000
Предназначено для управления, защиты, контроля состояния и технической диагностики двухскоростного электродвигателя скребковых конвейеров в трехфазных сетях переменного тока с изолированной нейтралью трансформатора в выработках шахт, опасных по газу и/или пыли. Является комплектующим изделием для шахтных скребковых конвейеров; количество приводных двигателей может достигать четырех. Предусмотрена возможность совместной работы с устройством управления очистным комплексом (УМК и др.). Вид климатического исполнения У5 по ГОСТ 15150-69.
Устройство обеспечивает:
- запуск конвейера по специальному алгоритму, обеспечивающему рациональный (оптимальный) пуск машины в целях уменьшения динамических нагрузок и адаптацию к состоянию става, трансмиссии и привода;
- выбор скорости двухскоростного электродвигателя;
- выбор приводного блока конвейера;
- токовую защиту от перегрузки электропривода с учетом изменения параметров, присущих конкретному электродвигателю и его режимам работы;
- диагностику состояния конвейера, индикацию основных параметров и причины отключения.
Основные параметры и размеры
Номинальное напряжение, В 1140/660
Частота сети, Гц 50
Номинальный ток главной цепи, А 400
Количество управляемых электродвигателей (двухскоростных), шт. 1
Предельная мощность управляемого двигателя, кВт 120/360
Уровень и вид взрывозащитыРВ 3ВИа
Габаритные размеры, мм 730х665х990
Масса, кг 350
Устройство совместно с аппаратурой АУДК должно обеспечивать выполнение следующих функций:
- выбор скорости конвейера*:
а) пуск** и работа на низкой скорости;
б) пуск** на низкой скорости с автоматическим переходом на высокую скорость;
- выбор включаемых приводных блоков конвейера*;
- выбор направления движения (режим реверсирование)**;
- выбор выдержки времени между включением головного и хвостового приводов*;
- контроль потребляемого тока электродвигателями конвейера***;
- переход на более чувствительную характеристику защиты от перегрузки при срабатывании датчика предупредительного уровня нагрева электродвигателя***;
- контроль частоты вращения привода конвейера*;
- контроль предельного расхода воды системы охлаждения приводов конвейера***(****);
- контроль предельной температуры масла редукторов приводов конвейера***;
- контроль включенного состояния подлавного перегружателя*;
- запоминание срабатывания защит конвейера*(***);
- вывод произошедших аварий в последовательности их возникновения по запросу оператора*(***);
- сброс защиты*(***);
- проверка работы схемы без включения электродвигателей*(***);
- проверка работы защиты от перегрузки без включения электродвигателей*.
Устройство совместно с аппаратурой АУДК должно обеспечивать следующие виды защит и блокировок:
- нулевую защиту*;
- защиту от перегрева обмоток электродвигателей***;
- защиту от перегрузки по току электродвигателей***;
- защиту от опрокидывания электродвигателей***;
- защиту от потери контроля при обрыве или коротком замыкании цепей линий контроля датчиков теплового состояния приводов конвейера*;
- защиту от перегрева масла редукторов приводов конвейера***;
- защиту от работы приводов без достаточного расхода воды в системе охлаждения***;
- блокировку при срабатывании узла максимальной токовой защиты***;
- защиту при снижении скорости тягового органа конвейера*;
- блокировку, препятствующую работе конвейера при выключенном подлавном перегружателе*;
- блокировку, исключающую возможность включения электродвигателей при снижении сопротивления изоляции силовых цепей***.
Устройство совместно с аппаратурой АУДК должно обеспечивать индикацию следующих параметров:
- индикацию токов приводов конвейера*(***);
- индикацию наличия напряжения на блоке управления***;
- индикацию о реверсировании*(***);
- цифровую индикацию скорости движения цепи*;
- индикацию произошедшей аварии*(***).
013906400
*- обеспечивается пультом управления, входящего в состав аппаратуры АУДК;
**- обеспечивается аппаратурой управления комплексом;
***- обеспечивается блоком управления АУДК, который встраивается в устройство УКВ-650;
****- обеспечивается датчиком расхода охлаждающей жидкости, входящим в состав электрооборудования конвейера.
Устройство управления КСД27.509093207048500
Предназначено для управления, защиты, контроля состояния и технической диагностики двухскоростных электродвигателей скребковых конвейеров в трехфазных сетях переменного тока с изолированной нейтралью трансформатора в выработках шахт, опасных по газу и/или пыли. Является комплектующим изделием для шахтных скребковых конвейеров. Предусмотрена возможность совместной работы с устройством управления очистным комплексом (УМК и др.). Вид климатического исполнения У5 по ГОСТ 15150-69.
Устройство обеспечивает:
- запуск конвейера по специальному алгоритму, обеспечивающему рациональный (оптимальный) пуск машины в целях уменьшения динамических нагрузок и адаптацию к состоянию става, трансмиссии и привода;
- выбор скорости двухскоростного электродвигателя;
- выбор приводного блока конвейера;
- токовую защиту от перегрузки электропривода с учетом изменения параметров, присущих конкретному электродвигателю и его режимам работы;
- диагностику состояния конвейера, индикацию основных параметров и причины отключения.
