автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование параметров и разработка метода технического диагностирования гидрооборудования механизированных крепей

На правах рукописи

ДЕМИДОВ Владимир Иванович

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ГИДРООБОРУДОВАНИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ

Специальность 05.05.06 - «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

Б. А. Александров

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор кандидат технических наук, доцент

Б. Л. Герике Ю. М. Леконцев

Ведущее предприятие - ЗАО «Распадская», г. Междуреченск

Защита состоится 25.12-, ¿005г & 14 — на заседании диссертационного совета Д212.102.01 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования « Кузбасский государственный технический университет» по адресу:

650026, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28 Факс: (384-2) 36-16-87.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования « Кузбасский государственный технический университет».

Автореферат разослан М- У^-СОЪ Г

Ученый секретарь диссертационного совета

В. Г. Каширских

100б-ц 2165903

ЪО^ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Основная масса угля, добываемого в Кузбассе подземным способом, приходится на очистные забои, оснащенные механизированными комплексами. Техническое сосюяние механизированных крепей во многом определяет эффективное и безопасное применение механизированных комплексов.

Простои комплексно-механизированных забоев из-за отказов механизированных крепей в общем объеме простоев из-за отказов механизмов комплекса составляют в среднем 28,0 %, в том числе из-за отказов гидрооборудования - 4,0 %. Основная доля простоев из-за отказов гидрооборудования секций механизированных крепей приходится на отказы, связанные с заменами гидростоек и стоечных гидроблоков (47,0 %).

Из-за отказов гидрооборудования нарушается технология ведения очистных работ, что приводит к изменению характера взаимодействия боковых пород с крепью в призабойном пространстве, и, как следствие, к увеличению трудоемкости работ в очистном забое, повышению вероятности травмирования обслуживающего персонала и потере добычи угля.

В соответствии с Федеральным законом № 116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» и правилами безопасности ПБ 05618-03 «Правила безопасности в угольных шахтах» необходимо производить работы по оценке технического состояния механизированных крепей при проведении экспертизы промышленной безопасности. Для этого необходимы методы и средства, отвечающие современным требованиям безопасности и информативности.

Существующие методы и средства оценки технического состояния гидрооборудования механизированных крепей в шахтных условиях недостаточно эффективны, вследствие их низкой оперативности.

В связи с этим обоснование параметров и разработка метода технического диагностирования гидрооборудования механизированных крепей при проведении экспертизы промышленной безопасности является актуальной научной задачей.

Тема диссертации связана с работами закрытого акционерного общества «Научно-исследовательский испытательный центр КузНИУИ» (ЗАО «НИИЦ Куз-НИУИ») по определению технического состояния механизированных крепей, отработавших установленный срок службы, при проведении экспертизы промышленной безопасности.

Целью работы является обоснование параметров и разработка метода технического диагностирования гидрооборудования механизированных крепей.

Идея работы заключается в получении оперативной и достоверной информации о техническом состоянии гидрооборудования механизированных крепей на основе анализа виброакустических сигналов.

Методы исследований

Использован комплекс методов, включающих:

- обобщение и анализ ранее выполненных-яееяедований и литературных источников; °п" ...............

рос. национальна БИБЛИОТЕКА ' СПе----- ' • " '

•8

"ЗВД

- стендовые и шахтные исследования параметров виброакустических сигналов, возникающих в дефектном элементе гидрооборудования механизированной крепи в различных режимах работы гидросистемы и видах дефектов с применением современных методов измерений и измерительной техники;

- математические методы обработки результатов наблюдений с использованием теории вероятностей и математической статистики.

Задачи исследований:

- выбрать и обосновать параметры виброакустического сигнала, определяющие техническое состояние элементов гидрооборудования механизированных крепей;

- установить зависимости амплитудно-частотных характеристик виброакустических сигналов в дефектном элементе гидрооборудования механизированных крепей от режимов работы гидросистемы и вида дефекта;

- определить уровни и частотные диапазоны виброакустических сигналов с элементов гидрооборудования механизированных крепей с оценкой пригодности (или непригодности) их к дальнейшей эксплуатации;

- разработать методику технического диагностирования гидростоек механизированных крепей.

Научные положения, выносимые на защиту:

- ингегральным показателем технического состояния гидрооборудования механизированных крепей являются амплитудно-частотные характеристики виброакустических сигналов, параметры которых зависят от режимов работы гидросистемы механизированной крепи и вида дефекта;

- параметры виброакустического сигнала на гидростойке зависят от скорости просадки штока и давления в поршневой полости;

- оценка технического состояния гидрооборудования механизированных крепей должна осуществлятся на основе использования среднеквадратического значения амплитуды виброскорости по трем уровням: «исправное техническое состояние», «предупреждение», «неисправное техническое состояние».

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- представительным объёмом стендовых и шахтных исследований, обеспечивающих не менее чем 85 %-ю доверительную вероятность результатов исследований;

- сопоставимостью результатов исследований с результатами, полученными другими авторами в данной области;

- применением измерительных приборов с точностью измерений не ниже

5%.

Научная новизна работы:

- выбраны и обоснованы параметры виброакустического сигнала, зависящие от технического состояния элементов гидрооборудования механизированных крепей;

- установлены частотные диапазоны виброакустических сигналов, присущие дефектам элементов гидрооборудования механизированных крепей;

- установлен характер влияния режимов работы насосной станции на формирование виброакустических сигналов в гидросистеме механизированной крепи;

- установлена целесообразность оценки технического состояния гидрооборудования механизированных крепей по трем уровням: «исправное техническое состояние», «предупреждение», «неисправное техническое состояние».

Личный вклад автора состоит:

- в обосновании параметров виброакустических сигналов, определяющих техническое состояние элементов гидрооборудования механизированных крепей;

- в определении предельных значений параметров виброакустических сигналов для оценки технического состояния гидростоек механизированных крепей;

- в разработке методики вибродиагностики гидростоек механизированных крепей.

Практическое значение работы:

- установленные уровни и частотные диапазоны виброакустических сигналов негерметичных элементов гидрооборудования механизированных крепей позволяют определить наличие дефекта и оценить пригодность (или непригодность) их к дальнейшей эксплуатации;

- методика вибродиагностики гидростоек может быть использована при проведении экспертизы промышленной безопасности механизированных крепей, что позволит оперативно оценить их техническое состояние и выдать рекомендации по их дальнейшему использованию.

Реализация работы

Результаты работы реализованы:

- в «Методике вибродиагностики гидростоек механизированных крепей». Утверждена Управлением по технологическому и экологическому надзору Ростех-надзора по Кемеровской области от 06.12.04.

- в РД 05-620-03 «Методические указания по проведению экспертизы промышленной безопасности очистных механизированных комплексов». Утверждены Постановлением Госгортехнадзора России от 10.06.03, № 82.

Апробация работы

Результаты исследований и основные положения работы докладывались: на Междунар. науч.-практич. конф. «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2004); на VI Междунар. науч.-прак-тич. конф. «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кемерово, 2004).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 1 изобретение.

Структура и объем работы

Диссертационная работа содержит введение, пять разделов, заключение, список использованной литературы из 82 наименований, изложена на 147 страницах, включая 35 рисунков и 17 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Мировой опыт эксплуатации механизированных крепей показывает, что одним из основных критериев оцетпси эффективности их применения является уменьшение простоев из-за отказов элементов металлоконструкции и гидрооборудования и затрат на эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт. Техническое состояние гидрооборудования в основном определяется его герметичностью при эксплуатации.

Значительный вклад в решение вопросов оценки герметичности гидрооборудования механизированных крепей внесли Александров Б. А., Ардашев К. А., Антонов Ю. А., Бессоников В. А, Буялич Г. Д., Бушуев Н. П., Бычков Ю. Н., Глазов Д. Д., Громов Ю. В., Журавлев Р. П., Кожухов Л. Ф., Кузнецов С. Т, Леконцев Ю. М., Панчеха Ю. С., Пономаренко Ю. Ф., Соломахин А. Н., Шумейко С. В., Яковлев Н. И. и др.

