автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.08, диссертация на тему:Исследование эксплуатационной надежности и определения области применения одно- и двухсекционных углеобогатительных фабрик

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛВДОШШ

1.1. Современное состояние обогащения углей

1.2. Современное состояние оценки эксплуатационной и технологической надекности схем углеобогатительных.фабрик

1.3. Цель и задачи исследования

Глава 2. ПОСТРОЕНИЕ МТтТЩЕЗСКОЙ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ.

ТЕХНОЛОГШЕСШК СХБМ УГЛЕОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК

2.1. Особенности терминологии используемых в работе, пот-нятий надежности

2.2. Математическая формализация процесса работы технологических схем на углеобогатительных фабриках

2.3. Математическая модель процесса работы системы с . * последовательным соединением элементов. Схема А

2.4. Математичая модель проца работыстемы параллельным соединением элементов. Схема Б

В ы в о д ы

Глава 3. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ УГЛЕОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАЕЕЖ.

3.1. Исходные данные для оценки эксплуатационной надежд, ности оборудования и их статистическая обработка

3.2. Выбор технологических схем, как объектов иссле-.,. доЕаний

3.3. Методологические основы анализа надежности работы. углеобогатительных фабрик

3.4. Айализ эксплуатационной надежности работы углеобо-. гатительных фабрик

Выводы .-.

Глава 4. ОПЕЕЩЕЛШИЕ ОБЛАСТИ ПШЛЕНЕНШ ОДНОСЕКЩОННЫХ

И ДВУХСЕКЦИОННЫХ ФАБРИК. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА. И ПРОГРАММЫ ДЛЯ РАСЧЕТА И СРАШИТЕЛШОЙ ОЦЕНКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ КОМПОНОВКИ.

4.1. Технико-экономические сравнения эффективности строительства односекционных и двухсекционных фабрик. Установление области применения односекционных и двухсекционных фабрик

4.2. Разработка алгоритма и программы для машинного расчета и ЕЫбора оптимального количества секций фабри-т. ки и оборудования

В ы в о д ы

В соответствии с "Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1982-1985 гг. и на период до 1900 года", принятыми на ХХУ1 съезде КПСС предусматривается улучшить использование производственных мощностей и основных фондов, повысить коэффициент полезной работы машин и оборудования и применять прогрессивные методы, обеспечивающие увеличение межремонтного периода их работы и повышение эксплуатационной надежности.

В основных направлениях большое внимание уделяется развитию угольной промышленности, как основного звена топливно-энергетического комплекса. Предусматривается постоянное увеличение объема добычи угля и улучшение его качества.

Учитывая, что зольность добываемых углей из года в год возрастает, большая роль отводится углеобогащению, как единственному средству, позволяющему обеспечить народное хозяйство твердым топливом требуемого качества.

Дальнейшее развитие обогащения осуществляется как за счет ввода новых мощностей и совершенствования техники и технологии переработки угля, так :и за счет более полного использования рабочего времени. В 1985 г. на фабриках Минуглепрома СССР должно быть обогащено свыше 300 млн. т угля.

Исследования показали, что при эксплуатации слоеных производственных систем, какими являются технологические схемы современных фабрик, тлеют место значительные потери рабочего времени в связи с цростоями по разным причинам, в том числе вследствие низкой надежности машин и механизмов. Достаточно сказать, что только по этой причине в 1983 г. недопереработано 7,4 млн. т рядовых углей.

Для обогащения такого количества угля необходимо осуществить строительство фабрики с капитальными затратами около 53 млн. руб. и эксплуатационными расходами 11,5 млн. руб. ежегодно.

При разработке, испытаниях и эксплуатации технических систем особо.важное значение приобретают вопросы обеспечения их надежности. Важность этой проблемы обусловлена тем, что надежность е сложившихся представлениях определяется как одно из основных свойств системы, характеризующее ее способность выполнять заданные функции в процессе эксплуатации.

Повышение надежности обогатительного оборудования за счет улучшения качества его изготовления позволит сократить время простоев фабрик из-за неисправности оборудования.

Вопросом надежности машин и производственных листем в различных областях техники посвящены работы многих авторов.