Основные параметры и размеры
Номинальное напряжение, В 1140/660
Частота сети, Гц 50
Номинальный ток главной цепи, А 400
Количество управляемых электродвигателей (двухскоростных), шт. 2
Предельная мощность управляемого двигателя, кВт 65/200
Уровень и вид взрывозащитыРВ 3ВИа
Габаритные размеры, мм 2030х960х960
Масса, кг, не более 1350
Предназначено для управления, контроля состояния и технической диагностики скребкового конвейера, оснащенного двумя асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором и двумя независимыми обмотками статора (двухскоростными). Исполнение по взрывозащите – РВ 3В Иа.
Комплектное устройство управления КСД27.50 совместно с аппаратурой УКСД-03 обеспечивает:
выбор скорости двухскоростного электродвигателя;
включение высокой скорости конвейера только после разгона на низкой скорости;
включение приводов конвейера с регулируемой выдержкой времени;
реверсирование;
защиту от токов короткого замыкания силовых цепей, включая цепи отключенных обмоток;
защиту от перегрузки двигателей;
двухуровневую температурную защиту двигателей;
защитное отключение при заклинивании тягового органа;
защитное отключение при порыве тягового органа, в том числе при порыве одной из цепей;
защитное отключение при недопустимом перекосе скребков;
блокировку, препятствующую включению двигателей при снижении сопротивления изоляции;
индикацию нагрузки двигателей;
индикацию относительного отклонения частоты вращения приводной звездочки от номинального значения;
индикацию причин отключения конвейера;
запоминание причин отключения конвейера.
блок регистрации БРП

Блок предназначен для регистрации параметров работы и произошедших событий во время работы проходческого комбайна или другой горной машины.
Блок размещается в электроблоке или другой взрывозащищенной оболочке комбайна и представляет собой комплект, состоящий из блока регистрации, устройства сопряжения с персональным компьютером и программного обеспечения для статистической обработки накопленных данных на ПК. В комплект БРП-01 дополнительно входит блок индикации, для отображения информации на комбайне о ходе работы горной машины и блока. Информацию о состоянии контролируемого объекта блок БРП получает от системы управления горной машины по интерфейсу связи RS-485.Перенос данных с блока на ПК осуществляется посредством съемного модуля памяти, который подключается к ПК при помощи устройства сопряжения.
Для передачи информации о состоянии контролируемого объекта в общешахтную сеть АСУ ТП, блок имеет канал телемеханики.
Основные параметры и размеры
Напряжение питания, В 100-242
Потребляемая мощность блока регистрации
при номинальном напряжении питания, ВА, не более: 50
Интервал фиксации данных, с: 1
Число регистрируемых каналов, шт, не менее:
- аналоговых
- дискретных 4
32
Время накопления данных, лет, не менее 5
Тип используемого интерфейса в канале телемеханики RS-485
Тип модуля памяти для накопления информации CompactFlash Card Type I/II
Рабочая температура окружающей среды +4…+50 ºС
Габаритные размеры блока регистрации, мм, не более 185150235
Масса блока регистрации, кг, не более 7
Аппаратура освещения АО

Аппаратура типа АО, АО-01, АО-02,Аппаратура типа АО-04
АО-03, АО-05, АО-06
Предназначена для освещения рабочей зоны проходческих машин (АО, АО-01, АО-02, АО-03, АО-05, АО-06) и призабойного пространства очистных забоев (АО-04) в шахтах, опасных по газу и/или пыли.
Вид климатического исполнения У5 по ГОСТ 15150-69.
Аппаратура освещения очистного забоя состоит из светильника и тройника, аппаратура освещения рабочей зоны проходческих машин – из блока питания, фар или светильников (количество составных частей зависит от исполнения). Комплект поставки определяется заказом потребителя.
Основные параметры и размеры
Наименование параметра и размера Значение для исполнения
АО, АО-01, АО-02, АО-03, АО-05, АО-06 АО-04
Напряжение питания, В От 127 до 220 220
Предельное отклонение, % От минус 15 до плюс 10 От минус 20 до плюс 10
Освещенность от фары на расстоянии 5 м на площади 5,8 м2, лк, не менее 10 -
Освещенность от светильника на расстоянии 3 м на площади 2 м2, лк, не менее 2 2
Разработчик – ГП «Донгипроуглемаш»
Изготовитель – ОАО «Донецкий энергозавод»
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА МЕХАТРОННЫХ ГОРНЫХ МАШИН
Тяжелые условия эксплуатации горных машин, а также высокий уровень динамической нагруженности приводят к снижению их срока эксплуатации. Количественная оценка надежности машин по одному из показателей – ресурсу – получила широкое распространение во всех отраслях техники. Одним из важных методов повышения надежности в условиях эксплуатации является техническое диагностирование.
В соответствии с [4] задачами технического диагностирования являются:
- контроль технического состояния (то есть проверка соответствия значений параметров объекта требованиям технической документации и определение на этой основе одного из заданных видов технического состояния на данный момент времени);
- поиск места и определение причин отказа (неисправности);
- прогнозирование технического состояния.