В результате исследований, выполненных этими учёными, разработаны методы и средства оценки технического состояния гидрооборудования механизированных крепей. Анализ работ по оценке технического состояния гидрооборудования механизированной крепи показывает, что существующие методы недостаточно эффективны вследствие их низкой оперативности. Время, затрачиваемое на оценку герметичности одной гидростойки по различным методикам, изменяется от 16 до 35 минут. Оценка герметичности гидростоек по индикаторам давления имеет низкую надежность и достоверность, а инструментальные методы требуют значительных трудозатрат.

Согласно действующим нормативным документам, оборудование опасных производственных объектов (в том числе механизированные крепи) должно проходить экспертное обследование с целью оценки их технического состояния и возможности продления срока эксплуатации, для чего необходимо проведение технического диагностирования гидрооборудования механизированных крепей при выполнении экспертизы промышленной безопасности.

В процессе эксплуатации, за весь период отработки выемочного столба (в среднем 1,0-1,5 года), замена отказавших элементов производится шахтой, привлекая в отдельных случаях наладочные организации.

Время эксплуатации существующего парка механизированных крепей, превышает установленный срок службы в среднем в 1,7 раза, так как его обновление затруднено в силу экономических причин и шахты вынуждены эксплуатировать изношенное оборудование. Поэтому техническое состояние секционного гидрооборудования и, прежде всего таких важных элементов, как гидростойки и стоечные гидроблоки во многом определяют как эффективное использование, так и безопасную эксплуатацию машин комплекса в целом.

Автор проводил экспертное обследование с целью оценки технического состояния механизированных крепей, отработавших установленный срок службы (в основном на шахтах юга Кузбасса). Экспертное обследование проводилось обычно после окончания монтажа или в первые дни после «выхода» механизированного комплекса из монтажной камеры. Необходимо отметить, что предварительно

проводился текущий (капитальный) ремонт гидрооборудования механизированной крепи с заменой дефектных узлов, причём обследование проходило после окончания наладки гидрооборудования специализированной организацией.

Практика показывает, что замена дефектных элементов гидрооборудования при эксплуатации носит, как правило, неплановый характер. В большинстве случаев, при нарушении герметичности, гидростойка эксплуатируется еще некоторое время в зависимости от субъективного восприятия машинистом крепи её нагру-женности, ожидания доставки или ремонта, состоянием кровли и др. При этом увеличиваются нагрузки на соседние гидростойки (секции) и возрастает вероятность возникновения аварийной ситуации. Поэтому вопросы оценки технического состояния гидрооборудования механизированных крепей и, прежде всего гидростоек на различных стадиях эксплуатации, начиная с монтажа и заканчивая демон-тажом после отработки столба, являются весьма актуальными.

Особенностью отказов гидрооборудования механизированных крепей является отсутствие, в большинстве случаев, внешних видимых проявлений, что делает невозможным обнаружение их визуальным путем. Опыт эксплуатации механизированных крепей показывает, что одним из основных факторов повышения безопасности ведения работ в комплексно-механизированных забоях является поддержание высокой несущей способности секций при их эксплуатации. Техническое диагностирование гидрооборудования механизированных крепей и, прежде всего, гидростоек, является одним из наиболее эффективных направлений в обеспечении реализации высокой несущей способности секций и повышения надежности работы очистного забоя в целом.

Из существующих методов диагностирования технических устройств виб-роакусшческий метод является одним из наиболее перспективных, и ориентирован на современные средства диагностирования, включающих в себя виброанализатор с программным обеспечением, и, что немаловажно, обладает высокой оперативностью.

Исследованиям вопросов вибрации и шума горных машин посвящены работы Л. И. Андреевой, М. Д. Генкина, Б. Л. Герике, Г. Д. Добровольского, А. В. Епифанова, М. С. Островского, В. В. Попова, В. Г. Резникова, Ю. В. Флавицкого и др.

В этих работах изложена методология диагностирования дефектов по параметрам вибрации, а также нормирование вибрации и определения технического состояния объекта, в основном машин роторного типа. Вибродиагностика и мониторинг машин роторного тина широко применяется во многих отраслях народного хозяйства. В тоже время вибродиагностика гидрооборудования изделий угольного машиностроения пока не получила широкого распространения, так как отсутствуют современные методы и нормы оценки вибрации для машин такого типа. Гидрооборудование механизированных крепей эксплуатируется без применения оперативных методов и средств технического диагностирования и определения его технического состояния.

Нарушение герметичности гидростоек обусловлено, как правило, повреждением уплотнения поршня, обычно в зоне контакта со стенкой цилиндра. При перетоке рабочей жидкости из поршневой полости (область высокого давления) в

штоковую (область низкого давления), возникают значительные перепады давления. При истечении рабочей жидкости возникают турбулентные потоки, скорости которых зависят от сечения, геометрии дефекта и расхода жидкости.

Шум при турбулентном движении возникает из-за «пристенных» пульсаций давления, вызванных истечением жидкости из отверстия в уплотнении поршня вдоль стенки цилиндра гидростойки. Пульсации давления вызывают упругие колебания и воспринимаются корпусом цилиндра гидростойки, что приводит к генерации акустических колебаний.

Процессы износа элементов стоечных гидроблоков обусловлены в большей степени процессами кавитации, а износ уплотнений гидростоек - образованием турбулентного сопла при развитии дефекта.

Выбор диагностических признаков оценки герметичности элементов гидрооборудования механизированных крепей тесно связан со структурой виброакустического сигаала. Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) виброакустического сигнала несут информацию о характере дефекта и скорости утечек и могут являться диагностическими признаками дефекта на различных стадиях его развития.

В качестве параметра, наиболее полно характеризующего энергию колебательного процесса, в работе принята виброскорость виброакустического сигнала (амплитуда, среднеквадратическое значение). При этом установлен характер распространения виброакустических сигналов в гидростойке, и, как следствие, изменение виброскорости относительно зоны дефекта (перетока) при прочих равных условиях (давление в поршневой полости гидростойки и скорость просадки штока). Схема контрольных точек при проведении измерений приведена на рис. 1.

Характер изменения виброскорости по внешней образующей цилиндра (относительно зоны перетока) гидростойки секции крепи УКП-5 приведен на рис. 2. Максимальное значение виброскорости (поз. 1) соответствует зоне перетока (дефекта) и достигает минимума на противоположной стороне цилиндра по его внешней образующей (поз. 2).

Полученная зависимость имеет вид перевернутой параболы 2-го порядка и описывается выражением:

Уе = -К1Ь2 + К2Ь + К3, (1)

где Уе - виброскорость, мкм/с;

Ь - длина окружности внешнего диаметра цилиндра гидростойки, м;

КцКг, К3 - эмпирические коэффициенты.

Установлен характер изменения скорости просадки штока негерметичной гидростойки от начального давления в поршневой полости. Полученная зависимость описывается выражением:

Уп=К ] Рн + К2 Р2н, (2)

где Уп - средняя скорость просадки штока гидростоек, мкм/с;

Рн - начальное давление в поршневой полости гидростойки, МПа;

К,, К2 - эмпирические коэффициенты.

Зависимость скорости просадки штока негерметичной гидростойки (УКП-5) от начального давления в поршневой полости приведена на рис. 3.

Величина начального давления в поршневой полости негерметичной щдро-стойки влияет на скорость просадки ее штока, и, следовательно, на изменение энергии потока рабочей жидкости (в зоне перетока из поршневой полости в што-ковую).