Теоретические основы надежности разработаны и разшты в исследованиях советских ученых Б.В. Гнеденко, Я.Б. Шора, A.M. Полов-ко, В.Н. Грейнера и зарубежных автороЕ - Л. Базовского, С. Калабро, В. Смита, Д. Ллойда и М. Липова. Теоретическим и экспериментальным исследованиям надежности горношахтного оборудования занимались И.й. Ерамак, В.Н. Истомин. Г.Я. Плант, С.Г. Князьян, B.C. Губенко, АД. Гридин. Изучению надежности работы оборудования углеобогатительных фабрик посвящены исследования Н.Н. Волошина, В.И. Гашичева, В.Я. Запсельского, А.И. Оконишникова.

Однако, в трудах названных авторов не нашли достаточного отражения вопросы эксплуатационной надежности технологических схем и влияния простоев на технико-экономические показатели работы углеобогатительных фабрик.

Надежность работы углеобогатительных фабрик достигается, как правило, .либо путем установки резервного оборудования, либо применением многосекционных технологических схем.

Многосекционные обогатительные фабрики надежны в эксплуатации, но существует ряд условий, при которых с точки зрения технико-экономических показателей целесообразнее в одних случаях применять односекционную, а в других ~ многосекционную схему.

Диссертационная работа посвящена изучению определения области применения односекционных и двухсекционных углеобогатительных фабрик с глубиной обогащения до 0 мм, 6 мм и 13 мм, с точки зрения надежности их работы.

В работе выполнен анализ надеш-юсти работы односекционных и двухсекционных фабрик. Установлено, что вероятность безотказной работы односекционных фабрик изменяется е пределах от 0,724 до 0,787. Такой коэффициент надежности обусловлен потерями рабочего времени и, следовательно, снижает объем переработки и выпуска товарного продукта.

Вероятность безотказной работы двухсекционных фабрик составляет от 0,926 до 0,954, вследствие чего значительно повышается объем выпуска товарного продукта. Однако, при двухсекционной компановке технологических схем фабрики возрастают капитальные и эксплуатационные затраты.

Важной задачей при проектировании углеобогатительных фабрик является определение области применения односекционных и двухсекционных фабрик с учетом коэффициента надежности. Эта задача решена в диссертационной работе.

При выполнении работы построена математическая модель работы односекционных и двухсекционных фабрик. Введено новое понятие "коэффициента выравнивания мощностей", позволяющее исключить влияние стоимости реализации товарной продукции, зависящей от прейскурантных цен, на технико-экономические расчеты.

Установлено и дано математическое описание зависимости мощностей односекционных и двухсекционных фабрик от годового объема переработки- и коэффициента надежности с учетом коэффициента выравнивания мощностей. Подучены зависимости удельных затрат на I т переработки рядового угля от годового объема переработки для односекционных.и двухсекционных фабрик при глубине обогащения до 0, 6, 13 мм.

Для выполнения расчетов по определению области применения одно- и двухсекционных фабрик разработаны алгоритм и блок-схема расчета на ЭШ, которые позволяют производить сопоставление схем по приведенным затратам и выбор числа секций для любых вариантов технологических схем и оборудования при наличии исходных данных, характеризующих надежность оборудования и его стоимость.

Основные положения, вынесенные автором на защиту:

- методика исследования надежности работы технологических систем углеобогатительных фабрик и определение области применения одно- и двухсекционных фабрик;

- законы распределения параметров надежности для основного обогатительного оборудования группы машин и их узлов в условиях эксплуатации, определяющих надежность работы углеобогатительных фабрик;

- вероятность безотказной работы и коэффициент выравнива-нивания мощностей технологических систем, отличающихся по своей структуре (одно- и двухсекционных), при глубине обогащения 0, 6 и 13 мм;

- коэффициент вьфавнишния мощностей как отношение вероятностей безотказной работы сравниваемых технологических систем углеобогатительных фабрик.

