автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение надежности электротехнических систем фосфатных карьеров Иордании

1 I

1

На правах рукописи ЛВВЛД ЛХЛ1ЛД Л1ЛХЛ1УД ЛВВАД

УДК 622.364 : 621.3.002.237. (043)

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ФОСФАТНЫХ КАРЬЕРОВ ИОРДАНИИ

Специальность 05.09.03 — «Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1995

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный руководитель

засл. деят. науки и техники РФ, докт. техн. наук, проф. ЩУЦК.ИЙ В. И.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. АЛЕКСЕЕВ В. В., канд. техн. наук, доц. ЕРШОВ М. С.

Ведущее предприятие — Институт горного дела им. А. А. Скочинского.

Защита диссертации состоится « . . . »..... 1995 г.

в . . . час. на заседании диссертационного совета К-053.12.03 в Московском государственном горном университете по адресу: 117935, ГСП-1, Москва В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « . . . »...... 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

■канд. техн. наук, проф. ШЕШКО Е. Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность раОоти. Перед Иорданией как одной из интенсивно, развивающихся стран остро стоят задачи развития горнодобывающей промышленности, в частности, увеличения добычи полезных ископаемых (включая фосфатные руды) на основе совершенствования технологии, организации открытых горных работ (ОГР) и улучшения функционирования карьерного оборудования.

Вопросы рационализащш электротехнических систем участков ОГР, обеспечивающих технологические процессы вскрышных, добычных и отвальных работ, приобрели в настоящее время актуальное значение. Применение высокопроизводительного Горного оборудования на зрьерах определяет повышенные требования к надежности электро-снабкения. Высокий уровень надежности электротехнических систем и комплексов является важнейшим фактором, определяющим безаваргйную и безопасную эксплуатацию электроустановок ОГР. Важное практическое значение приобрели вопросы экономического обоснования рационального уровня надежности электроснабжения.промышленных, в частности горнопромышленных предприятий, так как в настоящее время чаблюдается определенная диспропорция мезвду высоким уровнем надежности энергосистем и значительно более низким уровнем надежности распределительных электрических сетей более низкого напряжения. В связи с этим необходимость предъявления более жестких требований с позиций надежности к электротехническим системам ОГР является назревшей.

Таким образом, повышение надежности электротехнических систем горнопромышленных предприятий Иордании (на примере карьеров Иорданской горно-фосфатной компания) является актуальной научной задачей. •

Целью работы является установление зависимостей показателей надежности электрооборудования и электротехнических систем от ряда эксплуатационных факторов и разработка на этой основе мероприятий и технических решений, направленных на повышение нлдетмос ти и эффективности эксплуатации карьерных электротехнических систем и их элементов.

ИОея рзбогш заключается в том, что совершенствование электротехнических систем открытых горных работ должно основы.,.1тм-я нч учете особенностей формирования ущерба от перерывов электроснабжения карьерного оборудования и па применении рациональных схем

' внутреннего електроснаОжения о соответствующими электротехническими устройствами.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна : 1

1. Зависимости характеристик надежности элементов карьерных электротехнически! систем (воздушные и кабельные линии) от природно-климатических (влажность воздуха, скорость ветра) и вксп-луатационно-технологаческих (число массовых взрывов, шаг передвижки бортогкольцевой сети, количество переданной влектроэнерпш) факторов.

2. Методический подход к определению ущерба при аварийном нарушении электроснабжения объектов ОГР, учитывающий ранее не принимавшиеся во внимание факторы (наличие и длительность регламентированных перерывов, оплата труда при простоях оборудования и ДР.).

3. Зависимости продолжительности аварийных простоев экскаваторного и бурового оборудования в магистральных схемах электроснабжения от ряда структурных и эксплуатационных факторов, вклю-

■ чая уровень технического использования пршшочагельных пунктов и характеристики надежности отдельных элементов КРС.

Обоснованность и Оостоверностъ научных положений, выводов и реколенваций подтверждаются достаточным объемом вкспёриментально-статистических исследований (в течение 1989-1994 гг.); удовлетворительной сходимостью результатов экспериментальных и теоретических исследований (расхождение данных не превышает 12% при доверительной вероятности 0,95).

Значение работы. Научное значение заключается в определении характеристик надежности объектов ОГР от природно-климатических и эксплуатационно-технологических факторов; формировании методического подхода к определению составляющих полного ущерба от аварийных перерывов электроснабжения объектов ОГР; установлении зависг -мостей вероятных продолкительностей аварийных простоев основного карьерного оборудования в ма*астральных схемах электроснабжения.