Шток

Рис. 1 Схема контрольных точек (1-5) при проведении измерений Уе, мкм/с

Уп, мм/с

Уп = 3,110'2Рн +0,910'4Рн2

Рн, МПа

0,42

0,84

10

20

30

Рис.2 Характер изменения виброскорости Рис. 3. Зависимость скорости просадки (Уе) по длине внешней окружности (Ь) штока (Уп) негерметиной цилиндра гидростойки (УКП-5; Уп - гидростойки (УКП-5) от средняя скорость просадки штока начального давления (Рн) в

гидростойки поршневой полости

Исследование характера влияния скорости просадки штока и давления в поршневой полости негерметичной гидростойки (гидроблока) на АЧХ виброакустического сигнала проводились на различных типах гидростоек и стоечных гидроблоков. Характерные АЧХ приведены на рис. 4.

Полученные экспериментальные зависимости значений виброскорости виброакустического сигнала от скорости просадки штока негерметичной гидростойки (гидроблока) имеют линейный характер (рис. 5) и описываются выражением:

где Уе - виброскорость, мкм/с;

Уп - скорость просадки штока гидростойки, мм/с; К - эмпирический коэффициент. Отсюда скорость просадки штока можно определять по виброскорости виб- ' роакустического сигнала по выражению

Из полученных зависимостей следует, что при увеличении скорости просадки штока в 2 раза, например с 0,05 до ОД мм/с, значение виброскорости увеличивается с 0,33 до 0,67 мкм/с (гидростойка М130) и с 1,03 до 1,92 мкм/с (гидроблок), т. е. так же практически в 2 раза.

В то же время, для сравнения, значение виброскорости виброакустического сигнала со стоечного гидроблока при равных скоростях просадки штока всегда выше.

Уе, мм/с гидростойка Уе, мм/с гидроблок

Уе = К Уп,

(3)

Уп = Уе / К.

(4)

00003.

о

2000

4000

оооо £ Гц

вооо £ Гц

Г- 1425 Гц; Уе = 0,28 мкм/с; Рн = 25 МПа; Уп = 40 мкм/с

Г = 2719 Гц; Уе = 1,1 мкм/с; Рн = 25 МПа; Уп = 75 мкм/с

Рис. 4. Характерные А ЧХ виброакустических сигналов негерметичных элементов гидросистемы секции крепи М-130

Уе, мкм/с

Уе, мкм/с

Гидростойка

Гидроблок

1,5

3,0"

1,0-

0,5 "

0 0,05 0,10 0,15 0 0,05 0,10 0,15

Рис 5 Зависимости виброскрости (Уе) от скорости просадки (Уп) штока негерметичной гидростойки секции крепи 4М-130 при различном начальном давлении (Рн) в поршневой полости

Насосная станция гидропривода механизированной крепи являлась источником виброакустических сигналов, и помехами в процессе выявления информативных частот исследуемых объектов. Физической средой распространения виброакустических сигналов, генерируемых насосной станцией при ее работе, является в первую очередь рабочая жидкость, затем рукава высокого давления напорной магистрали и секционной гидроразводки, а также металлоконструкция секций и элементы секционного гидрооборудования (коллекторы, гидрораспределители, гидростойки и гидродомкраты).

Для определения зависимости затухания (ослабления) вибросигналов по длине очистного забоя от насосной станции (СНТ-32), а также для выделения частот виброакустических сигналов, генерируемых насосной станцией, проводилась серия измерений с регистрацией виброакустических сигналов виброанализатором «Топаз» в частотных диапазонах 10-200; 200-500; 500-1000 и 1000-6000 Гц.

Регистрация виброакустических сигналов насосной станции производилась в двух ее основных режимах:

- в режиме нагнетания (работа главного насоса);

- в холостом режиме (работа подпиточного насоса).

Установлено, что максимальная величина виброскорости присутствует на частоте 29,5 и 10,0 Гц (оборотные частоты главного и подпиточного насосов насосной станции СНТ-32) и составляет, соответственно, 15,3 и 13,3 мм/с. При увеличении значений частотных составляющих виброскорость уменьшается.

Характер изменения виброскрости в низкочастотной области спектра виброакустических сигналов насосной станции по длине лавы на частотах 10,0 и

29,5 Гц при среднем давлении в напорной магистрали 28,0 МПа приведен на рис. 6.

Уе, мкм/с

30 -

20 -

10 "

0 50 100 150 200

Рис 6 Характер изменения виброскрости (Уе) в низкочастотной области спектра виброакустических сигналов насосной станции (СНТ-32) по длине очистного забоя

Полученные зависимости описываются функцией вида:

Уе = К1Ь"к2, (5)

где Уе - виброскорость, мкм/с;

Ь - расстояние от насосной станции, м;

К] К2- эмпирические коэффициенты.

Работа насосной станции не оказывает влияние на параметры АЧХ исследуемых элементов гидрооборудования механизированных крепей.

При проведении дефектировки гидростоек поступающих в ремонт в ЗАО «Распадская» и Киселевский машзавод им. И. С. Черных установлено, что износ уплотнений поршня носит в основном равномерный характер, выражающийся в уменьшении его внешнего диаметра по всей окружности кольца с явно выраженным эффектом локализации дефекта на одном из участков уплотняющей лопасти (так называемых «гребешков»), обеспечивающий непосредственное уплотнение поршня с цилиндром. Следов износа в продольном направлении (трещин, канавок и углублений) не выявлено.

Проведенные исследования показали, что зависимости значения виброскорости виброакустического сигнала от скорости просадки штока гидростойки при таких дефектах гидростоек, как «раздутие» и износ уплотнений, одинаковы. Это объясняется тем, что в обоих случаях износ имеет «кольцевой» характер. В первом

случае это увеличение внутреннего диаметра цилиндра (на 0,18-0,31 мм), а во втором - уменьшение диаметра уплотнения поршня (на 0,21-0,34 мм).

В процессе дефектировки были выявлены основные виды дефектов, общие для всех типов стоечных гидроблоков:

- дефекты элементов разгрузочного клапана;

- дефекты элементов предохранительного клапана.

Дефектировка разгрузочных клапанов выявила следующие виды дефектов:

- эрозия уплотняющего кольца подвижного золотника, как правило, имеет локальный характер, а зона эрозионного износа всегда расположена у отверстий золотника;

- эрозия внешнего уплотняющего кольца, служащего для герметизации корпуса клапана в теле корпуса стоечного гидроблока, может проявляться в любой точке его внешнего диаметра.

В газовых предохранительных клапанах проявляются дефекты следующих типов:

- повреждение торцевой (уплотняющей) поверхности седла (в месте контакта с диафрагмой) в виде продольной канавки, образование которой и приводит к потере герметичности (КГУ З.ОЮ.ПР, КГУ 6.010.ПР);

- повреждения диафрагмы.

В предохранительных клапанах пружинного типа основным дефектом является повреждение уплотняющего кольца золотника. Как и в случае с разгрузочным клапаном золотникового типа - характер и вид дефекта одинаковы. Зона повреждения имеет также локальный характер и находится у отверстия золотника.

В процессе исследований была проведена регистрация и анализ виброакустических сигналов с негерметичных гидростоек механизированных крепей различных типов, в частности, М130, М142, М138 и УКП-5.

При этом установлено:

- при дефектах гидростоек увеличение спектральной плотности на АЧХ отмечается в диапазоне частот 1,0-5,0 кГц, при дефектах стоечных гидроблоков - в диапазоне частот 2,5-9,0 кГц;

При исследованиях было выявлено следующее важное обстоятельство: при скорости просадки штока негерметичной гидростойки 4,0-5,0 мкм/с и менее, в среднем через 25-30 с после окончания распора, просадка штока гидростойки прекращалась. Данное обстоятельство объясняется проявлением эффекта облитерации, когда при малых утечках в зоне перетока, из поршневой области в штоковую, происходит «заращиваиие» щели (дефекта) в уплотнении поршня штока.

В процессе проведении экспертизы промышленной безопасности механизированных крепей регистрировалась скорость просадки штока негерметичной гидростойки. Наибольшее количество негерметичных гидростоек имеют скорость просадки штока в интервале 10-50 мкм/с (26,5 %), а наименьшее в интервале 0-1 мкм/с (4,4 %) или 0,5 % от общего количества прошедших экспертизу гидростоек.