1. Выявлены основные причины отказов углеобогатительного обору дования непрерывного действия и количественно оценены показатели, характеризущие работу оборудования, на основе проведенного ана .лиза статистических материалов, характеризущих работу фабрик в Донецком, Кузнещшм и Печорском бассейнах.2. Установлено, что потоки отказов и восстановлений оборудования подчиняются экспоненциально^ затрону распределения, следовательно, функционирование технологических схем и их надежность могут? быть описаны матрицшли состояния, основанными на теории стационарных эргодичных процессов.3. Составлена математртчеекая модель функционирования УОФ с учетом надежности и коглпоновки оборудования.4. Введен коэффициент выравнивания мощностей, позволяющий исклю чить влияние сырья и проду1{тов обогащения на результаты сравнитель ного экономического анализа ко1Шонов1Ш оборудования (2 или одна

секция) УОФ.

5. Разработана методика определения эконоглически обоснованной области применения одно- и двухсекционных схем для различной глуби ны обогащения и надежности любого установленного оборудования.6. Установлено, что с учетом возможностей существующего обо рудования, двухсекционные системы целесообразно применять для фаб рик мощностью не более 6,2; 7,4 и 8,3 млн. т в год с глубиной обо гащения О, 6 и 13 мм соответственно. Для фабрик меньш1К мощностей эконогмчески выгодны односекционные схегж при условии увеличения мощностей оборудования в 1,20-1,22 раза сравнительно с двухсек ционными. В диапазоне мощностей 4-6 млн. т в год при глубине обо гащения до О шл разница в приведенных затратах колеблется от 1,4^ до 1,9^, что практически допускает выбор одно- и двухсекционных схем компоновки.7. Разработаны блок-схема и алгоритм для механизации расчета экономической эффективности и определения области применения одно и двухсекционных схем при различной глубине обогащения. Разработан ный алгоритм принят Отраслевы!.! фондом алгоритмов и програгж для проглышленного использования проектными институтами при проекти ровании углеобогатительных фабрик.

1. АКИМОВ В.Т., КИБИРЕВ В.Н., ШУКАЙЛО В.Ф. Статистический анализ надежности и восстановление горнотранспортного оборудования. Известия ВУЗов. Горный журнал, 1964, Л 5, с. 88-97.

2. АЛЬТУШЕР В.М. Методика построения матеь/татической модели для изучения надежности горнотранспортных систем. В кн: "Физшш-технические проблемы разработки полезных ископаемых". - Новосибирск: 1969, В I, с. 92-98.

3. БАЗОВСКИЙ И. Надежность. Теория и практика. - М.: Мир, 1965, - 373с.

4. БА-ЛАБШ Х.С. Повышение надежности аппаратуры путем резервирования. В кн.: "Проблемы надежности радиоэлектронной аппаратуры". -М., I960, с. 54-59.

5. ШРТЧк-ШД А.Т. Элементы теории марковских процессов и их применение. - М.,: Наука, 1969, - 253 с.

6. Б Ш Н Ф.П. Повышение надежности и долговечности горношахтного оборудования - важнейшая задача машиностроителей. - М.: Недра, 1964, В 5, с. 7-II.

7. ВОЛОШИН Н.Н., ГАШИЧЕВ В.Н. Оценка эксплуатационной надежности узла обогатительной фабр1жи. В кн.: "Обогащение руд". - Ленинград: 1967, J^ 6, с. 36-40.

8. ЕРУЕШЧ Н.Г., ГРАБОВЕЦШ! В.П. Об основных направлениях теории надежности, В кн.: "Кибернетику на службу коммунизму". - М.: Энергия, 1964, т.2, с. 2-II.

9. Н7ХТИЯР0В A.M., ФРОЛОВ Г.Д. Сборник задач по програмшрованию на алгоритмических языках. - М.: Наука, 1978 - 338 с.

10. ВЕНТЦЕЛЬ Е.С. Теория вероятностей. -М.: Физштгиз, 1962, - 564 с. - Ill -

11. ГАЕРШГОВ M.A. Структурная избыточность и надежность работы релейных, устройств. В кн.: "Труды 1-го Меадународного кон-^ гресса мегкдународной федерации по автоматическоглу управлению. -М.: АН СССР. I96I, т.З, с. 24-28.