Практическое значение заключается в установлении основных причин отказов и определении количествен*-« оценок показателе надежности электроустановок фосфатных карьеров Иордании; определении количественных связей между характеристиками надежности элементов КРС и природно-климатическими и эксплуатационно-технологическими факторами, позволяющими обоснованно планировать тех-

шгческое обслуживание электроустановок; разработке методики деления ущерба от .перерывов электроснабжения объектов ОГР; Сотк.е рекомендация по модернизации электротехнически* сист'-м карьеров Иорданской горно-фосфатной компании.

АпгюПация рлоста. Основное содержание рзбстц, отделы«;? положения и результате были доложен»; и обсушена на м^ждународк :••/ научно-практическом семинаре «проблемы и перспективы рэгзнтпя горной техник;» (Москва,- 199-1).

Публикации. По результата« выполненных исследоБ&к:?. сттуг..г.!~ коейкц 3 печатные работы.

Спууиг.хдп ц осье.1 ¡аСсъы. Диссертационная piCora coctoz? ;¡; еселения, пят;; глав, заключения и содержат 209 стрлкш; макинопи?-нс.го текста, 15 таблиц, 45 рисунков, список исполъзс^ннся лнт"-р-зтуры кз 102 наименований.

' ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I по'свяаена анализу состояния вопроса и-задач исследования. Б ней последовательно изложены оовкй псдхс г, к сценке надежности Функционирования карьерных влектроустано'ч к, сведения по ретроспективному обзорному г.н&лнзу осисьчых ис с.г/-сований надежности электротехнических систем и электро"'*.сруд' ОГР,.сформулированы задачи исследования.

В качестве терминологической ochoíu в реферируемой pwv-.r», как выполняете?. Е Роеог.:, приняты принципиальные полсчгенпя 7ТС1 27.002-83, в соответствии с которыми кзръер'ные электроустановки электротехнические систем: является в основном росотянаь.сь vv;.'-ш-. Показатели надежности (в частности, наработка на ?тка? и вр«-ыя восстановления) имеют вероятностный характер и описиtaртея соответствующими законами распределения.

Анализ литературных источников показал, что применительно к , экономической с.ценк» надеяно-стл электроснабжения (включая горнопромышленные; предприятий няблкда^тся различные м-'

тодические подходы, основывающиеся на различных принципах и методиках определения ущерба от простоев электроустановок при аварийных перерывах электроснабжения. Таких основных методических подходов в работе выделено шесть. Основной приоритет з их разработке принадлежит А. С. Астахову, Н. С. Афонину, Б. П. Белыху, В. И. Бочарову, С. А. Волотковскоыу, Ю. С. Жадаеву, В. U. Липину, В. В. Михайлову, Б. С. Рогальскому, И. А. Сыромятникову, В. И. Филиппову, В. И. Эдельману и др. Сделан вывод о необходимости учета всех основных имеющихся разработок в этой области.

Ретроспективный обзорный анализ основных исследований надежности электротехнических систем и влектрооборудования ОГР охватывает основные публикации и диссертации в втой области за последние 20 лет. Обобщение научно-практических разработок, посвященных, проблеме повышения уровня безаварийности влектротехнических комплексов и систем ОГР, показало, что им посвящены исследования докторов технических наук С. А. Алаторцева, Б. П. Белыха, С. А. Во-лотковского, Л. В. Гладилина, А. А. Федорова, Е. Ф. Цапенко, В. И. Щуцкого, кандидатов технических наук 0. А. Белогурова, В. И. Бочарова, Ю. С. Дорошева, Ю. С. Жадаева, А. Г. Захаровой, В. Ф. Захарова, К. В. Исмашлова, М. В. Крутько, А. Г. Кузьмичева, Ю. А. Лидеса, В. М. Лшшна, А. Б. Ыахкамова, В. 3. Олейкина, Б. С. Рогальского, Л. В. Седакова, И В. Ситкина, В. М. Соломенцева,. В. И. Филиппова, Л. А. Эрлиха и др.

Подавляющее большинство научных разработок посвящено вопросам надежности влектротехнических систем железорудных карьеров и угольных разрезов Украины и России. Вопросам рациона, ного электроснабжения фосфатных карьеров России пойвящены единичные работы (канд. техн. наук Ю. С. Жадаева и Т. И. Корчагина), относящиеся к 70-80 -м годам. В связи с втим вопросы исследования надежности отдельных влектроустановок и систем внутреннего электроснабжения фосфатных карьеров не получили сколько-нибудь окончательного -шекия,nt говоря уже о том, что обе вышеупомянутые работы не были целенапргшленно посвящены рациональному определению ущерба от аварийны* перерывов электроснабжения и формированию схем внутри-карьерного электроснабжения, отвечающих требованию обеспеченк i высокого уровня безаварийности.

В результате обзорного анализа выполненных работ сфориулиро-ваны основные задачи исследований, которым отвечают последующие глаьы работы.