За допустимую величину скорости просадки штока гидростойки принято значение в интервале 0,4-0,6 мкм/с, что составляет 1,4-2,2 мм/ч. Как показывает

опыт проведения экспертиз промышленной безопасности механизированных крепей, число гидростоек, имеющих скорость просадки штока гидростойки 2,2 мм/ч и менее, составляет не более 4,0 % (от количества негерметичных гидростоек) и не приводит к ухудшению горно-геологической ситуации в очистном забое.

Проверку технического состояния гидростоек рационально проводить на этапе «выхода» механизированного комплекса из монтажной камеры, с обязательной их маркировкой.

Уровни оценки технического состояния гидростоек и стоечных гидроблоков приведены в таблице. Уровень «Предупреждение» по значению виброскорости для различных типов гидростоек находится в интервале 12-30 нм/с (М130, УКП-5, М142) и 8-19 нм/с (М138), а для стоечных гидроблоков в интервале 14-35 нм/с и 10-25 нм/с соответственно.

Таблица

Тип механизированной крепи Тип секционного гидрооборудования Уровни технического состояния (виброскорость, нм/с)

исправное техническое состояние (менее) Предупреждение неисправное техническое состояние (более)

М-130, УКП-5, М-142 гидростойка 12 12-30 30

гидроблок 14 14-35 35

М-138 гидростойка 8 8-19 19

гидроблок 10 10-25 25

Вибродиагностика гидростоек производится в соответствии с маршрутом диагностирования в следующей последовательности:

- отрегулировать давление насосной станции на величину 30 ± 2 МПа;

- распереть (дораспереть) гидростойку в течение 25-30 с;

- с помощью шаблона (рейка, с длиной равной длине штока) определить проекцию зоны поршня на корпусе цилиндра гидростойки для установки датчика виброанализатора (см. рис. 1);

- установить датчик виброанализатора на отмеченный участок цилиндра гидростойки;

- произвести регистрацию амплитудно-частотной характеристики;

- переместить датчик на угол 90° по образующей цилиндра и повторить измерения;

- повторить измерения при размещении датчика виброанализатора на угол 180° и 270° соответственно;

- по максимальному значению виброскорости по таблице определяется, к како-

му из уровней технического состояния («исправное техническое состояние», «предупреждение» и «неисправное техническое») следует отнести гидростойку;

- датчик виброанализатора устанавливается на лицевую часть корпуса стоечного гидроблока и гидростойка вновь устанавливается, с помощью гидрораспределителя, в позицию «распор»;

- производится регистрация амплитудно-частотной характеристики и если значение виброскорости не превышает приведенное в таблице (уровень «исправное техническое состояние»), то данный гидроблок считается герметичным, при его превышении также определяется, к какому из уровней технического состояния следует отнести гидроблок.

В процессе проведения измерений и обследований на дисплее виброанализатора индицируются штатные измерительные точки гидрооборудования, на которых необходимо установить датчик для проведения измерений. Обычно на измерение параметров вибрации среднестатистической контрольной точки затрачивается около 5 с (на гидростойке 5 точек). Далее, после проведения всех запланированных измерений на маршруте, собранные в сборщике данные разгружаются в компьютерную базу данных для последующего анализа. Опыт показывает, что целесообразно построить работу на маршрутах таким образом, чтобы в течение рабочего дня эксперт (оператор) мог охватить измерениями максимальное количество измерительных точек, число которых может составлять от 200 до 600 и более.

При интенсивности виброакустических сигналов в классе оценки «Предупреждение», при количестве гидростоек более 5 % от числа установленных в лаве, периодичность оценки герметичности рекомендуется устанавливать один раз в полгода, а в классе оценки «неисправное» (при том же количестве гидростоек) один раз в квартал.

Кроме того, необходима оценка технического состояния гидростоек и на этапе окончания работы очистного забоя перед «входом» механизированного комплекса в демонтажную камеру. Как показывает опыт проведения экспертизы механизированных крепей, в том числе и на стадии окончания отработки столба, в среднем только 23 % гидростоек могут однозначно оцениваться как негерметичные. Таким образом оценка технического состояния гидростоек только на этой стадии эксплуатации позволила бы сократить сроки и снизить затраты на подготовку гидростоек к монтажу в составе механизированной крепи.

Методика вибродиагностики гидростоек была апробирована в ЗАО «Распад-ская» при проведении экспертизы промышленной безопасности механизированных крепей М130, М142, УКП5 и М138, отработавших установленный срок службы, что позволило оперативно, в течение одной - двух смен произвести оценку технического состояния гидростоек и выдать рекомендации по их дальнейшему использованию.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи по разработке виброакустического метода технического диагностирования гидрооборудования механизированных крепей, что имеет существенное значение для повышения эффективности ведения подземных очистных работ при разработке угольных пластов. Анализ результатов исследований выполненных в настоящей работе позволяет сделать следующие выводы:

1. Из известных методов оценки виброакустический метод, используемый для оценки технического состояния механического оборудования, является наиболее перспективным и может быть применен для диагностики гидрооборудования механизированных крепей. Установлено, что наиболее информативным параметром амплитудно-частотных характеристик для оценки герметичности элементов гидрооборудования секций механизированных крепей является виброскорость виброакустического сигнала на поверхности исследуемых элементов (амплитуда, среднеквадратическое значение).

2. Установлено, что значение виброскорости виброакустического сигнала на поверхности цилиндра негерметичных гидростоек зависит от расстояния от места дефекта.

Для обеспечения погрешности измерений виброскорости, обусловленной неточной установкой датчика виброанализатора, до 6,0 % необходимо проводить не менее 4-х измерений по образующей цилиндра в месте расположения поршня и одно измерение на гидроблоке.

3. Значение виброскорости виброакустического сигнала зависит от скорости просадки штока негерметичной гидростойки. При увеличении скорости просадки штока гидростойки пропорционально увеличивается значение виброскорости виброакустического сигнала, значение которого на негерметичном гидроблоке, по сравнению с негерметичной гидростойкой, всегда выше при равных скоростях просадки штока.

4. Установлено, что скорость просадки штока негерметичной гидростойки зависит от начального давления в её поршневой полости. Допустимой величиной скорости просадки штока гидростойки вследствие негерметичности принято её значение в интервале 0,4-0,6 мкм/с, что составляет 1,4-2,2 мм/ч. Как показывает опыт проведения экспертизы промышленной безопасности механизированных крепей, число гидростоек имеющих скорость просадки штока 2,2 мм/ч и менее, составляет не более 4,0 % (от количества негерметичных гидростоек), и не приводит к ухудшению горно-геологической ситуации в лаве.

5. Утечки, возникающие в негерметичных элементах, вызывают увеличение спектральной плотности на амплитудно-частотной характеристике в диапазоне частот 1,0-5,0 кГц при дефектах гидростоек и в диапазоне частот 2,5-9,0 кГц -при дефектах стоечных гидроблоков.

6. Установлено, что с увеличением расстояния от насосной станции значение виброскорости уменьшается. Работа насосной станции не оказывает влияние

на параметры амплитудно-частотной характеристики исследуемых элементов гидрооборудования.

7. Разработана и апробирована методика вибродиагностики гидростоек механизированных крепей. Для оценки технического состояния гидростоек предлагается трехуровневая шкала оценки: «исправное техническое состояние», «предупреждение» и «неисправное техническое состояние», причем уровень виброакустического сигнала с оценкой «исправное техническое состояние» характеризует нормальное состояние гидростойки по уровню герметичности с вероятностью отказа Р = 0,05, уровень «предупреждение» означает развитие дефекта и вероятность преждевременного выхода гидростойки из строя, уровень «неисправное техническое состояние» означает, что дальнейшая эксплуатация невозможна и необходимо произвести замену гидростойки

Оценка технического состояния гидростоек виброакустическим методом позволила оперативно, в течение одной-двух смен, произвести их техническое диагностирование в лаве при проведении экспертизы промышленной безопасности механизированных крепей.