В соответствии с НПАОП10.0-3.01-90 Нормативы по безопасности забойных машин, комплексов и агрегатов определены следующие требования к технической диагностике (п. 2.10):
«2.10.1. Забойные машины и комплексы, а также их системы управления и силового питания должны включать подсистему диагностического обеспечения, выполняющую безопасный контроль технического состояния путем измерения и индикации параметров машин, устройств автоматики, электрических, гидравлических и пневматических систем, систем смазки, а также подшипниковых узлов*).
2.10.2 Подсистема диагностического обеспечения должна содержать узлы и элементы встроенного функционального диагноза. Рекомендуется предусматривать устройства для внешнего контроля технического состояния забойных машин и их систем.
2.10.3. В подсистеме диагностического обеспечения, как правило, должно предусматриваться:
2.10.3.1. Неразрушающий контроль технического состояния объектов.
2.10.3.2. Определение внезапных и параметрических отказов забойных машин и их систем.
2.10.3.3. Обнаружение постепенных отказов путем прогнозирования изменения контролируемых параметров.
2.10.3.4. Непрерывный (в процессе рабочего функционирования машин и комплексов) и периодический (в режиме обслуживания, ремонта и наладки) с обеспечением мер безопасности (без включения в работу забойных машин и др.) контроль технического состояния.
2.10.4. Глубина диагностики должна определяться с учетом возможности установления причин, вида и места возникающих отказов.
2.10.5. Для увеличения глубины диагностики, как правило, должны предусматриваться централизованные (например, на центральном пульте управления) и местные (непосредственно на каждом объекте) подсистемы диагностического обеспечения.
2.10.6. В микропроцессорных системах управления должен, как правило, предусматриваться автоматический тестовый контроль функционирования блоков и узлов системы перед выполнением рабочего цикла управления забойными машинами и комплексами.
2.10.7. В системах управления забойными машинами и комплексами с технологией ведения работ без постоянного присутствия людей должна быть предусмотрена совокупность технических средств контроля и индикации (звуковая, световая, цифровая и т.д.) на центральном пульте, необходимая для оценки работы машин, отключений и отклонений параметров от заданных.
*) Рекомендуемое.»
В соответствии с [1] все детали горных машин и оборудования в зависимости от условий работы и вида изнашивания могут быть разбиты на пять групп.
Долговечность деталей первой группы обусловливается абразивным износом. В нее входят зубья и режущие кромки ковшей экскаваторов; основания крепи; перекрытия крепей; шнеки; бары, отвалы бульдозеров; траки, опорные ролики, пальцы, втулки, звездочки ходовой части машин на гусеничном ходу и др.
Долговечность деталей второй группы определяется механическим износом поверхностей деталей. Это детали со шлицами и резьбами, зубчатые муфты, посадочные мест под подшипники качения валов, станков, поверхности зубчатых передач и др.
Долговечность деталей третьей группы лимитируется молекулярно-химическим или коррозионно-механическим износом. Это детали двигателей внутреннего сгорания автосамосвалов, бульдозеров, скреперов, устройства для термического разрушения горных пород и огневого бурения и др.
Долговечность деталей четвертой группы зависит от усталостной прочности металла. Это подшипники качения, рессоры, пружины, шатуны, шатунные болты и др.
Данная классификация не исключает переход из одной группы в другую при изменении условий эксплуатации горных машин.
Для определения технического состояния горных машин перед постановкой на ремонт или после ремонта для контроля качества выполняют общую диагностику. При этом применяют ряд методов. Наиболее распространенным из них является метод оценки эксплуатационных характеристик, представляющий собой совокупность нескольких методов (по показателям эффективности, по расходу энергии, по тепловому состоянию и др.). Локальную диагностику проводят для установления степени выработки отдельными элементами машин технического ресурса. По ее результатам отправляют сборочные единицы машин на ремонт. Методы контроля, используемые при оценке технического состояния элементов машин, применяются для выявления внутренних дефектов в деталях [1].
Общая диагностика позволяет производить регулировку узлов и механизмов в допустимых пределах в течение срока службы машины, уменьшает трудоемкость выполнения работ при ТО и ремонте, исключает аварийные ситуации [2], а также позволяет, в случае их чрезмерного износа узлов, произвести их замену, что, в частности, необходимо в целях снижения энергозатрат.
Методы и средства оценки технического состояния горного оборудования представлены в таблице 1 [2].
Расчет ресурса очистных и проходческих комбайнов ведут по тяжелонагруженным деталям и сборочным единицам – зубчатым колесам и подшипникам качения. Существуют следующие методы расчета ресурса машин [3]:
- расчетно-теоретический метод (позволяющий определить величину ресурса на основе предельного состояния по прочности конструкции объекта);
- статистические методы теории надежности, применяемые для прогнозирования ресурса машины, механизма, конструкции;
- расчет нагрузок (ресурса) с применением эквивалентных схем;
- энергетический метод, основанный на постулате, что вся энергия, теряемая в элементах машины, участвует в их разрушении, а каждая машина (деталь) может рассеять в своих элементах определенное постоянное количество энергии до наступления предельного состояния наиболее слабого звена.