Глава II посвящена разработке методики исследования надежности карьерных электротехнических систем и их элементов применительно к условиям фосфатных карьеров Иордании. В ней последовательно рассмотрена электротехническая система карьера как объект исследования, изложен подход к планированию исследований на надежность, приведены исходные положения по сбору информационных данных о надежности и методах обработки информации о надежности, изложены соображения об обобщенном плане исследования надежности электротехнических систем и их отдельных элементов.

Методические вопросы выполнения исследований надежности электротехнических установок сводятся к одной общей задаче — к разработке исходных требований к последовательности и содержанию .tix исследований. В связи с этим методические разработки начаты с рассмотрения электротехнической системы карьера как системы с определенным (последовательным или параллельным) соединением элементов, для которой возможны внезапные отказы (по предельной теореме А. Я. Хинчина) и, как следствие, применим экспоненциальный закон надежности, в пользу принятия которого говорит ряд обстоятельств, охарактеризованных в работе. В соответствии с втим сде-1ан отбор важнейших характеристик надежности электротехнических ' систем, включая единичные и комплексные показатели.

Учитывая предусмотренный выдвинутыми требованиями срок проведения испытаний на надежность — не менее 5 лет, в работе приняты планы испытаний [ШТ] и [NMr]. Для планирования испытаний рассмотрены различные вероятностные законы распределения параметров надежности карьерных электроустановок (експоненциалышй, логарифмически-нормальный, Вейбулла). Планирование объемов испытаний может быть осуществлено по разработанным номограммам и графикам для указанных законов распределения при разных уровнях доверительных вероятностей и предельных относительных ошибок.

В работе рассмотрены задачи сбора информации о иадеЕяости, указаны источники информации об отказах карьерных электроустановок, приведены формы регистрации первичной информации об отказах.

Изложен методический подход к обработке информации о надеж ности, охарактеризованы методы формирования генеральных совокупностей и выборок параметров надежности электроустановок, пр;шчт критерий однородности статистических данных для однотипна ч.пркт; роуетановок. Обработка статистического материала приводилась нч ПЭВМ типа IBM.

Учитыввя важное практическое значение результатов иоследова- I гул надежности электротехнических систем и электроустановок горнодобывающих предприятий, в работе рассмотрена структура обобщенного плана исследований надежности карьерных влектротехничес-ких систем и их элементов.

Глава Ш посвящена результатам доследования надежности влект-ротмнических систем и их влементов карьеров Иорданской горнофосфатной компании. В ней изложены результаты анализа отказов карьорных электротехнических систем и их влементов, результаты анализа фа горов, влияющих на надежность карьерных влектроустановок, приведены количественные оценки надежности отдельных влементов (воздушные и кабельные линии, комплектные распределительные устройства и пршигючательные пункты, вводные устройства экскаваторов и передвижные трансформаторные подстанции) и электротехнических систем в целом, изложены соображения о статистическом моделировании надежности влементов карьерных электротехнических систем.

За пэриод 1989-1994 гг. к анализу было принято более 5800 отказов двух групп (требовавших и истребовавших восстановления).

' На долю воздушных ».кабельных линий приходится порядка 60% общего количества отказов карьерных- электротехнических систем. Основные причины отказов воздушных линий: организационно-технические (Солее 40*), механические (до 20®), электрические (более 10$), влияние особенностей природно-климатических условий (до 20$). Основные причины отказов квбелэй: организационно-технические (до 40*), механические (до 15*), электрические (более 20*), влияние особенностей природно-климатических условий (до 20*).

На долю карьерных распределительных устройств и приключа-телышх пунктов приходится до 12* общего количества отказов карьерных влектротехнических систем. Отказы распределительных устройств преимущественно вызваны пробоями изоляции и перекрытиями фаз (80-85*). Отказы приключательных пунктов преимущественно виз ваш пробоями изоляции и схлестываниями снижений (До 60*).

В отказах вводных устройств экскаваторов превалируют (более 80%) повреждения кольцевых токоприемников во вводных коробках и кабелашх перемычек. Основные причины отказов передвижных трансформаторных подстанций: организационно-технические (до 30*), механические (до 20*), электрические (до 30*), влияние особенностей природно-климатических условий (до 15*), дефекты изготовления (до

5%). Отказы электрооборудования подстанций в основном присущи низковольтной части (до 70-75Я5).

Анализ причин и характера повреждений однотипного электрооборудования позволил установить слабые места в конструкциях электроустановок, устранению которых следует уделить особое внимание.

Выделение такой причины отказов, как влияние особенностей природно-климатических условий, потребовало специального изучения этого вопросе. Установлено, что на повышение аварийности карьерных электротехнических систем наиболее сильно влияет фактор пыле-песчаные бури. На втором месте по степени значимости влияния стоит фактор колебания температуры воздуха. На последующих иеотвх факторы — ветровые нагрузки (особенно при грозовых порывах ветра) и влажность окружающей среды (особенно в довдевой сезон)'.