Основные положение диссертации опубликованы в следующих работах:

1. РД 05-620-03. Методические указания по проведению экспертизы промышленной безопасности очистных механизированных комплексов / Р. П. Журавлёв, Л. Ф. Кожухов, В. С. Баринов, В. И. Демидов [и др.] // Безопасность труда в промышленности. - 2003. - № 11. - С. 42-56.

2. Техническая экспертиза оборудования механизированных крепей / В. И. Демидов, Р. П. Журавлёв, Л. Ф. Кожухов, В. И Храмцов // Безопасность труда в промышленности. - 2002. - № 1. - С. 19.

3. Опыт проведения технической экспертизы оборудования механизированных крепей / В. И. Демидов, Р. П. Журавлёв, Л. Ф. Кожухов, В. Л. Абакумов // Вопросы отработки угольных пластов Кузбасса : сб. науч. тр. КузНИУИ. - Прокопьевск, 2001С. 91-92.

4. Александров, Б. А. Оперативная оценка гидростоек механизированных крепей / Б.А. Александров, Р. П. Журавлёв, В. И. Демидов // Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности : тр. VI Междунар. науч.-практич. конф. - Кемерово, 2004. - С. 120.

5. Журавлев, Р. П. Оперативная оценка гидростоек механизированных крепей / Р. П. Журавлёв, В. И. Демидов, В. С. Смирнов // Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов : тр. Междунар. науч.-практич. конф. - Новокузнецк, 2004. - С. 63.

6. Надёжность опытных образцов очистных механизированных комплексов / Ю. Н. Бастрыгин, Л. И. Дворкин, М. И. Павленко, В. И. Демидов // Вопросы исследования подземной разработки угольных пластов : сб. науч. тр. / КузНИУИ. -Прокопьевск, 1990.-С. 71-75.

7. Надёжность комплексов нового технического уровня / Ю. Н. Бастрыгин, В. И. Демидов, Ю. В. Дворецкий, М. И. Павленко // Совершенствование ком-

плексной механизации отработки угольных пластов : сб. науч. тр. / КузНИУИ. Прокопьевск, 1989. - С . 35-39.

8. Бастрыгин, Ю. Н. Повышение нагрузки на комплексно-механизированный забой за счет улучшения ремонта / Ю. Н. Бастрыгин, В. И. Демидов, Г. В. Дьячков / Вопросы исследования комплексной механизации отработки угольных пластов Кузбасса: сб. науч. тр. / КузНИУИ. - Прокопьевск, 1988. - С . 43-44.

9. Влияние надежности оборудования механизированных комплексов на производительность очистного забоя / В. И Демидов, Ю. В. Дворецкий, Г. В. Дьячков, М. И. Павленко // Совершенствование механизации процессов отработки угольных пластов Кузбасса : сб. науч. тр. / КузНИУИ. - Прокопьевск, 1987. -С. 102-105.

10. А. с. 1745962 СССР, МКИ5 Е2Ш 15/44. Способ определения герметичности гидростоек механизированной крепи / Всесоюз. науч.- иссл. и проект,-консгр. угол. ин-т. «КузНИУИ»; Л. Ф. Кожухов, Р. П. Журавлев, В. С. Баринов, Л. И. Федоров и В. И. Демидов. - Опубл. 07.07.92, Бюл. №25.

Подписано в печать >'/2005 Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ ~<ЧЛ ГОУ КузГТУ, 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28. Типография ГОУ КузГТУ, 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А.

»25 747

РНБ Русский фонд

2006-4 30212

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1.Обзор современного состояния и применения механизированных крепей и насосных станций на шахтах Кузбасса.

1.2. Анализ простоев комплексно-механизированного забоя (КМЗ) из-за отказов гидрооборудования механизированных крепей.

1.3. Анализ причин износа и негерметичности гидрооборудования механизированных крепей.

1.4. Параметры и методы технического диагностирования гидрооборудования механизированных крепей

1.4.1. Стандартизованные параметры и методы технического диагностирования гидрооборудования механизированных крепей.

1.4.2. Параметры и методы технического диагностирования гидрооборудования механизированных крепей применяемые на шахтах Кузбасса.

1.5. Виброакустический метод технического диагностирования машин.

1.6. Выводы.

2. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО МЕТОДА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ГИДРООБОРУДОВАНИЯ

МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ

2.1. Обзор современных представлений возникновения и распространения виброакустического сигнала в гидросистемах.

2.2. Выбор и обоснование диагностических признаков виброакустического метода диагностирования гидрооборудования механизированных крепей.

2.3.Выводы.

3. ШАХТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ^ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА

3.1. Горно-геологические условия проведения исследований.

3.2. Технические характеристики элементов гидрооборудования механизированных крепей.

3.3. Исследования влияния режимов работы насосной станции на формирование виброакустических сигналов на гидрооборудовании механизированных крепей.

3.4. Исследования параметров виброакустического сигнала в зависимости от расстояния от места дефекта на элементах ф гидрооборудования механизированных крепей.

3.5. Исследование зависимости скорости просадки штока негерметичной гидростойки от давления в поршневой полости.

3.6. Исследования влияния скорости просадки штока и давления в ■Ш поршневой полости гидростойки на параметры виброакустического сигнала.

3.7. Исследования характера образования дефекта в элементе гидросистемы секции и его влияния на режимы работы гидрооборудования механизированной крепи.

3.8. Выводы.

• 4. СТЕНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА

4.1. Условия проведения исследований.

4.2. Исследования влияния вида дефекта элементов гидрооборудования механизированной крепи на параметры виброакустического сигнала.

4.3. Выводы.

5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ГИДРООБОРУДОВАНИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ

5.1. Обоснование допустимой скорости просадки штока гидростойки.

5.2. Обоснование и выбор средств технического диагностирования.

5.3. Техническое диагностирование гидрооборудования механизированных крепей при эксплуатации.

5.4. Погрешность диагностирования.

5.5. Периодичность технического диагностирования гидрооборудования механизированных крепей.

5.6. Выводы.

Угольная промышленность Кузбасса занимает первое место среди 39 угледобывающих регионов России. Доля углей Кузнецкого бассейна достигла 57 %, а по коксующим маркам 85 % в общем объеме добычи угля по стране.

Запасы каменного угля в Кузнецком бассейне составляют 58,8 млр т или 60 % от общих запасов углей по России. Разведаны и подготовлены запасы в 25,4 млр т, в т.ч. 12,4 млр т коксующих углей [1]. 63 % запасов сосредоточены на пологих и наклонных пластах мощностью 1,2 - 4,5 м [2].

Мировой опыт эксплуатации механизированных комплексов показывает, что одним из основных критериев оценки эффективности их применения является уменьшение простоев из-за отказов машин комплекса и затрат на эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт.

Техническое состояние секций механизированных крепей во многом определяет эффективное и безопасное применение механизированных комплексов.

Простои комплексно-механизированных забоев из-за отказов механизированных крепей в общем объеме простоев из-за отказов механизмов комплекса составляют в среднем 28 %, в т.ч. из-за отказов гидрооборудования 4%.

Из-за отказов гидрооборудования нарушается технология ведения очистных работ, что приводит к изменению характера взаимодействия пород с крепью в призабойном пространстве, и как следствие к увеличению трудоемкости работ в очистном забое и вероятности травмирования обслуживающего персонала.

Опыт эксплуатации механизированных крепей показывает, что одним из основных факторов повышения безопасности ведения работ в комплексно-механизированных забоях является поддержание высокой несущей способности секций при их эксплуатации. Техническое диагностирование гидрооборудования механизированных крепей и, прежде всего гидростоек является одним из наиболее эффективных направлений в обеспечении реализации высокой несущей способности секций.