Энергетический подход является перспективным при оценке ресурса системы выемочной машины. Элементы машины имеют свой энергоресурс, а его исчерпание приводит к отказам в работе машины.
Таблица 1 – Методы и средства оценки технического состояния горного оборудования
Методы Результаты, выводы Оборудование, приборы
По показателям эффективности (мощность, производительность, расход энергии, температура и нарушение геометрических соединений и т.д.) Характеризуют общее техническое состояние машин, механизмов на основании измерений эксплуатационных характеристик.
На основе анализа сравнительных результатов представляют заключение:
1. Механизм (узел) неисправен (износ гильзы или поршня, поломка кольца, износ канавки поршня, потеря упругости, поломка, заедание пружины).
Заменить.
2. Изделие исправно и работоспособно.
Выводы:
позволяет производить своевременную регулировку узлов и механизмов в допустимых пределах в течение срока службы машины;
уменьшает трудоемкость выполнения работ при ТО и ремонте;
исключает аварийные ситуации Контрольно-измерительные приборы
Дефектоскоп
Методы Результаты, выводы Оборудование, приборы
Химический и спектральный анализы масел Характеризуют общее техническое состояние агрегатов, узлов и деталей на износ.
Позволяют:
своевременно определить наименование элемента или группы элементов, имеющих неисправности и подлежащих замене или поэлементному контролю;
производить контроль по качеству масла, рабочих жидкостей
Выводы:
эффективные методы своевременного выявления износа без остановки механизма;
обеспечивают безаварийную, надежную и долговечную работу оборудования, механизмов;
позволяют производить ТО и ППР по фактическому состоянию оборудования;
уменьшают время простоя в ТО и ремонте;
повышают коэффициент использования оборудования Металлографические микроскопы NEOPHOT. Рентгенофлуоресцентный спектрометр ARL. Атомно-абсорбционный анализатор Perkin Elmer. Электронный просвечивающий микроскоп JEOL. Растровый электронный микроскоп - рентгеновский микроанализатор CAMEBAX
Акустическая эмиссия (АЭ) Основан на регистрации и анализе акустических волн, возникающих в процессе пластической деформации и разрушения (роста трещин) контролируемых объектов
Позволяет:
обеспечить обнаружение и регистрацию развивающихся дефектов (контроль по степени их опасности)
выявить в рабочих условиях приращение трещины порядка долей миллиметра;
проводить контроль различных технологических процессов и процессов изменения свойств и состояния материалов (геометрии)
Выводы:
позволяет классифицировать объекты не по размерам, а по степени их опасности;
обеспечивает контроль всего объекта с использованием одного или нескольких преобразователей АЭ-контроля, неподвижно установленных на поверхности объекта;
метод имеет меньше ограничений, связанных со свойствами и структурой материала
Ограничение:
сигналы АЭ являются шумоподобными и малыми по амплитуде, поэтому на объекте с высоким уровнем шума выделение полезного сигнала представляет собой сложную задачу Преобразователи АЭ;
Многоканальная АЭ система (комплект усилителей, кабельные линии, блоки предварительной обработки и преобразования сигналов, ЭВМ с необходимым математическим обеспечением средства отображения информации)
ВиброакустическийАвтоматический контроль за наиболее ответственными узлами с автоматической сигнализацией о неисправности свидетельствует о неисправностях сопряжений, узлов, агрегатов. Заключение о характере повреждений и неисправностях производится на основании повышенной вибрации, стуков, шумов
Позволяет:
проводить контроль непосредственно на месте эксплуатации машины;
контролировать и оценивать качество сборки и износа отдельных узлов, механизмов;
выявлять дефекты сборки и износа;
предотвращать поломки, аварийные ситуации;
увеличивать срок службы при неисправности всех узлов и сопряжений;
использовать стандартную аппаратуру;
производить ремонт и профилактику не по факту отказа или на основании времени выработки, а по фактическому состоянию отдельных узлов
определять действительную потребность в выполнении операций, предусмотренных системой ППР;
увеличить возможность автоматизации профилактического обслуживания;
снизить количество аварийных отказов ВШВ-03 М2 «Виброприбор».
2513, 2518 «Брюль и Къер» (Дания). Прибор АЛ-2-3. «Диамех» (Россия): AU060, КВАРЦ с системой прогнозируемого обслуживания ДИАМАНТ, Топаз, Агат, виброметр ВУ034/036. ИТЦ Оргтехника (Россия): СК-1100, СК-2300 с системой прогнозируемого обслуживания ВИБРОАНАЛИЗ 2.52.
Желаемый диапазон частот приборов: 10…1000 Гц
ВибромониторингСлужит для обеспечения безотказной и безаварийной работы технологического оборудования. Позволяет в результате постоянного или периодического слежения за измерением технического состояния машины в процессе эксплуатации:
своевременно оценивать техническое состояние агрегата на различных стадиях жизненного цикла машины;
уменьшить вероятность аварий;
увеличить время производительного использования машин;
уменьшить время техобслуживания и ремонт;
увеличить ресурс работы оборудования за счет исключения преждевременных разборок и сопутствующих им режимов приработки после сборки;
создать предпосылки для управления состоянием оборудования и оптимального его использования;
сократить затраты на ремонт
Вывод.