В районах обследовательных карьеров между относительной влажностью окружающей среды (0, %) и температурой воздуха (г, °С) установлена взаимосвязь, описываемая формулой

0 = 81 - 0,495 г - 0,03 'о2. (1)

Значимость взаимосвязи (1) подтверждается значением корре-. ляционного отношения г) = 0,77.

Влажность воздуха значимо влияет на параметр потока отказов гибких кабелей (и, мео"1). Эта взаимосвязь описывается формулой

и = -1,13 + 0,149 а - 0,003 аа + 0,2-10"* О3. (2)

Значимость взаимосвязи (2) подтвервдвется значением корреляционного отношения г) = 0,68.

Взаимосвязь между количеством отказов (т) воздушных линий и скоростью ветра (V, м/с) в условиях сравнительно долгого (более 4 ч) протекания ветра с высокой скоростью, описывается формулой

V = 3,2 V - 12,1. , (3)

Значимость взаимосвязи подтверждается значением коэффициента корреляции г = 0,56.

Взаимосвязь между числом массовых взрывов (п) и количеством отказов гибких кабелей (ш1) описывается формулой

ш1 = 3.9 п - 4.1. (4) •

Значимость взаимосвязи (4) подтверждается значением коэффициента корреляции ±- = 0,84.

Взаимосвязь между параметром потока отказов борто-кольцевой сети (ы1, (км-мео)"1) и шагом передвижки борто-кольцевой сети (Ьд, км) описывается формулой

а1 = 0,81 - 2,12 Ьц. (5)

Значимость взаимосвязи (5) подтверждается значением коэффициента корреляции г = 0,62.

Взаимосвязь между параметром потока отказов воздушных линий (И2, мес" ) и переданной по ним электроэнергии в месяц (А, кВт-ч) описывается формулой

И2 = ( 13а500 + 0,003 (А - 123700) } 10"Б. (6)

Значимость взаимосвязи (6) подтверждается значением коэффициента корреляции г = 0,71.

В результате обработки массива статистических данных определены параметры эмпирических распределений показателей надежности отдельных элементов карьерных влектротехнических систем. Проверка соответствия эмпирических распределений теоретическим законам, распределения случайных величин произведена по критериям Пирсона и Колмогорова.

Анализ показал, что значения наработки на отказ и времени

восстановления там • элементов влектротехнических систем, как

стационар ¡ше и передвижные воздушные линии, кабельные линии,

комплектные распределительные устройства, приключательные пункты,

вводные устройства экскаваторов, передвижные транспортные одс-

танции, описываются законом экспоненциального распределения.

Оценки пределов (с доверительной вероятностью а = 0,95) значений

наработки на I .аз Т и времени восстановления основных елемен-

в

тов карьерных влектротехнических систем приведены в табл. 1.

Полученный результат позволяя сделать выншй в теоретическом и практическом отношениях выео;п, что для получения количественных характеристик надежности к'фье^них електооустановок наблюдения за их вкоплуатацией мсш начинать в любой момент времени, независима от пр^даестьукм- периода эксплуатации.

В Х|\ стьновочнсм плане изложен методический подход и предло-д^н алгс(пти статистического моделирования 'надежности элементов

Таблица 1

Пределы параметров надежности элементов карьерных электротехнических систем (а = 0,95)

, . Элементы Наработки на отказ, сут Вр(...,я восстановления, мин

Стационарные воздуш • 488 5 Т 5 62-, 125,9 ^ 158,7

ные линии

Передвшъ-е воздуш- 78,3 5 Т 5 101,1 56,3 ^ 73.5

ные линии

Кабельные линии 47,2 гЬ 60,5 137 £ 176

Комплектные распре- 184 « I ^ 222 93 з 104

делительные устройства

Приключательные 127 « I « 180 123 5Тв ^ 155

пункты

Вводные устройства 126 г Т з 149 162 ^ Тв ^ 205

экскаваторов

Передвижные транс- 165 £ Т £ 210 90 5 Тв 5 115

форматорные подстанции

карьерных электротехнически7, систем.

В цел),^ исследования надежности лектротехнических систем экскаваторных участков карьеров выполнен анализ структур систем электроснабжения участков. В результате установлены зависимости количества передвижных трансформаторных подстанций и протяженности передвижных воздушных линий от количества экскаваторов в системе.

Учитывая основную массу отказов карьерных электроустановок по причине повреадеьий или ухудшения состояния их изоляции, вероятность отказа элементов электротехнической сист, т рассмотрена как совокупность вероятностей однофазного ) и многофазного (Ч2) повреждений изоляции. Оценки значений и <]., для ' осногнкк элементов карьерных электротехнических систем приведены в табл. ."!.