12. ГЛУЭЛАН Г.Л., ПАДЕШО И.П. Надежность установки систем управления. М.: Машиностроение, 1966. - 212 с.

13. ШЩЕНКО Б.В., БЕЛЯЕВ Ю.К., СОЛОВЬЕВ А.Д. Математические методы в теории надежюсти. М.: Наука, 1965, - 524с.

14. ГОЛИВКЕВИЧ Г.А. Оцеш^ наделшости радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. радио, 1969, - 176 с.

15. ГЕРЦБАХ Н.Б. Модели профилактики. М.: Сов. радио, 1965, - 226 с.

16. Г Щ Щ Н А.Д. Основные пути повышения надежности горного оборудования. В кн.: "Горные 1»1ашины и автоматика". - М.: 1963, В 9, с. 12-28.

17. ГЕИДЙН А.Д. Производительность комплекса оборудования угольной ,лавы. В кн.: "Уголь". - М.: 1966, В 3, с. 23-30.

18. ГРУНИЧЕВ А.С, ДОЛГОВ В.А., ЕЛИСЕЕВ В.й. Оценка эффективности технических мероприятий по обеспечению надежности радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. рещио, 1976, - 135 с.

19. ДРУЖИН Г.В. Надежность устройств автоматики. М.: Энергия, 1964, - 272 с.

20. ДРУЖИН Г.В. Надежность систем автоглатики. М.: Энергия, 1967, - 576 с.

21. ДЫНКИН Е.Б. Основания теории марковских процессов. М.: Физ- матги'з," 1959, - 227 с.

22. ЕЖОВ И.И. Эргодическая теорема для марковских процессов, описывающих общие систеглы массового обслугшвания. В кн.: "Кибернетика". М.: 1966, J& 5, с. 14-18.

23. ЗАПСЕЛЬСКИЙ В.Я. Оценка надежности углеобогатительного оборудования. В кн.: "Обогащение и брикетирование угля". - М.: ЩИИЭуголь, 1969, J£ 3, с. 36-39.

24. ЗЕЛЕНЦОВ Б.П. Марковская модель анализа надежности систем. В кн.: "Известия Сибирского отделе1шя АН СССР", серия Технических наук. - Новосибирск: 1967, В 8, вып. 2, с. 28-35.

25. ЗОЛОТКО А.А., СА1ШЛШ Н.А. Опыт совершенствования технологических схем на углеобогатительных фабриках. - М.: ЩИИЭуголь, 1970, - 55с.

26. ИНСТРУКЦИЯ по внедрению планово-предупредительного ремонта на углеобогатительных фабриках. - Ворошиловград: 1970, - 58 с.

27. Р1СТ0МЙН В.Н. Повышение надежности и долговечности горных машин. В кн.: "Горные машины и автоматика", - М.: 1962, !& 5, с. 188-193.

28. КА.ЛАБРО С Р . Принципы и практические вопросы наде}шости (перевод с англ.)т М.: Машиностроение, 1966, - 375 с.

29. КАРЛШ Основы теории случайных процессов (перевод с англ.) М.: Ш р , I97I, 536 с.

30. КАРПЕЛЕВИЧ Ф.И., САДОВаШ Л.Е. Элементы линейной алгебры и .линейного програтшрования. - М.: Физматгиз, 1963, 274 с.

31. КАРПОВ В.Я. Алгоритмический язшс ФОРТРАН. - М.: Наука, 1976, 192 с.

32. КЕНДАЛ М.Д., СТЬШРТ А. Теория распределений. - М.: Наука, 1966, - 587 с. - из -

33. КЩЦА.! Д. Стохастические процессы, встречающиеся в теории очередей и их анализ методом вложенных цепей Маркова. В кн.: "1'Латематжа", -М.: 1959, т.З, iS 6, с. 97-103.

34. КОКС Д. С1У1ИТ В. Теория восстановления (перевод с англ.). - М.: Сов. радио, 1967, - 138 с.

35. КУТЕЛЬ Р.В., ШОР Я.Б. Вопросы классификации отказов машин и их элементов. "Вестнш^ машиностроения", 1966, J§ I, 13-18 с.