Обеспечивает комплексный контроль и управление системой ТО и ремонта VU 040 «Диамех». 2526 «Брюль и Къер» (Дания). Другие стационарные вибродиагностические комплексы
Основное преимущество энергетического подхода к разрушению твердых тел заключается в его соответствии физической сущности процесса. Разрушение происходит только тогда, когда часть энергии, преобразованной телом, расходуется на изменение его состояния. Энергия, а не напряжение является первопричиной разрушения, так как для разрушения твердого тела надо затратить работу [3].
Параметрами энергетического метода являются: измерение шума и вибрации, расход энергии, замеры потерь мощности на входе и выходе системы, температура нагрева масла редуктора [3].
С точки зрения практической реализации систем диагностирования преимущество имеют методы, базирующиеся на анализе электрических параметров, в частности, тока, напряжения, потребляемой и отдаваемой мощности, измерение которых возможно без непосредственного доступа к диагностируемому оборудованию, а также без установки первичных измерительных преобразователей в непосредственной близости от него. Кроме того, системы диагностирования, основанные на упомянутых методах, как правило, являются автоматическими, то есть обеспечивают проведение диагностирования (контроля) без участия человека [4].
Для оценки состояния очистного комбайна целесообразно использовать следующие параметры (показатели назначения):
- производительность (т/мин);
- ресурс (определяется объемом добычи за период эксплуатации [5]);
- тяговое усилие;
- удельный расход электроэнергии.
В качестве диагностируемых параметров для очистных комбайнов могут быть использованы:
- общая потребляемая мощность всех двигателей комбайна (кВт), в том числе в режиме проработки исполнительного органа (кВт) и в режиме перегона (кВт);
- скорость подачи (м/мин);
- количество рабочих циклов или путь, пройденный комбайном за определенный период времени (например, с начала ввода в эксплуатацию ); указанный параметр может регистрироваться за счет информации о местоположении комбайна или (для выбросоопасных пластов) .
На основе указанных диагностируемых параметров могут быть рассчитаны производительность и ресурс (объем добычи горной массы): может быть рассчитана следующим образом [6]:
(т/мин), (1)
где - вынимаемая полезная мощность пласта, м;
- ширина захвата исполнительного органа, м;
- плотность угля, т/м3.
Ресурс : (т), (2)
где - путь, пройденный комбайном с момента ввода в эксплуатацию.
Ресурс может быть определен исходя из числа циклов работы комбайна (полос).
Целесообразно контролировать технико-экономическую долговечность, то есть продолжительность работы машины от ее ввода в эксплуатацию до того момента, когда общие затраты на эксплуатацию, а также издержки, связанные со снижением производственных функций, превзойдут экономический эффект от использования новой машины [1]. В качестве критерия эффективности работы комбайна можно использовать удельные энергозатраты на разрушение [6]:
(кВт·ч/т), (3)
С учетом (1) удельные энергозатраты на разрушение могут быть определены следующим образом:
(кВт·ч/т), (4)
Помимо контроля технического состояния машины задачами технического диагностирования являются: поиск места и определение причин отказа (неисправности), а также прогнозирование технического состояния.
В составе узкозахватных очистных комбайнов выделяют следующие подсистемы [6]:
- корпусная подсистема, предназначенная для объединения отдельных корпусных узлов в конструктивно целостный технический объект;
- подсистема привода исполнительного органа для обеспечения движения этого органа с задаваемыми скоростями резания и необходимыми моментами;
- подсистема перемещения (иначе называемая подсистемой или механизмом подачи) для обеспечения перемещения (подачи) корпусной подсистемы комбайна с требуемыми значениями скоростей и усилий;
- подсистема подвески и перемещения исполнительного органа, предназначенная для основных и регулировочных перемещений исполнительного органа относительно основных жестко соединенных узлов корпусной подсистемы с требуемыми значениями скоростей и усилий, а также поддержания заданного положения исполнительного органа относительно указанных выше узлов;
- подсистема управления для осуществления функций управления, защиты и контроля на основе соответствующей аппаратуры и компьютерных устройств;
- подсистема пылеподавления.
Подсистема привода исполнительного органа (ИО) включает электродвигатели, редукторы и собственно ИО.
Подсистемы подачи в общем случае включают приводные двигатели, регуляторы скорости, редукторные кинематические цепи и движители механического типа не основе жестких или гибких тяговых органов [6]. Для комбайнов с гибким органом в виде калиброванной круглозвенной цепи в качестве приводных элементов движителя выступают звездочки. При наличии жесткого тягового органа в качестве приводных элементов движителя могут выступать зубчатые или цевочные колеса.