В соответствии с Федеральным законом № 116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» и ПБ 05-618-03 « Правила безопасности в угольных шахтах» необходимо производить работы по оценке технического состояния механизированных крепей при проведении экспертизы промышленной безопасности. Для этого необходимы методы и средства, отвечающие современным требованиям оперативности, безопасности и информативности.

Существующие методы и средства оценки технического состояния гидрооборудования механизированных крепей в шахтных условиях недостаточно эффективны, прежде всего, вследствие их низкой оперативности. В связи с этим обоснование параметров и разработка метода технического диагностирования гидрооборудования механизированных крепей при проведении экспертизы промышленной безопасности, а также в процессе эксплуатации, является актуальной научной задачей.

Тема диссертации связана с работами закрытого акционерного общества «Научно-исследовательский испытательный центр КузНИУИ» (ЗАО «НИИЦ КузНИУИ») по определению технического состояния механизированных крепей выработавших установленный срок службы при проведении экспертизы промышленной безопасности.

Целью работы является обоснование параметров и разработка метода технического диагностирования гидрооборудования механизированных крепей.

Идея работы заключается в получении оперативной и достоверной информации о техническом состоянии гидрооборудования механизированных крепей на основе анализа виброакустических сигналов.

Методы исследований

Использован комплекс методов, включающих:

- обобщение и анализ ранее выполненных исследований и литературных источников;

- стендовые и шахтные исследования параметров виброакустических сигналов, возникающих в дефектном элементе гидрооборудования механизированной крепи в различных режимах работы гидросистемы и видах дефектов с применением современных методов измерений и измерительной техники;

- математические методы обработки результатов наблюдений с использованием теории вероятностей и математической статистики.

Задачи исследований:

- выбрать и обосновать параметры виброакустического сигнала, определяющие техническое состояние элементов гидрооборудования механизированных крепей;

- установить зависимости амплитудно-частотных характеристик виброакустических сигналов в дефектном элементе гидрооборудования механизированных крепей от режимов работы гидросистемы и вида дефекта;

- определить уровни и частотные диапазоны виброакустических сигналов с элементов гидрооборудования механизированных крепей с оценкой пригодности (или непригодности) их к дальнейшей эксплуатации;

- разработать методику технического диагностирования гидростоек механизированных крепей.

Научные положения, выносимые на защиту.

- интегральным показателем технического состояния гидрооборудования механизированных крепей являются амплитудно-частотные характеристики виброакустических сигналов, параметры которых зависят от режимов работы гидросистемы механизированной крепи и вида дефекта;

- параметры виброакустического сигнала на гидростойке зависят от скорости просадки штока и давления в поршневой полости;

- оценка технического состояния гидрооборудования механизированных крепей должна осуществлятся на основе использования среднеквадрати-ческого значения амплитуды виброскорости по трем уровням: «исправное техническое состояние», «предупреждение», «неисправное техническое состояние».

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- представительным объёмом стендовых и шахтных исследований, обеспечивающих не менее чем 85 %-ю доверительную вероятность результатов исследований;

- сопоставимостью результатов исследований с результатами, полученными другими авторами в данной области;

- применением измерительных приборов с точностью измерений не ниже 5 %.

Научная новизна работы. - выбраны и обоснованы параметры виброакустического сигнала, зависящие от технического состояния элементов гидрооборудования механизированных крепей;

- установлены частотные диапазоны виброакустических сигналов, присущие дефектам элементов гидрооборудования механизированных крепей;

- установлен характер влияния режимов работы насосной станции на формирование виброакустических сигналов в гидросистеме механизированной крепи;

- установлена целесообразность оценки технического состояния гидрооборудования механизированных крепей по трем уровням: «исправное техническое состояние», «предупреждение», «неисправное техническое состояние».

Личный вклад автора состоит:

- в обосновании параметров виброакустических сигналов, определяющих техническое состояние элементов гидрооборудования механизированных крепей;

- в определении предельных значений параметров виброакустических сигналов для оценки технического состояния гидростоек механизированных крепей;

- в разработке методики вибродиагностики гидростоек механизированных крепей.

Практическое значение работы:

- установленные уровни и частотные диапазоны виброакустических сигналов негерметичных элементов гидрооборудования механизированных крепей позволяют определить наличие дефекта и оценить пригодность (или непригодность) их к дальнейшей эксплуатации;

- методика вибродиагностики гидростоек и может быть использована при проведении экспертизы промышленной безопасности механизированных крепей, что позволит оперативно оценить их техническое состояние и выдать рекомендации по их дальнейшему использованию.

Реализация работы

Результаты работы реализованы:

- в «Методике вибродиагностики гидростоек механизированных крепей». Утверждена Управлением по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по Кемеровской области от 06.12.04.

- в РД 05-620-03 «Методические указания по проведению экспертизы промышленной безопасности очистных механизированных комплексов». Утверждены Постановлением Госгортехнадзора России от 10.06.03, № 82.

Апробация работы

Результаты исследований и основные положения работы докладывались: на Междунар. науч.-практич. конф. «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2004); на VI Междунар. науч.-практич. конф. «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кемерово, 2004).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 1 изобретение.

Исследования проводились на гидрооборудовании секций механизированных крепей типа М-13 8, М-130, М-144, М-142, УКП, УКП-5 с насосными станциями типа СНТ-32, СИЛ 90/32, СИЛ 180/32, СНП-55-250 в период 19892005 гг.

Работа выполнена на кафедре «Горные машины и комплексы» КузГТУ, в ЗАО «НИИЦ КузНИУИ», в ЗАО «Распадская», на шахтах Кузбасса и Киселевском заводе им И.С.Черных.

5.6. Выводы

1. Допустимой величиной скорости просадки штока гидростойки вследствие негерметичности рекомендуется значение в интервале 0,4-0,6 ■ 10"3 мм/с.

2. Для регистрации виброакустических сигналов при проведении технического диагностирования гидрооборудования секций механизированных крепей могут быть использованы виброанализаторы, имеющие техническую возможность регистрировать виброакустические сигналы (в т.ч. в виде АЧХ), с двойным интегрированием, с заданием границ частотного диапазона, с чувствительностью не ниже 1,0- 10"5 мм/с (виброскорость) с энергонезависимой памятью и возможностью вывода данных на дисплей и персональный компьютер.

3. Для оценки технического состояния гидростоек принимается трехуровневая шкала оценки: «исправное техническое состояние», «предупреждение» и «неисправное техническое состояние», причем уровень виброакустического сигнала с оценкой «исправное техническое состояние» характеризует нормальное состояние гидростойки по уровню герметичности с вероятностью отказа Р = 0,05 , уровень «предупреждение» означает развитие дефекта и вероятность преждевременного выхода гидростойки из строя, уровень «неисправное техническое состояние» означает, что дальнейшая эксплуатация невозможна и необходимо произвести замену гидростойки. Уровень «Предупреждение» по значению виброскорости для различных типов гидростоек на-ходитсятся в интервале 12-30 нм/с (М130, УКП-5, М142) и

8-19 нм/с (М138), а для стоечных гидроблоков в интервале 14-35 нм/с и 10-25 нм/с соответственно.

4. Первичную оценку герметичности гидростоек следует проводить на этапе окончания монтажа комплекса, до «выхода» его из монтажной камеры, с обязательной их маркировкой.

5. При интенсивности виброакустических сигналов в классе оценки «Предупреждение», при количестве гидростоек более 5 % от числа установленных в лаве, периодичность оценки герметичности рекомендуется устанавливать один раз в полгода, а в классе оценки «неисправное техническое состояние», (при том же количестве гидростоек) один раз в квартал.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи по разработке виброакустического метода технического диагностирования гидрооборудования механизированных крепей, что имеет существенное значение для повышения эффективности ведения подземных очистных работ при разработке угольных пластов. Анализ результатов исследований выполненных в настоящей работе позволяет сделать следующие выводы:

1. Из известных методов оценки виброакустический метод, используемый для оценки технического состояния механического оборудования, является наиболее перспективным и может быть применен для диагностики гидрооборудования механизированных крепей. Установлено, что наиболее информативным параметром амплитудно-частотных характеристик для оценки герметичности элементов гидрооборудования секций механизированных крепей является виброскорость виброакустического сигнала на поверхности исследуемых элементов (амплитуда, среднеквадратическое значение).