36. КУЛЛДОРФ Г. Введение в теорию оценивания. - М.: Наука, 1966, - 176 с.

37. ЛЛОЙД Д., ЛИЛОВ М. Надежность: организация исследования , методы, математический аппарат. - М.: Сов. радио, 1969, - 686 с.

38. ЛОУЭНШУСС 0. Восстанавливающиеся органы в избыточных автоматах. В кн.: "Кибернетичес1шй сборник", J^ 2. - М.: иностранная .литература, I96I, с. 206-229.

39. ПОЛОЖО A.M. Основы теории надежности. - М.: Наука, 1964 - 446 с. 43. 1ЛЕЛБНЖ0В Н.В., ВИНИЩШ К.Е., ПОТАПОВ М.Г. Основы поточной технологии открытой разработки местороздений. - М.: Академия наук СССР, 1962. - 174 с.

40. НА-ДЕШОСТЬ технических систем и изделий. Основные понятия. Тер- глинология. Выпуск 67-а, - М.: Наука, 1965, - 107 с.

41. ГОСТ 113377-75. Надежность в технике. Термины и определения. Переиздат июнь, 1975.

42. НЕЧИПОРЕНКО В.И. Структурный анализ и методы построения надежных систем. - М.: Сов. радио, 1968, - 255 с.

43. НОВОЖИЛОВ М.Г., П.ТТАК0ЖШ1 Б.Н., ЭСКИЛ B.C. Поточная технология открытой разработки месторождений. - Киев: Наукова думка, 1865, - 249 с.

44. ОСТ 24.080.30-75-ОСТ 24.080.33-75, Сборник отраслевых стандартов: Надежность машин и оборудования углеобогатительных фабрик. Москва, сентябрь, 1976. - 114

45. ОКОНИШНИКОВ А.И., ЗА.ПСЕЛЬСШ1. Эксплуатация и ремонт оборудования на углеобогатительных фабршшх. - М.: Недра, 1976, - 285 с.

46. Отчет - "Анализ те1Хнико-эконо1лических показателей работы угле- перерабатыващих предприятий Минуглепрома СССР, выполнения плана научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ за 1979 год". ИОТТ, Люберцы,1980, с. I-I43.

47. Отчет - "Анализ технико-эконохлических показателей работы угле- перерабатыващих предприятий ГЛинуглепрома СССР, выполнения плана научно-исследовательсш1Х и опытно-конструкторских работ за "1978 год". ИОТТ, Люберцы, 1979, с. I-I47.

48. ПЕВЗНЕР Л. Д. Наделсность горного электрооборудования и технических средств шахтной автогуитики. - М.: Недра, 1983, - 198 с.

49. ПЛАНТ Г. Я., ЕНЯЗЬЯН Г. С , ЛЕЙКО Л.Л. ,1УБЕНК0 B.C. Статистический анализ долговечности угольных комбайнов типа IK-52M. - М.: "Горные г^ ашины и автоматика", 1966, )& 3, 78-81с.

50. ПОПОВ В.П. Некоторые вопросы надежности и ремонтнопригодности машин. В кн.: "1Сибернетику на службу коммунизму", т.2, - М.: Энергия, 1964, 60-66с.

51. ПОПОВ В.П. Основы теории и расчета технической надежности, долговечности и ремонтнопригодности машин. НТО - М.: Машиностроение, 1963, - 284 с.

52. ЛШОШЕ Э.Л. Время пребывания одной системы в неисправном состоянии. - М.: "Труды литеглатического института АН СССР", 1964, т. 71, с. 16-21.

53. ГОСТ 17509-72. Надехшость изделий глашино с троения. Переиздат» Январь, 1976.

54. ПРОНЖОВ A.G. Износ и долговечность станков. - М.: ГЛашгиз, 1957, - 275 с.

55. Развитие углеобогащения в СССР. Под общей редакцией И.О. Благо- - 115 ва. - М.: Недра, 1979, - 248 с.

56. Разработать охещ развития угольной отрасли по отдельншл направлениям на I98I-I985 гг. и прогноз до 2000 г. - Люберцы, ИОТТ, 1979, - 160 с.