В состав подсистем подвески и перемещения ИО в общем случае входят подвижные узлы корпусных подсистем, перемещения которых обеспечивают соответствующие степени свободы исполнительных органов, и гидропривод с исполнительными гидроцилиндрами. Для ранее созданных очистных комбайнов с традиционной конструкцией в состав подсистемы подвески и перемещения ИО входят исполнительный орган, поворотный редуктор и гидропривод положения ИО на основе гидродомкрата. Для комбайнов нового поколения (например, КДК400, КДК500, КДК700, УКД300) в состав подсистемы подвески входят: исполнительный орган, поворотный блок резания (ПБР) и гидропривод регулирования положения ИО на основе гидродомкрата. В данном случае ПБР, конструктивно включающий приводной электродвигатель и редуктор, является основой и подсистемы привода, и подсистемы подвески ИО.
Универсальными оценочными параметрами, по которым определяется состояние любой из подсистем очистного комбайна, являются: температура нагрева масла в ванне редуктора, измерение шума и вибрации, потребляемой мощности, в том числе замеры потерь мощности [3, 7].
Оценка состояния трансмиссии по температуре масла в ванне ее корпуса имеет ряд недостатков, влияющих на точность метода. Нагрев масла зависит главным образом от потерь холостого хода (постоянные потери) и величины внешнего трения в кинематических парах. Потери от динамической составляющей нагрузки идут на накопление усталостных повреждений элементов привода и мало влияют на температуру масла. Кроме того, установившаяся температура зависит от интенсивности охлаждения корпуса редуктора. Следовательно, такой параметр не позволяет точно оценить состояние трансмиссии [3].
Как показано выше, с точки зрения практической реализации систем диагностирования преимущество имеют методы, базирующиеся на анализе электрических параметров, в частности, тока, напряжения, потребляемой и отдаваемой мощности, измерение которых возможно без непосредственного доступа к диагностируемому оборудованию.
Исходя из сказанного, для диагностирования очистных комбайнов могут быть предложены следующие методы:
- замеры суммарной мощности, потребляемой электрооборудованием комбайна и скорости подачи и на основе этих данных определение удельного расхода электроэнергии (кВт·ч/т) в соответствии с (4);
- замеры потребляемой мощности в режиме проработки исполнительного органа (холостой ход, подача отключена). Указанный показатель является оценочным параметром состояния подсистемы привода исполнительных органов, поскольку показывает потери мощности в кинематической цепи в режиме холостого хода (основная часть потерь – в редукторе);
- замеры мощности в режиме перегона комбайна (исполнительный орган не работает). Указанный показатель является оценочным параметром состояния подсистемы привода подачи.
Упомянутые замеры должны осуществляться с определенной периодичностью (или непрерывно), что позволит осуществить прогнозирование состояния машины. На основании данных измерений должно производиться сравнение указанных данных с нормативными значениями.
Нормативные значения указанных параметров должны быть найдены путем статистического анализа результатов измерений, теоретических и экспериментальных исследований их зависимостей от различных факторов.
Перечень диагностируемых параметров и соответствующих им диагностических моделей для очистного комбайна приведен в таблице 2.

Таблица 2 – Диагностируемые параметры очистного комбайна
Диагностируемый (измеряемый) параметр Параметр, установленный в документации (показатель назначения) Диагностическая модель Режим работы Примечание
Производительность (т/мин) Рабочий ; Удельный расход электроэнергии
(кВт·ч/т) =
= То же Показатель состояния (износа) комбайна
Ресурс Определяется объемом добычи за период эксплуатации (т) « Ресурс Определяется количеством рабочих циклов (полос) « Проработка исполнительного органа Показатель состояния корпусной подсистемы и подсистемы привода исполнительных органов
Перегон Показатель состояния подсистемы подачи комбайна
Возможны следующие варианты замеров мощности (для комбайнов нового поколения):
- контролируется суммарная мощность, потребляемая электрооборудованием комбайна; при этом данные в режиме проработки ИО и в режиме перегона являются оценочными параметрами состояния кинематической цепи ИО и подачи соответственно;
- контролируется мощность, потребляемая каждым из двигателей ИО и подачи. При этом диагностируется состояние кинематической цепи каждого ИО и каждой подсистемы подачи по отдельности.
Увеличение глубины диагностирования возможно для машин, конструкция которых отличается большей приспособленностью к диагностированию (контролепригодностью). В частности, одним из вариантов может быть возможность рассоединения кинематической цепи подсистем комбайна и замер мощности ее отдельных участков (частей).
Эффективность предлагаемых рядом исследователей методов диагностирования различных видов неисправностей и прогнозирования на основе принципов нечеткой логики [8] вызывает сомнение из-за проблематичности установления соответствия значений определяющих параметров неисправностям.
По результатам диагностирования, в частности, исходя из фактических удельных энергозатрат (кВт·ч/т) должен выполняться анализ технико-экономической эффективности дальнейшей эксплуатации машины. С учетом энергетических характеристик комбайна (зависимость общей нагрузки всех электродвигателей от скорости подачи ) следует:
- определить скорость подачи (будет снижаться за счет увеличения удельных энерзозатрат и связанного с этим возрастания нагрузок электродвигателей);
- определить производительность (как теоретическую, так и эксплуатационную с учетом снижения скорости подачи и увеличения затрат времени на ремонты);
- произвести сравнение экономической эффективности работы изношенного и нового оборудования с учетом уменьшения производительности, а также повышения затрат на электроэнергию, ремонты.