2. Установлено, что значение виброскорости виброакустического сигнала на поверхности цилиндра негерметичных гидростоек зависит от расстояния от места дефекта.

Для обеспечения погрешности измерений виброскорости, обусловленной неточной установкой датчика виброанализатора, до 6,0 % необходимо проводить не менее 4-х измерений по образующей цилиндра в месте расположения поршня и одно измерение на гидроблоке.

3. Значение виброскорости виброакустического сигнала зависит от скорости просадки штока негерметичной гидростойки. При увеличении скорости просадки штока гидростойки пропорционально увеличивается значение виброскорости виброакустического сигнала, значение которого на негерметичном гидроблоке, по сравнению с негерметичной гидростойкой, всегда выше при равных скоростях просадки штока.

4. Установлено, что скорость просадки штока негерметичной гидростойки зависит от начального давления в её поршневой полости. Допустимой величиной скорости просадки штока гидростойки вследствие негерметичности принято её значение в интервале 0,4-0,6 мкм/с, что составляет 1,4-2,2 мм/ч. Как показывает опыт проведения экспертизы промышленной безопасности механизированных крепей, число гидростоек имеющих скорость просадки штока 2,2 мм/ч и менее, составляет не более 4,0 % (от количества негерметичных гидростоек), и не приводит к ухудшению горно-геологической ситуации в лаве.

5. Утечки, возникающие в негерметичных элементах, вызывают увеличение спектральной плотности на амплитудно-частотной характеристике в диапазоне частот 1,0-5,0 кГц при дефектах гидростоек и в диапазоне частот 2,5-9,0 кГц - при дефектах стоечных гидроблоков.

6. Установлено, что с увеличением расстояния от насосной станции значение виброскорости уменьшается. Работа насосной станции не оказывает влияние на параметры амплитудно-частотной характеристики исследуемых элементов гидрооборудования.

7. Разработана и апробирована методика вибродиагностики гидростоек механизированных крепей. Для оценки технического состояния гидростоек предлагается трехуровневая шкала оценки: «исправное техническое состояние», «предупреждение» и «неисправное техническое состояние», причем уровень виброакустического сигнала с оценкой «исправное техническое состояние» характеризует нормальное состояние гидростойки по уровню герметичности с вероятностью отказа Р = 0,05, уровень «предупреждение» означает развитие дефекта и вероятность преждевременного выхода гидростойки из строя, уровень «неисправное техническое состояние» означает, что дальнейшая эксплуатация невозможна и необходимо произвести замену гидростойки

Оценка технического состояния гидростоек виброакустическим методом позволила оперативно, в течение одной-двух смен, произвести их техническое диагностирование в лаве при проведении экспертизы промышленной безопасности механизированных крепей.

1. Брагин, В. Е. О развитии угольной отрасли Кузбасса / Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности: тр. Междунар. науч.- практ. конф. Кемерово: КузГТУ, 2001. - С. 19 -22

2. Белов, В. П. Разработка пологих и наклонных пластов Кузнецкого бассейна / В. П. Белов, В. П. Мазикин, А. В. Ремезов; под. ред. П. В. Егорова. Кемерово, 1995. - 250 с.

3. Разумняк, Н. JI. Основные направления развития технологии и средств применения механизации очистных работ для отработки пологих пластов угольных шахт / Н. JI. Разумняк, Б. К. Мышляев // Уголь . 2001.1.-С. 35.

4. РД 05-620-03. Методические указания по проведению экспертизы промышленной безопасности очистных механизированных комплексов /

5. Р. П. Журавлев, JI. Ф. Кожухов, В. С. Баринов, С. В. Лобков, В. И. Демидов и др.// Безопасность труда в промышленности. 2003 . - № 11. - С. 42-56.

6. Техническая экспертиза оборудования механизированных крепей./ В. И. Демидов, Р. П. Журавлев, Л. Ф. Кожухов, В. И. Храмцов // Безопасность труда в промышленности. 2002 . - № 1. - С. 19.

7. Опыт проведения технической экспертизы оборудования механизированных крепей./ В.И. Демидов, Р.П. Журавлев, Л.Ф. Кожухов, В.Л. Абакумов // Вопросы отработки угольных пластов Кузбасса: сб.науч.тр. / КузНИ-УИ Прокопьевск, 2001. - С.91 -92.

8. РД 12.25.177-90. Система показателей качества продукции. Станции насосные механизированных крепей. Номенклатура показателей. С. 2.

9. ГОСТ 17216-71. Промышленная чистота. Классы чистоты жидкостей. С. 2.

10. Стельмашок, С. И. Применение рабочих жидкостей выполняющих функции СОЖ в гидроприводах механизированных крепей / Горные машины и автоматика, 2001. №10.-С. 11.

11. Финкельштейн, 3. Л. Применение и очистка рабочих жидкостей для горных машин / М.: Недра, 1986. С. 63.

12. Лавров, А. В. Мониторинг смазочных материалов метод оперативного контроля технического горных машин на ЗАО «Распадская» / А. В. Лавров, С. М. Прытков // Горная промышленность. - 2003. - № 5. - С. 38.

13. Жерздева, Т. В. Прогнозирование ресурса гидрооборудования механизированной крепи на стадии проектирования: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. М., 1995.

14. Омеличкина, Л. А. Повышение надежности гидрооборудования механизированных крепей путем улучшения качества рабочей жидкости: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. М., 1999.

15. Панчеха, Ю. С. Дефектировка гидравлических стоек механизированных крепей 1М88 и пути увеличения их долговечности / Ю. С. Панчеха, П. Е. Семин, Н. А. Скляров // Горные машины и автоматика, 1984. Вып.4 - Серия № 7. - Карта № 4.

16. Панчеха, Ю. С. Исследование и разработка способов увеличения долговечности гидростоек шахтных механизированных крепей: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. М., 1985.

17. Пономаренко, Ю. Ф. Расчет и конструирование гидроприводов механизированных крепей / М.: Машиностроение, 1987. С. 98.

18. Пономаренко, Ю. Ф. Гидрораспределители механизированных крепей / Ю. Ф. Пономаренко, В. М. Кувшинов, Е. И. Панчук / М.: Недра, 1990. -С. 72-74, 127.

19. Набатникова, Т. Ю. Повышение ресурса функциональных элементов гидростоек механизированных крепей: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. М., 2004.

20. Шеин Ю. Г. Разработка теоретических основ динамического взаимодействия механизированной крепи породами кровли: Автореф. дисс. . док. техн. наук. М., 2003.

21. Артемьев, В. Б. Влияние качества рабочей жидкости на работу гидросистемы с регулируемым источником давления энергетической установки / В. Б Артемьев, Г. А. Баев, А. П., Марчихин, Г. В. Рылов // Уголь. 1998. - № 12.-С. 43.

22. Хорин, В. Н. Объемный гидропривод забойного оборудования / М.: Недра, 1981.- 415 с.

23. Астахов, А. В. Гидропривод горных машин / А. В. Астахсв, Ю. Ф. Пономаренко // М.: Недра, 1971. 248 с.

24. Кожухов, Л. Ф. Испытания гидроблоков 1КД80 и гидрораспределителей PC.ООО на шахте «Октябрьская» АООТ «Ленинскуголь» / Л. Ф. Кожухов, В. И. Демидов // Науч. отчет / КузНИУИ. Прокопьевск, 1996. - С. 5-13.

25. Герике, Б. JI. Мониторинг и диагностика технического состояния машин и агрегатов / Кемерово: Изд-во Кузбасс, гос. техн. ун-т, 1999.

26. Харазов, А. М. Техническая диагностика гидроприводов машин / М.: Машиностроение, 1979. С. 53.

27. ГОСТ 24054-80. Изделия машиностроения и приборостроения. Методы испытаний на герметичность. Общие требования. С. 5-17.

28. ГОСТ 29015-91. Гидроприводы объемные. Общие методы испытаний. С. 3.

29. ГОСТ 16514-87. Гидроприводы объемные. Гидроцилиндры. Общие технические требования. С. 1-3.

30. ГОСТ 16517-93. Гидроаппаратура. Общие технические требования. -С. 2-3.

31. Система сертификации изделий угольного машиностроения. Сертификационные испытания гидравлических стоек механизированных крепей / М., ин-т. горн, дела им. А. А. Скочинского. М., 1991.1. С. 12-15.

32. Система сертификации изделий угольного машиностроения. Сертификационные испытания. Крепи механизированные. Гидрозамки односторонние / М., ин-т. горн, дела им. А. А. Скочинского. М., 1990.1. С. 11.

33. Система сертификации изделий угольного машиностроения. Крепи механизированные. Гидроклапаны предохранительные / М., ин-т. горн, дела им. А. А. Скочинского. М., 1990. - С. 10-11.

34. Расширение технологических возможностей механизированных крепей / Б. А. Александров, А. Н. Коршунов, А. И. Шундулиди, Г. Д. Буялич, Ю. M Леконцев, Ю. А. Антонов // Кемерово: Кузбассвузиздат, 1991. С. 84, 74-75, 344-350.

35. Особенности взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами в сложных горно-геологически условиях угольных пластов / Б. А. Александров, Г. Д. Буялич, Ю. А. Антонов, Ю. М. Леконцев, M. Е. Лупий // Изд-во Том. ун-та, 2002.

36. Методические указания по контролю гидростоек механизированных крепей в очистном забое / Л.,: Всесоз. науч. иссл. маркш. ин-т., 1985.-С. 15.

37. Яковлев, Н. И. Практические способы определения тяжести проявлений горного давления и контроля несущей способности механизированных крепей/М.: ЦНИЭуголь, 1978.- С. 36.

38. Кузнецов, С. Т. Эксплуатация механизированных крепей и пути их совершенствования / М.: Недра, 1976. С. 188.

39. Кожухов, Л. Ф. Разработка метода и средств обеспечения заданного уровня начального распора и сопротивления механизированных крепей: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Кемерово, 1988.

40. Кожухов, Л. Ф. Температурный режим при техническом диагностировании гидростоек / Л.Ф. Кожухов, Р.П. Журавлев, Б.А. Александров // Механизация горных работ: Межвуз. сб. науч. тр. Кемерово, 1986. С. 42-47.

41. Журавлев, Р. П. Исследование и совершенствование гидросистемы механизированных крепей: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Кемерово, 1982.

42. Кузнецов, С. Т. Определение герметичности гидростоек в шахтных условиях / С. Т. Кузнецов, В. А. Бессоников // Теория практика управления горным давлением на угольных шахтах: сб. науч. тр./ Всесоз. науч. иссл. маркш. ин-т. Л., 1983. - С. 17-22.

43. Инструкция по ревизии, ремонту и наладке гидрооборудования механизированных крепей (Приложение к приказу МУП СССР от 03.03.79).

44. Совершенствование диагностирования и обслуживания очистных механизированных комплексов. Отчет по теме № 213-85 / Кемерово: Кузбасс, политехи, ин-т., 1986.

45. A.C. № 1745962 СССР, МКИ5 Е 21 D 15/44. Способ определения герметичности гидростоек механизированной крепи/ JI. Ф. Кожухов, Р. П. Журавлев, В. С. Баринов, JI. И. Федоров и В. И.Демидов. Опубл. 07.07.92. -Бюл. № 25.

46. Бессоников, В. А. К вопросу обоснования степени герметичности гидростоек механизированных крепей / Сб. науч. тр./ Всесоз. науч. иссл. маркш. ин-та. / JL, 1975. Вып. 95. - С. 27.

47. Клишин, В. И. Определение параметров механизированных крепей как реологических моделей / ФТПРПИ, Новосибирск, 1980. № 3. - С. 63 -73.

48. Орлов, А. А. Взаимодействие механизированных крепей с кровлей / А. А. Орлов, В. Ю. Сетков, С. Г. Баранов // М.: Недра, 1976. С. 336.

49. Леконцев, Ю. М. Исследование режимов работы механизированных крепей в условиях трудноуправляемых кровель: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Кемерово, 1977.

50. ГОСТ ИСО 10816-1-97. Вибрация. Контроль состояния машин и результаты измерения вибрации на не вращающихся частях. Часть I. Общие технические требования.

51. ИСО 2372. Правила оценки механической вибрации при рабочих скоростях от 10 до 200 об/с.

52. Смирнов, А.Н. Диагностирование технических устройств опасных производственных объектов / А. Н. Смирнов, Б. Л. Герике, В. В Муравьев // Новосибирск: Наука, 2003. С. 201-228.

53. Коваль, A.A. Техническое обслуживание и ремонт горно-шахтного оборудования / А. А. Коваль, А. М. Горлин, В. И. Чекавский В. И // М.: Недра, 1989.- 132 с.

54. Методические рекомендации по технической диагностике очистного и проходческого оборудования / Донецк, 1974. 75 с.66 . Шиповский, И. А. Эксплуатация и ремонт оборудования шахт / М.: Недра, 1987.-С. 86.

55. Зайков, В. И. Эксплуатация горных машин и оборудования / В. И. Зайков, Г. П. Берлявский // Моск. горн. гос. техн. ун-т, 2001.

56. Бирюков, В. М. Техническое обслуживание и ремонт стационарного оборудования / М.: Недра, 1988. 231 с.

57. Индикатор перетечек гидрооборудования ИПГ 91. Техническое описание и инструкция по эксплуатации / М., Ин-т. горн.дела им.А.А. Ско-чинского, М., 1991.

58. Шумейко, С. В. Исследование и разработка методов и устройств технического диагностирования гидропривода механизированных крепей: Ав-тореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1985.

59. Арзуманов, Э. С. Кавитация в местных гидравлических сопротивлениях / М.: Энергия, 1978. С. 7, 9, 212, 219, 260, 272.

60. Андреева, Л. И. Применение вибродиагностики для повышения работоспособности горного оборудования / Л. И. Андреева, С. В. Буйских, С. Ю. Дрыгин // Горные машины и автоматика. 2003. - № 9. - С. 15-16.

61. Генкин, М. Д. Виброакустическая диагностика машин и механизмов / М. Д. Генкин, А. Г. Соколова / М.: Машиностроение, 1987.

62. Контактное и силовое взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами / Б. А. Александров, Г. Д. Буялич, Ю. А. Антонов, В. И Шейкин // Томск: Изд-во. Том. ун-та, 2003. 130 с.

63. Яковлев, Н. И. О критерии оценки герметичности и работоспособности гидравлических стоек механизированных крепей/ Механизация горных работ: сб. науч. трудов/ Кузбасс, политехи, ин-т. Кемерово, 1970. - С. 172176.

64. Федоров, Л. И. Оценка герметичности крепей в период шахтных испытаний/ Л. И. Федоров, Р. П. Журавлев, Е. А. Елкин. // Комплексная механизация и автоматизация при отработке угольных пластов: сб. науч. тр. КузНИ-УИ / Прокопьевск, 1981. С. 46-52.

65. Монтаж, наладка и демонтаж очистных механизированных комплксов / Ю. П. Холопов, Б. Ф. Негруцкий, В. И. Морозов и др. // М.: Недра, 1985.

66. Рыжов П.А. Математическая статистика в горном деле / М.: Высшая школа, 1973.

67. Статистические методы обработки экспериментальных данных.

68. Рекомендации / М.: Изд-во стандартов, 1978.