57. РАЙШЖ A.I. Элементы теории надежности для проектирования технических систем. -М.: Сов. радио, 1967, - 264 с.

58. Решение задач надежности и эксплуатации на универсальных дЩА, Под редакцией Н.А. Шишонка. - М.: Сов. радио, 1967, - 400 с.

59. РОЗАНОВ Ю.А. Случайные процессы. - М.: Наука, I97I, - 286 с.

60. САНДЕЕР Д.Д. Техника надел^ности систем (перевод с англ.э - М.: Наука, 1966, - 300 с.

61. СЕВОСТЬШОВ Б.А. Эргодическая теорема для марковский процессов, "Теория вероятностей и ее применения". М.: т. 2, выпуск I, 1957, с. 32-39.

62. СГ'ЛИРНОВ Н.Н. Вопросы ремотнопригодности машин. М.: Знание, 1970, - 227 с.

63. СШРНОВ Н.В., ДУНШ-БАРКОВСт М.З. Курс теорий вероятностей и математической статистики для технических приложений. - М.: Наука, 1965, - 556 с.

64. СМИТ В.Л. Теория восстановлершя,смежные с ней вопросы. - М.: Математика, т. 5, Ih 3, I96I, с. 87-103.

65. ОШОЕЩМ Х.Л., ЧУКРЕЕВ П.А. О сравнении надежности систем при поэлементном и общем резервировании. "Известия АН СССР". В кн.: "Энергия и автоматика", 1959, Je 3, с. 176-179.

66. С М О Л И Ц Е М Х.Л., ЧУКРЕЕВ П.А. К вопросу об .оптимальном резервировании аппаратуры. "Известия АН СССР". В кн.:"Энергетика и автоматика", 1959, Ш А , с. 91-96.

67. Справочник по обогащению углей. - М.: Недра, 1974, - 488с. - 116

68. СУСЮВ О.П. Применение номографии в угольной промышленности. - М.: Недра, 1867, - 101 с.

69. Техническое обслуживание и ремонт оборудования углеобогатительных фабрик. - М.: Недра, 1972, - 214 с.

70. Типовая методика определения показателей эксплуатационной на- де}шости горношахтного оборудования. - М.: Институт Гипроугле-маш, ИГД им. Скочинского, 1966, - 106 с.

71. ТОПШШВ А.В. Проблеем повышения надежности и долговечности оборудования "Горные машины и автоматика", 1963, № 9, 3-6 с,

72. ФЕЛЖР В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. - М.: Мир, 1964, - 498 с.

73. ХАЧАТРЯН А. Анализ критериев надежности и определения направлений повышения наделш:ости систем. В кн.: "Дроблемы повышения качества углей". Материалы конференции молодых ученых. М., 1980, с,15.

74. ХАЧАТРЯН А., КОНОЫЕШСО Б.А., КОРОШЕ Н.В. Методологические основы анализа надежности работы углеобогатительных фабрик. ВЩ.: "Обогащение и брикетирование угля". - М., 1980, В 4, с. II-I5.

75. ХАЧА.ТРЯЕ А., КОНОНЕНКО Б.А. Определение области применения односекционных и двухсекционных технологических схем для углеобогатительных фабрик. В кн.: "Интенсификация технологии обогащения углей". - М . : Недра, 1982, с. 3-6.

76. ХИНЧИН А.Я. Работы по ьттеш-тической теории массового обслуживания, 1963.

77. ХОВА.РД Р. Динаглическое программирование и марковские процессы, перевод с англ., - М., Сов. радио, 1964, - 189 с.

78. ЧЕРОЕНЫЙ А.А., ЛЖЬЯЩЕНКО В.И., КОТИН Л.В. Надежности сложных систем. - М . : Машиностроение, 1972. - 304 с.

79. ШИЛОВ П.М. Повышение износостош^ости горношахтного оборудования путем восстановления и упрочне^шя деталей различшши способами. - М.: Горные машины и автоматшса, 1963, J^ 9, с. I I9 - I2I .

80. ШОР Я.Б. Статистические методы анализа и контроля качеогвапна- дежности. - М.: Сов. радио, 1962. - 552 с.