Устройство диагностики мобильное УДМ
Основной характеристикой секции механизированной крепи является ее несущая способность, которая определяется величиной настройки предохранительных клапанов гидравлических стоек. Учитывая важность этой характеристики, требования нормативно-правовых актов по охране труда и промышленной безопасности, действующих в Украине, предусматривают непрерывный контроль давления в поршневой полости каждой гидравлической стойки, который осуществляется индикаторами давления или манометрами. И индикаторы давления, и манометры устанавливаются в поршневой полости гидравлической стойки, а именно в стоечном блоке вместе с предохранительным клапаном. Опыт показывает, что при недостаточном уровне технического обслуживания и эксплуатации после двух лет работы 30-40 % секций механизированной крепи теряют свою несущую способность из-за ухудшения технического состояния стоечных блоков и разгерметизации полостей гидравлических стоек. Потеря несущей способности крепи приводит к нарушению целостности (расслоению) массива пород непосредственной кровли, обрушению породы в рабочее пространство лавы, а в отдельных случаях происходит зажатие секций крепи "нажестко", что обуславливает необходимость работы комплекса с присечкой боковых пород. В результате происходит существенное снижение объемов добычи, рост зольности, резкое повышение уровня ручных работ и травматизма в лаве.
За последние годы в связи с резким сокращением поставок новых крепей (рис. 1), низким уровнем их ремонта и технического обслуживания количество лав, в которых не обеспечивается эффективное управление кровлей, стало резко возрастать. Так, в 2009 г. коэффициент обновления парка механизированных крепей снизился до уровня 2 %, что является самым низким показателем за всю историю украинской угольной промышленности. Парк крепей со сроком службы более пяти лет достиг уровня 75 %, в связи с чем возникла острая необходимость диагностики технического состояния стоек и стоечных блоков непосредственно в лаве без выдачи их на поверхность.
С этой целью ГП "Донгипроуглемаш" было создано, успешно прошло приемочные испытания и поставлено на серийное производство устройство диагностики мобильное УДМ, предназначенное для диагностики технического состояния гидравлических стоечных блоков, поршневых и штоковых полостей стоек и определения давления рабочей жидкости в каждой секции механизированной крепи непосредственно в лаве. Мобильное устройство также может использоваться на поверхности шахты при техническом контроле новой или отремонтированной механизированной крепи.
Давление настройки стоечных предохранительных клапанов составляет 3942 МПа, что в 1,5-2 раза превышает давление в гидросистеме механизированной крепи, развиваемое насосной станцией. Поэтому при создании мобильного устройства для получения необходимого значения давления был использован компактный гидроцилиндр с возможностью мультипликации давления до уровня 48 МПа.
Техническая характеристика устройства диагностики мобильного УДМ
Давление на входе, МПа:
- номинальное13
- максимальное32
Давление на выходе, МПа:
- номинальное43
- максимальное481)
Коэффициент мультипликации3,3
Подача (за 1 цикл), см365
Габаритные размеры, мм, не более:
- длина430
- ширина140
- высота170
Масса, кг, не более13
1) Соответствует давлению срабатывания предохранительного клапана мобильного устройства
Мобильное устройство (рис. 1) состоит из корпуса 3 и штока 5 с манжетой двухстороннего действия 4, грундбуксы 6 с манжетой 7 и грязесъемником 8, клапана предохранительного 9 с пробкой, патрона пилотного 1, фланца с рукояткой 2, обратных клапанов 11, вентиля 12, а также манометра 13 и кожуха 14. Шток в корпусе установлен в направляющих поясах 10. На входе в мобильное устройство установлен фильтр сетчатого типа тонкостью фильтрации 70 мкм.
Для подключения мобильного устройства к испытуемому стоечному блоку (рис. 3) рукав линии распора гидростойки ("Р") отсоединяется от стоечного блока и подсоединяется ко входу в мобильное устройство ("Н"). Выход мобильного устройства ("ППС") входящим в комплект высоконапорным рукавом Dу8 с резьбовыми заделками подсоединяется в гнездо индикатора давления стоечного блока ("И", для этого стойка должна быть разгружена от давления и индикатор выкручен). Мобильное устройство готово к работе.