Карьерная электротехническая система является систем---Я с по

ТвОлица 2

Вероятности однофазных ) и многофазных повреждения влементов карьерных влектротехнических систем

Элементы а, «2

Стационарные воздуш- 0,67. 0,33

ные линии

Передвижные воздуш- 0,53 и, 47

ные линии

Кабельные линии 0,60 0,40

Комплектные распре- 0,71 0,29

делительные устройства

Приключательные 0.63 0,37

пункты

Вводные устройства 0.65 0,35

экскаваторов

Передвижные транс- 0.75 0,25

форматорные подстанции

риодическим обслуживанием с помощью оперативного дежурного персонала. Продолжительность отключения системы (*отк) включает в себя время поиска неисправности, время отключения поврежденного участка и время включения системы в работу. Установлено, что значения продолжительности отключения систем подчиняется экспоненциальному закону распределения. Математическое ожидание ^отк составляет 38,6 мин. Наработка на отказ влектротехнических систем обследованных карьеров колеблется в пределах 12,1 ♦ 14,7 суток.

Глава IV посвящена разработке методики ущерба от перерывов электроснабжения в условиях ОГР. В ней последовательно рассмотрена структура простоев карьерных влектротехнических систем л их элементов при перерывах электроснабжения и изложен гэзработанный методический подход к определению ущерба.

Рассмотрен общий подход к определению ущерба при аварийном нарушении электроснабжения промышленных предприятий (в трактовке

д. т. н. И. А. Сыромятникова) и показано,, ч э это определение имеет свою специфику применительно к условиям конкретных предприятий разных отраслей.

В соответствии с "требованиями, предъявленными к методике исследования надежности, рассмотрена структура простоев карьерных электротехнических систем и их элементов при перерывах электроснабжения. Обобщенный анализ формирования простоев выполнен для магастральнгх схем электроснабжения как аффективного и прогрессивного вида исполнения карьерных распределительных ивтей (КРС), в которых эксплуатируются приключателыше пункты различного исполнения.

При вксплуатации приключатёльных пункт: а, оборудованных максим ал ьпо-токоь 3 защитой и защитой от однофазных замыканий на земли, продолжительность простоев экскаваторного оборудования составит

^пр.вко = пвкс ^в.вкв + гвкв + пвкс [ +

+ Агекс ] гтп + <*в.вкв.» + А*мсо> гекв.1 + {(пекс " 1> 1

х [ м(готк) + дгвкс ] + гтвлш ♦ аек0)} гш, (7)

где п „ - количество экскаваторов в системе; „_ - продолжи-

ВКС а • оКЫ

тельность восстановления эквивалентного элемента, объединяющего стационарную во? пушную линию, комплектное распределительное устройство и передвижную воздушную линию: „„_ , - то щдля вкви-

а•ЦКо•1

валентного влемента, объединяющего гибкий, кабель и вводное устройство; Т „ - то же.для приключательного пункта; А1;0„„ - вре-

В, ри *

мя, необходимое для восстановления технологического процесса экскавации при ликвидации отказа; р0кв - количество отказов эквивалентного влемента, объединяющего стационарную воздушную линию, комплектное распределительное устройство и передвижную воздушную линию; г^ - то же,для комплектной трансформаторной подстанции;' гвкв 1 ~ то эквивалентного влемента, объединяющего гибкий

кабель и вводное устройство; гш - то «е для приключательного, пункта; ) - математическое ожидание продолжительности отк-

лючения системы при наличии отказа.

При применении вышеуказанных приключательных пунктов продол-

жителькост' простоев Сурового оборудовашш составит

Тпр.б.с = птп <тв.вкв + "б.е1 гвкв + птп [М( *отк> + Л*б.с] ГШ1 +

+ {(Пяг - 1) [ М(^тк) + ] + (Тв>ш + , (8)

где - количество комплектных трансформаторных подстанций в системе; М0 - время, необходимое для восстановления технологического процесса бурения при лик; 1дац> [ отказа; Шв т - продолжительность восстановления комплектной трансформаторной подстанции.

Полученные аналитические зависимости вероятных продоль^тель-ностей аварийных простоев вкскаваторного и бурового оборудования в течент-1 года от ряда структурных и вксплуатгционных факторов представлены графиками, рекомендованными для практического использования,.

Технология ОГР сопровождается работой отдельных технологических звеньев, влектроснабжение каждого из которых может . производиться по нескольким линиям. Перерыв в работе одной из них приводит к простою присоединенных к' ней машин, но само звено' продолжает функционировать.

^ Каждое технологическое, звено карьер? обычно содержит такое количество машин, которое обеспечивает заданную мощность самостоятельного грузопотока. При проектировании в разных вариантах с различным уровнем простоев влектромеханических комплексов производительность машин звена будет меняться, однако заданная мощность звена, равная мощности грузопотока, сохранится неизменной в результате соответствующего изменения в звене количества машин и сблокированного ■> ними оборудования.

В работе в схематическом виде рассмотрено влияние перерыва влектроснабжения одного из звеньев на использование машин и оборудования данного и смежных звеньев на действующем карьере.

Методический подход к определению прямого ущерба основан на учете последствий нарушения технологического процесса и оплаты труда при ликвидации перерывов влектроснабжения. В частности, необходим учет Форш оплаты труда рабочих (вкскаваторных, буровых) бригад, обслуживающих простаивающие машины, оплаты труда оперативно-ремонтных бригад, занятых восстановлением отквзавше. о влектросборудования и выполнением работ при регламентированных

*

перерывах, а также затрат па материалы и оборудование, необходимые для ликвидации аварийных и регламентированных перерывов электроснабжения. При этом следует иметь в виду доплаты за ночные часы работы и фирменные надбавки.

При учете вышеуказанных факторов прямой ущерб за год определяется по выражению

где К , К2> Кэ - коэффициенты заработной платы, учитывающие надбавки, доплаты за ночные часы работы, снижение оплаты при простоях; ч - число бригад форма оплаты труда которых за время простоя машины повременная, причем для I — й бригады с часовой тарифной ставкой А) длительность оплаты раы . ^; Ц - число бригад с пониженной заработной платой за время простоя, при этом для )- й бригады с часовой тарифной ставкой ^ длительность оплаты равна -Ь ; ум 0 ~ затраты на материалы и оборудование, расходуемые при аварийных и регламентированных перерывах электроснабжения.

По выражению (9) может быть определен прямой ущерб для действующего карьера и на стадии его про°ктирования. При этом следует иметь в виду, что прямой ущерб не возникает в смежных звеньях нр действующем карьере в случае снижения уровня простоев рассматриваемого звена, а также при проектировании в лю^ом случае.

Дополнительный ущерб от перерывов электроснабжения в условиях ОГР целесообразно определять с учетом приведенных затрат для различных вариантов электроснабжения I срь-нения их, когда они имеют сопоставимый вид по всем признакам, исключая перерывы электроснабжения, причем в качестве сопоставимого объема вырабатываемой продукции может быть принят плановый объем. Кроме тиго, должны быть учтены длительность регламентированных перерывов,

разница формирования ущерба на действующем карьере и при ег с*

проектировании, а также оборудование, сблокированное с основными машинами.

При учете вышеуказанных факторов дополнительный ущерб для экскаваторного звена кр^ьера, состоящего из однотипных машин, определяется по вирь,..:ению

ь

+ Ум.о- (9)

- Н -

ЛцрЮр .вкс.б ^р.вкол) удоп = Зп.т-1----. <10>

ГГ.ВКС.б Т.ВКС.1

где Зп_т - постоянная честь затрат на технологию, отнесенная на Один вкскааатор и не зависящая от производительности; П^ - заданная мощность грузопотока: Яр 0КС в и вко ( - годовая производительность ькскаватора соответственно при базовом и I —м вари ант ах(. качестве базового принимается вариант с наименьшим количеством экскаваторов).

Параметр екс может быть представлен как

Пг.вкс = Пч (тв " V-

где Пд - среднегодовое значение часовой эксплуатационной производительности экскаватора; Т - число часов работы вкскава: ра в

" «

течение года без учета простоев из-за перерывов электроснабжения; 'пр ~ Деятельность простоев вкскаватора из-за перерывов электроснабжения.

В работе предложено выражение для определения дополнительного ущерба для вкскаваторного звена, состава иного из разновидных машг .

Рассмотрен вариант круглосуточного режима работы карьера и определения дополнительного ущерба, возникающего при перерывах влектроснабжения звена, состоящего из однотипных вкскаваторов. Причем в качестве базового принят проектный вариант.

Если уровень простоев вкскаваторов из-за перерывов влектроснабжения станет меньше проектного, то производительность каждого вкскаватора повысится (1^ 0КС , > П^^ б) и заданная мощность грузопотока (П^) может быть обеспечена меньшим количеством вкскаваторов. В втом случае количество машин в каэвдом смежном звене не изменится, а приведенные затраты грузопотока и дополнительного ущерба (точнее, прибыли, так как значение Удоп будет со знаком минус) могут быть определены по приведенным в работе выражениям.

Если уровень простоев вкскаваторов из-за перерывов электроснабжения будет больше проектного, то производительность вкскаваторов лажается (Пр вкс , <1^ вке 0), и поэтому базовое количество вкскаваторов в состоянии обеспечить только часть заданной мощности грузопотока П1 (П( < П^). При снижении мощности грузопотока смежные звенья будут работать в незагруженном режим".

В рзботе произведено сопоставление размеров прямого и дополнительного ущербов, определенных по предложенным в работе аналитическим выражениям и материалам Иорданской горно-фосфатной компании. Различие результатов не превышает ± 9%.

Учитывая имеющиеся в российских исследованиях методические подходы, в работе предложена упрощенная методика определения прямого и дополнительного ущербов. В упрощенном подходе прямой ущерб предложено определять с учетом фактической производительности вкскаватора, доли условно-постоянных расходов в себестоимости и собственно себестоимости единицы добытой руды. Дополнительный ущерб предложено определять с учетом фактической производительности экскаватора, себестоимости и расчетной цены единицы добытого полезного ископаемого.

.Глава V посвящена разработке предложений по модернизации карьерных электротехнических систем. В ней последовательно рассмотрена целесообразность применения магистральных схем электроснабжения экскаваторных участков карьеров Иорданской горно-фосфатной компании с использованием приключательных пунктов разных типов, определены рациональные области их применения, изложено сопоставление терминологических подходов к понятию «надежность», присущих российской и иорданской электротехнической литературе.

В настоящее время в условиях карьеров Иорданской горно-фосфатной компании эксплуатируются приключательные пункты резных типов (с разъединителями; с выключателями и различными видами защит). Применение приключательных пунктов с разъединителями (1ШР) в магистральных схемах электроснабжения связано с эксплуатационными трудностями, особенно в случае питания от линии нескольких экскаваторных звеньев. Единовременный переход на приключательные пункты с выключателями (ППВ) признается неэкономичным решением, в связи с чем возникла необходимость определения рациональных областей применения различных схем электроснабжения с приключа-тельными пунктами разных типов.

В основу сопоставления вариантов схемных решений положен критерий — минимальные приведенные затраты на систему электроснабжения в расчете на один влектроприемник (экскаватор). Приведенные расчетные затраты на радиальную схему электроснабжения определяются по выражению

Зр = сш ^ + Сс.вл Кс.вл + Скру Ккру 4 Сп.вл ^.вл +

+ спп Кш + лир + уч тпр.р- (11)

где Сш, Сс_вд, С^у, Сп_вл> С^ - расчетные нормативное отчисления на комплектный шкаф (ячейку) отходящего присоединения ГПП, стационарную воздушную линию, комплектное распределительное устройство на борту (нерабоче--уступе) карьера, передвижную воздушную линию, .приключательный пункт; Кс>вл, К^у, Кл>вл, -

соответствующие капиталовложения; ди„ - стоимость по-

Р

терь влектроенергии; Уц - ущерб от одного часа простоя оборудования; Т - продолжительность простоев экскаватора.

Приведенные расчетные затраты на магистральную схему электроснабжения определяются по в'^ажению

Сш ^ + Сс.вл Кс.вл + Скру ^у + ^.вт^ п.вл +

Пвкс

ли,

Зм =

экс

где пвко - количество вкскаваторов в системе влектроснабжения; дим. Тдр м - стоимость потерь электроэнергии и продолжительность простоев вкскаватора в магистральной системе влектроснабжения.

Выполненные расчеты (при условии одинаковой стоимости потерь влектровнерпш в радиальной и магистральной схемах) показали, что пр. применении ППР и при Уц > 53 динар/час могут быть допущены радиаль"ые схемы влектроснабжения, а при Уч < 53 динар/час предпочтительны магистральные схемы.

При применении ППР и ППВ с максимально-токовой защитой (МТЗ) анализ показал, что применение радиальных схем влектроснабжения с ППР допустимо при Уч > 57 динар/час. При Уч < 57 динар/час целесообразно применять магистральные схемы влектроснабжения с ППВ с МТЗ.

При применении ППР и ППВ с МТЗ и защитой от однофазных замыканий на землю (033) анализ показал, что применение радиальных схем влектроснабжения с ППР допустимо 'при Уч > динар/час. При Уч < 65 динар/час целесообразно применение магистральных схем влектроснабжения с ППВ с МТЗ и защитой от 033.

Анализ показал, что с позиций повышения уровня безаварийности и безопасности эксплуатации карьерных вкскаваторов наиболее

л"17

предпочтительно применение приключатёльных пунктов ППВ, оборудованных МТЗ и защитой от 033, что подтверждается и российской практикой.

В работе приведены результаты расчетов приведенных затрат в функции ущерба от одного часа простоя для приключатёльных пунктов разных типов в магистральных схемах электроснабжения с различным количеством экскаваторов. Приведенные графики позволяют сделать выбор типа приключательного пункта для заданного ко.^чества экскаваторов в магистральной системе, учитывая величину ущерба от одного часа простоя оборудования.

В результате выполненных исследований разработана методика выбора наиболее экономичной системы внутрикарьерного электроснабжения и рационального типа приключательного пункта с учетом величины ущерба от аварийных простоев из-за перерывов электроснабжения. .

^ ЗАКЛШЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решениь актуальной научной уза да*щ повышения надежности электротехнических систем фосфатных карьеров Иордании, что обеспечивает повышение эффективности функционирования электротехнических комплексов и систем открытых горных раьот.

Выполненные экспериментально-статистические и теоретические исследования позволили сделать следующие основные выводы:

1. Электротехнические сисклы фосфатных карьеров Иордании построены на основе нерезервированных радиа. ьных и магистральных схем и мопут быть представлены кас системы с последовательным соединением элементов, при условии внезапных отказов которых ыочет быть применен экспоненциальный за' ж для надеи эти систем.

2. Учитыь_л накопслный в России опыт разработок, методика исследования надежности электротехнических систем и их влементов фосфатных карьеров Иордании основана на планах испытаний ЛЯП!/ и /Шг/ с определением по построенным графикам времени испытаний и расчетного чи(...а отказов и включает положения по с1ору, обработке и анализу исходной статистической информации и предложения по обобщенному плану исследований.

3. Среди причин отказов влементов электротехнических систем (воздушные и кабельные линии, высоковольтные сое "шштелыше ко-

робки, комплектные распределительные устройства, приключательные пункта, вводные устройства экскаваторов, лередвижные трансформаторные подстанции) фоофатных карьеров Иордании выделяются две основные группы: организационно-технические причины и причины, связанные с повреаденшаш шш ухудшением состояния изоляции.

Вероятность однофазных замыканий на землю в электроустановках фосфатных карьеров Иордании составляет 53-7556-

4- На надежность карьерных воздушных и кабельных линий. влияют природно-климатические (скорость ветра, влажность воздуха) и эксплуатационно-технологические (количество переданной влектро-внергии, шаг передвижки борто-кольцевой сети, число мвссовых взрывов) факторы.

5- Оценки наработки на отказ: для кабельных линий - в 1,7 раза и примерно в 10 раз: меньше, чем для соответственно передвижных и стационарных воздушных линий; для приключательных пунктов -в 1,4 раза меньше, чем длк комплектных распределительных устройств; для вводных устройств экскаваторов - в 1,3 раза меньше, чем для передвижных трансформаторных подстанций.

Наработка на отказ карьер?'— влектротехнических систем при различных схемах вчектроснабжения колеблется в пределах 12,1-14,7 суток, параметр потока отказов — в пределах 0,19-0,23 сут"1..

6. Оценки времени восстановления: для кабельных линий в 2 раза больше, чем для передвижных, воздушных линий; для приключательных пунктов — в 1,3 раза больше, чем для комплектных распре-делителышл. устройств; для вводных устройств вкскаваторов — в 1,8 раза больше, чем для передвижных трансформаторных подстанций.

7. Методический подход к определению ущерба при аварийном нарушении электроснабжения объектов ОГР должен учитывать вероятностный характер отказов влементов влектротехнических систем и, как следствие, длительности перерывов влектроснабжения, а также взаимосвязь работы вкскаваторных звеньев и звеньев грузопотока.

8., В магистральных схемах влектроснабжения длительность простоев основного карьерного оборудования (вкскаваторов и буровых станков) взаимосвязана с их количеством и уровнем технического исполнений применяемых приключательных пунктов.

9. Предложенная методика определения ущерба от перерывов влектроснабжения в условиях ОГР учитывает ряд ранее не принимавшихся во внимание факторов (наличие и длительность регламентированных перерывов, оплата труда при простоях оборудования и др.)«

базируется на учете фактической производительности экскаваторов, доли условно-постоянных расходов в себестоимости продукции, расчетной цены и себестоимости единицы добытого полезного ископаемого.

10. Рационализация схем электроснабжения участков карьеров должна осуществляться на основе учета величины ущерба от одного часа простоя при эксплуатации приключателышх пунктов различного уровня технического исполнения и конкретного числа ет'скаваторов.

Основные положения Оиссертащи опубликованы в следующих работах:

1. Щуцкий В. И., Аввад А. М. Аввад. Исследование надежности электротехнических систем' карьеров Иорданской горно-фосфатной компании // Мездународный науч .-практ. семинар «Проблемы и перспективы развития горной техники», м.: МИТ, 19952. Щуцкий В. И., Аввад А. М. Аввад. Ущерб от перерывов электроснабжения в условиях фосфатных карьеров Иордании // Международный науч.—практ. семинар -^Проблемы и перспективы развития горной техники». М.: МГЛУ, 1995.

, / 3. Щутцсий В. И., Аввад А. М. Аввад. Разработка рекомендаций по модернизации электротехнических систем фосфатных карьеров Иордании // Международный науч.-практ. семинар «Проблемы и пегспек-тивы развития горной техники». М.: (ЛГУ, 1995.

с