Работает мобильное устройство следующим образом. При подаче давления на вход "Н" мобильного устройства рабочая жидкость через фильтр Ф, обратные клапаны КО2 и КО1 поступает в поршневую полость "ППС" гидростойки ГС, производя ее предварительный распор, при этом манометр МН показывает давление рабочей жидкости в гидросистеме. При нажатии на рукоятку патрона пилотного (гидрораспределителя) ГР рабочая жидкость поступает в гидроцилиндр Ц (мультипликатор с коэффициентом мультипликации 3,3), а далее – через обратный клапан КО1 в поршневую полость "ППС" гидростойки. В гидростойке давление рабочей жидкости повышается до тех пор, пока не сработает предохранительный клапан стоечного блока КП2. За ростом давления рабочей жидкости и давлением срабатывания предохранительного клапана можно следить по манометру МН. При отпускании рукоятки ГР шток гидроцилиндра Ц мобильного устройства автоматически возвращается в исходное положение. В штоковой полости гидроцилиндра Ц для защиты гидросистемы стойки и самого мобильного устройства установлен предохранительный клапан КП1, настроенный на давление срабатывания 48 МПа. После проверки давления срабатывания предохранительного клапана стоечного блока КП2 либо при обнаружении негерметичности стоечного блока БС или гидростойки ГС гидросистема разгружается открытием вентиля В. В конструкции предусмотрено гнездо "ДД" для подключения датчика давления.
В процессе проведения лабораторных испытаний были получены осциллограммы работы опытного образца устройства для диагностики стоек и стоечных блоков (рис. 4-6), которые были подтверждены испытаниями в шахтных условиях на ОП "Шахта "Красный партизан" ГП "Свердловантрацит" (табл. 1).
Табл. 1 – Результаты испытаний в шахтных условиях

п/п №№
гидростоекДавление первоначального распора, МПа Давление срабатывания стоечного предохранительного клапана, МПа Герметичность
1 6 правая 25 42 да
2 29 левая 19,5 43,5 да
3 29 правая 20,5 42,5 да
4 30 левая 24 > 451) негерметичен гидрозамок5 30 правая 23,5 > 451) да
6 31 левая 18,5 42 да
7 31 правая 18 43,5 да
8 32 левая 20 > 451) да
9 32 правая 19,5 43 да
8 33 правая 21 > 451) да
9 34 правая 20,5 44 да
10 101 левая 24 42 да
11 102 левая 17,5 > 451) да
12 102 правая 15 > 451) да
13 190 левая 26,5 44,5 да
1)Давление срабатывания стоечного предохранительного клапана не определено, т.к. предохранительный клапан мобильного устройства был настроен на 45 МПа.
В настоящее время на шахтах Украины работает 8 мобильных устройств, где сложились разнообразные схемы его применения. Например, на шахте "Россия" ГП "Селидовуголь" мобильное устройство закреплено за гидроцехом шахты и выдается на добычной участок по заявке механика участка, на шахте "Партизанская" ГП "Антрацит" - за бригадиром ГРОЗ и находится непосредственно на добычном участке.
За относительно небольшой срок эксплуатации мобильного устройства некоторыми предприятиями достигнуты высокие показатели в проведении диагностики стоек и стоечных блоков:
- на ОП "Шахта "Комсомольская" ГП "Антрацит" за период 10.04.10-31.05.10 было проверено 450 шт. гидростоек со стоечными блоками, выявлено неработоспособных - 45 шт. гидростоек и 30 шт. стоечных блоков;
- в ГП "Свердловантрацит" за период 03.05.10-31.05.10 было проверено 240 шт. гидростоек, выявлено неработоспособных - 84 шт.
Таким образом, устройство диагностики мобильное УДМ, позволяет обеспечить контроль технического состояния стоечных блоков, поршневых и штоковых полостей стоек и определить давление рабочей жидкости на секции, т.е. несущую способность секции механизированной крепи в условиях очистного забоя и, тем самым, повысить качество и надежность крепления, снизить зольность угля за счет уменьшения присечек боковых пород и повысить нагрузку на очистной забой. Кроме того, такое мобильное устройство может быть эффективно использовано при техническом контроле новой или отремонтированной крепи, поступившей на шахту, а также при перемонтаже крепи без выдачи на поверхность.
\sРис. 1 - Выпуск механизированных крепей в Украине

Рис. 2 - Устройство диагностики мобильное УДМ:
1 - патрон пилотный; 2 - фланец с рукояткой; 3 - корпус; 4 - манжета двухстороннего действия; 5 - шток; 6 - грундбукса; 7 - манжета; 8 - грязесъемник; 9 - клапан предохранительный; 10 - направляющие пояса; 11 - обратные клапаны; 12 - вентиль; 13 - манометр; 14 - кожух

Рис. 3 - Схема подключения мобильного устройства:
БС - блок стоечный; ГЗ - гидрозамок; КП2 - предохранительный клапан стоечного блока; "Р" - линия распора гидростойки; "И" - линия индикатора давления; ГС - гидростойка; УМ - мобильное устройство; "С" - линия слива; В - вентиль; МН - манометр; "ППС" - линия к поршневой полости гидростойки; КО1, КО2 - обратный клапан; КП1 - предохранительный клапан мобильного устройства; ГР - патрон пилотный (гидрораспределитель); Ц - гидроцилиндр (мультипликатор); Ф - фильтр; "Н" - линия напора (вход)
\s
Рис. 4 – Проверка герметичного стоечного блока с давлением настройки
предохранительного клапана 40 МПа
\sРис. 5 – Проверка герметичного стоечного блока с давлением настройки
предохранительного клапана 39 МПа
\sРис. 6 – Проверка негерметичного стоечного блока

Приложенные файлы

  • docx 26769204
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий