автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Разработка и совершенствование способов повышения безопасности механических лопат на угольных разрезах Севера

На правах рукописи

Чуиейкин Владимир Васильевич

Разработка и совершенствование способов повышения безопасности механических лопат на угольных разрезах Севера

Специальность: 05.26.03 -"Пожарная и промышленная безопасность"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 2006

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе Холдинговая компания «Якутутоль»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Квагинидзе Валентин Суликоевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Герике Борис Людвигович

кандидат технических наук Гришин Михаил Викторович Ведущая организация — СП «Эрел»

Защита состоится « 7 » декабря 2006 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 222.007.01 в Федеральном государственном унитарном предприятии Научный центр по безопасности работ в угольной промышленности ВостНИИ (НЦ ВостНИИ) по адресу:

650002, г. Кемерово, ул. Институтская, 3. Факс (384-2) 64-44-42. E-mail: vostnii@kemnet.ru http:// www.vostnii.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НЦ ВостНИИ. Автореферат разослан «_ 2006 года.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

ХИ УН

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В настоящее время вся восточная часть России (Восточная Сибирь, Дальний Восток, Республика Саха (Якутия)) представляет собой мощные промышленные регионы с развитой инфраструктурой, обладающие крупными запасами полезных ископаемых, в том числе угля различных марок. Добыча угля ведется в основном открытым способом, а общий объем запасов угля разрезов в этих регионах составляет 105,5 млн.тонн. В перспективе ожидаются опережающие темпы роста открытого способа добычи угля. К 2010 г, предполагается добыть 200-230 млн. тонн , что составит 70% от общей угледобычи.

Анализ современного технического состояния разрезов показывает кризисное положение парка основного технологического оборудования, в первую очередь, наиболее металло- и энергоемкого — экскаваторного парка, определяющего технический уровень и технико-экономические показатели.

Развитие разработки полезных ископаемых в районах Сибири и "Крайнего Севера непосредственно связано с задачами'дальнейшего повышения безопасности и надежности карьерного оборудования. Сложные горнотехнические условия, наличие вибрации, повышенная влажность и запыленность воздуха, резкие колебания температуры, смерзаемость грунта приводят к снижению надежности и безопасности экскаваторов и повышению трудоемкости работ по их техническому обслуживанию и ремонту.

Поддержание высоких темпов развития открытых горных работ на разрезе «Нерюнгринский» сдерживается высоким уровнем электротравматизма, связанным с техническим обслуживанием и ремонтом оборудования. Карьерные экскаваторы под влиянием многочисленных факторов простаивают от 40 до 50% календарного времени, в том числе по техническим причинам 14-27%. На ремонт оборудования, являющийся самым трудоемким и опасным вспомогательным процессом на открытых разработках, расходуется до трети всех затрат, приходящихся на добычу полезного ископаемого.

Опыт эксплуатации карьерных механических лопат показывает, что в зимний период в суровых климатических условиях количество аварийных простоев и несчастных случаев существенно возрастает.

Одним из направлений решения проблемы повышения безопасности горно-транспортного оборудования и, в частности, карьерных механических лопат является повышение их надежности путем совершенствования электрических аппаратов управления электроприводами, улучшения их приспособленности к техническому обслуживанию и ремонту, контроля важных параметров в процессе работы и своевременной диагностики неисправности, а также совершенствования системы технического обслуживания.

Необходимость научного подхода к решению указанных вопросов вызвана еще и тем, что в процессе работы некоторые особенно важные параметры электрических аппаратов управления не контролируются, что в дальнейшем приводит к отказам электрооборудования.

Целью настоящей работы является повышение безопасности карьерных механических лопат, эксплуатируемых в условиях низких температур, путем повышения надежности их электрических аппаратов управления электроприводами и сокращения продолжительности травмоопасных аварийных и ремонтных работ.

Идея работы заключается в установлении для условий угольных разрезов Севера зависимостей между показателями надежности электрических аппаратов управления карьерных механических лопат и влияющими на них факторами и разработке на этой основе способов повышения их безопасности.

Задачи исследований:

1. Выполнить анализ безопасности эксплуатации карьерных механических лопат в условиях разреза «Нерюнгринский».

2. Исследовать качество технического обслуживания и ремонта электрических аппаратов карьерных механических лопат.

3. Исследовать безопасность и надежность аппаратов управления электрооборудованием карьерных механических лопат.

4. Разработать средства и способы повышения безопасности и надежности аппаратов управления электрооборудованием карьерных механических лопат, эксплуатируемых в условиях разреза «Нерюнгринский».

Методы исследований, использованные в работе:

• квалиметрии - для оценки качества системы технического обслуживания и ремонта аппаратов управления электроприводами;

• лабораторные - для исследований физико-механических свойств конструкционных материалов;

• экспериментальные исследования - при промышленной апробации разработанного комплекса мероприятий по повышению надежности аппаратов управления;

• анализа результатов наблюдений с использованием математического аппарата теории вероятностей и математической статистики.

Научные положения, выносимые на защиту;

1. В условиях разреза «Нерюнгринский» применение высокотехнологичного электрооборудования не сопровождается соответствующим снижением электротравм, являющихся одним из основных источников несчастных случаев. До 38% электротравм происходит при ликвидация аварий, 27% - при плановых ремонтах, 16% - при текущих ремонтах,

2. С увеличением срока эксплуатации карьерных экскаваторов продолжительность ремонтов ежегодно увеличивается на 10-12%, при этом 49% отказов карьерных экскаваторов приходится на долю электрооборудования, а 45% отказов электрооборудования, в свою очередь, происходят по вине электрических аппаратов управления.

3. При повышении на 10% вибрации экскаватора, запыленности воздуха и температуры окружающей среды количество отказов электрооборудования экскаватора увеличивается соответственно на 15,15-20 и 15 %.

4. Своевременные диагностика и обнаружение неисправности электрического аппарата управления на стадии ее зарождения путем использования разработанных технических средств снижает количество отказов на 30%.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и реко-мендаиий подтверждаются:

• представительным объемом статистической информации (наблюдалось около 25 единиц оборудования в течение 5 лет);

• сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований с доверительной вероятностью 0,8-0,95 при относительных ошибках 0,02, установленных на основе апробированных методов теории вероятностей и математической статистики;

• положительными результатами внедрения разработанных научно-технических рекомендаций на разрезе «Нерюнгринский» ОАО ХК "Якутуголь".

Научная новизна работы заключается в следующем:

• для условий разреза «Нерюнгринский» установлены статистические зависимости, характеризующие электротравматизм при аварийных и ремонтных работах;

• разработаны единичные и комплексные показатели, позволяющие производить оценку качества проведенных технических обслуживании и ремонтов аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат, эксплуатируемых в условиях низких температур;

• определены внешние факторы, влияющие на надежную работу электрических аппаратов, и исследовано их влияние на количество отказов электрооборудования;

• разработаны оригинальные организационные и технические решения, обеспечивающие значительное повышение надежности аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат, эксплуатируемых в условиях низких температур. На примере карьерных механических лопат решена важная проблема быстрой диагностики и поиска неисправного аппарата в системе управления электроприводом.

Личный вклад автора:

• разработана математическая модель для оценки качества проведения технических обслуживании и ремонтов аппаратов управления;

• уточнены нормы и объемы ремонта электрических аппаратов, учитывающие эксплуатацию в сложных горнотехнических условиях разреза «Нерюнгринский»;

• установлены зависимости надежной работы электрооборудования карьерных механических лопат от природно-климатических, горнотехнических условий эксплуатации и квалификации машинистов;

• разработаны и внедрены организационно-технологические мероприятия по совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта аппаратов управления, а также устройства, повышающие качество ремонта и надежность аппаратов управления.

Практическая значимость работы подтверждается разработкой и реализацией на разрезе «Нерюнгринский» ОАО ХК "Якутуголь" рекомендаций по повышению надежности аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат.

Реализация выводов и рекомендаиий работы. Разработанная усовершенствованная система технического обслуживания и ремонта в совокупности с комплексом рекомендаций по повышению надежности аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат была внедрена на разрезе «Нерюнгринский» с годовьм экономическим эффектом около 5 млн.руб., а также используется в учебном процессе ТИ (ф) ЯГУ при чтении курса лекций, выполнении контрольных и курсовых работ.

Апробация работы. Основное содержание работы, отдельные ее положения и результаты были доложены и обсуждены: на техническом совете разреза «Нерюнгринский»; на техническом совете ОАО ХК «Якутуголь»; на научном семинаре ТИ(ф) ЯГУ; на IV региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Нерюнгри, 2003 г.); на II Международной научно-практической конференции «Совершенствование управления научно-техническим прогрессом в современных условиях» (г. Пенза, 2004 г.); на X Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (г. Кемерово, 2004 г.); на II Республиканской научно-практической конференции «Пути решения актуальных проблем добычи и переработки полезных ископаемых Южной Якутии» (г. Нерюнгри, 2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 141 странице, включая 20 рисунков, 6 таблиц и список использованной литературы из 114 наименований.

Основное содержание работы

1. Анализ аварийности и опасности электрических аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат и выявление причин их возникновения в условиях низких температур

Согласно статистическим данным, электротравматизм в угольной промышленности характеризуется не столько абсолютным количеством несчастных случаев, сколько тяжестью их исхода. Для динамики электротравматизма по годам характерно непрерывное снижениее количества электротравм в год (рис. 1). Но все еще высокий уровень электротравматизма оказывает негативное влияние на безопасность и экономическую эффективность функционирования горнодобывающих предприятий. Применение высокотехнологичного электрооборудования не сопровождается соответствующим снижением электротравм. В связи с этим большое значение приобретают вопросы безопасной эксплуатации горного электрооборудования.

Всего

Рис. 1. Динамика электротравматизма в горнодобывающих отраслях

Более 60% электротравм происходит при соприкосновении с открытыми токоведущими частями, находящимися под напряжением. Остальные происходят в результате прикосновения работающих к токоведущим частям, покрытым изоляцией, которая потеряла свои изоляционные свойства в результате механических и климатических воздействий; при соприкосновении с металлическими конструкциями или частями оборудования, оказавшимися под напряжением; из-за ошибочного включения электроустановок, на которых работают люди. Незначительное число несчастных случаев связано с поражением электрической дугой (рис.2).

5-2% 4-7%

Рис. 2. Распределение причин электротравм на разрезе «Нерюнгринский»:

1 — соприкосновение с токоведущими частями, находящимися под напряжением <60%);

2 — прикосновения к нетоковедущим частям оборудования, попавшим под напряжение (20%);

3 - ошибочные включения электроустановок, на которых работают люди (11%);

4 - соприкосновение с металлическими конструкциями, оказавшимися под напряжением (7%);

5 - поражение электрической дугой (2%)

На угольных карьерах элекгротравматизм при напряжении выше 1000 В составил 96,8%. Это объясняется тем, что в условиях карьеров электроустановки напряжением выше 1000 В являются наиболее распространенными. Распределение электротравм в зависимости от места происшествия показано на рис. 3.

5-3%

\ 3 25%

2-29%

4-12%

Рис. 3. Распределение электротравм по местам происшествия на разрезе «Нерюнгринский»:

1 - на распредусгройствах, приключа-тельных пунктах (31%);

2 - на токоприемниках - экскаваторах, буровых станках и т.д. (29%);

3 — на воздушных линиях электропередач (25%);

4 - на кабельных линиях (12%);

5 - прочие (3%)

Связь между количеством электротравм и аварийностью электрохозяйства можно выявить по статистическим данным распределения электротравм по видам аварийных, ремонтных и текущих работ при эксплуатации электроустановок (рис. 4).

5-8%

3-1<

Рис.4. Распределение электр отраим 1-38% п0 видам выполняемых работ:

1 -ликвидация аварий (38%);

2 - плановые ремонты (27%);

3 - текущие ремонты (16%);

4— переключение кабеля экскаватора (11%); 5 - перегон экскаватора (8%)

2-27%

Несмотря на специальное конструктивное исполнение электрооборудования, существующие условия горного производства, с одной стороны, ослабляют защитные свойства организма (высокое нервное напряжение в процессе работы, снижение сопротивляемости кожных покровов в условиях повышенной влажности, агрессивности и запыленности окружающей среды), а с другой — повышают аварийность обслуживаемого электрооборудования. Аварийность, в свою очередь, ведет к образованию источников поражения работающих и к ослаблению организма человека при восстановлении отказов и ремонтных работах. Все это подчеркивает особую опасность применения электроэнергии в условиях карьеров, а проблема электробезопасности становится достаточно сложной и многогранной, зависящей от комплексного решения всех звеньев системы «человек - производственная среда - электрооборудование».

Успешная борьба с производственным травматизмом предполагает углубленное и всестороннее изучение условий, обстоятельств и причин этого явления. Знание происхождения несчастных случаев на работе и совокупности причин и обстоятельств, вызывающих их возникновение, представляет основу принятия на практике обоснованных решений по разработке мер борьбы с ними. Необходимо знать как механизмы возникновения несчастных случаев при работе в горной промышленности, так и результаты исследований по их происхождению. В связи с этим особую актуальность и значимость приобретает задача исследования надежности и безопасности аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат, особенно при их эксплуатации в экстремальных условиях, к которым относятся природно-климатические условия Южно-Якутского угольного бассейна.

Разработка Нерюнгринского месторождения характеризуется сосредоточением в рабочей зоне значительного количества горного оборудования. Анализ, выполненный автором совместно с энергомеханической службой ОАО «Якутуголь» и технической службой разреза «Нерюнгринский», показал, что карьерные механические лопаты простаивают более 50% календарного фонда времени. Коэффициент их использования не превышает 0,2-0,55. Основная часть нерабочего времени (до 55%) приходится на плановые и неплановые ремонты.

Наименее надежными системами карьерных механических лопат являются механическая и электрическая системы. При этом почти половина отказов (49%) приходилась на электрическое оборудование.

Анализ отказов электрооборудования систем управления электроприводами экскаваторов показал, что наиболее значительная часть отказов приходится на неисправность электрических аппаратов (45%).

Ситуация усугубляется тем, что найти неисправный элемент электрооборудования значительно сложнее, чем неисправный элемент механического оборудования. Это приводит к дополнительному времени простоя, потраченному на поиск неисправного элемента. Значительная часть отказов электрооборудования связана с понижением сопротивления изоляции. Это вызвано тремя основными факторами: естественное старение изоляции, попадание влаги в корпуса электрооборудования и вибрация. Из-за вибрации происходит большая часть обрывов в токоведущих проводниках. Все эти причины значительно снижают коэффициент готовности экскаватора. Как правило, с увеличением срока эксплуатации карьерных экскаваторов продолжительность ремонтов ежегодно увеличивается на 10-12%. Продолжительные простои машин на ремонтах объясняются несовершенством системы ППР, слабой ремонтной базой, нестабильностью материально-технического снабжения, недостаточной эксплуатационной и ремонтной технологичностью оборудования. На длительность простоев карьерных экскаваторов на ремонте влияют также несоблюдение сроков остановки машин на ремонт, нарушение режима смазки, несвоевременность наладки параметров электрических цепей, низкая квалификация машинистов и ремонтного персонала.

2. Совершенствование нормативов и оценка качества технического обслуживания и ремонта аппаратов управления карьерных механических лопат

Для оценки качества технического обслуживания и ремонта электрических аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат на разрезе «Нерюнгринский» предложен комплекс показателей, характеризующих условия выполнения технического обслуживания и ремонта. Введение таких показателей, количественно отражающих результаты технического обслуживания и ремонта аппаратов управления, дало возможность контроля и анализа работ по совершенствованию их качества, созданию сопоставимых условий для оценки деятельности энергоремонтной службы разреза «Нерюнгринский» ОАО ХК "Якутуголь".

Предлагаемая математическая модель для оценки качества технического обслуживания и ремонта аппаратов управления состоит из ряда единичных показателей и комплексного показателя.

Единичные показатели качества технического обслуживания:

1. Показатель нарушения требований ПТЭ и ПТБ при техническом обслуживании аппаратов управления К„птэ — число разовых нарушений требований ПТЭ и ПТБ при техническом обслуживании за определенный период:

Iг _ К о.я - К ЯМ. ПТЭ Л*ПГ3 — „

о.я.

2. Коэффициент частоты вызовов по техническому обслуживанию, авариям и отказам аппаратов управления Кчв. — относительное (на количество запланированных вызовов) число вызовов по техническому обслуживанию, авариям и отказам:

тт _К,П А —-

к. ■

где Кт - количество запланированных вызовов;

К, — общее число вызовов за определенный период.

3. Коэффициент оперативности явки по вызовам Коп.я — относительное число нарушений согласованных сроков явок на вызов по техническому обслуживанию, авариям и отказам аппаратов управления электрооборудованием:

тг —к-

где Кол — общее число явок по техническому обслуживанию, авариям и отказам;

КЯ1< — число явок с нарушением согласованных сроков.

4. Коэффициент оперативности выполнения технического обслуживания, устранения результатов аварий и отказов А^лт.«- — отношение продолжительности согласованного срока выполнения технического обслуживания, устранения результатов аварий и отказов аппаратов управления электрооборудованием к фактической продолжительности выполнения технического обслуживания, устранения результатов аварий и отказов:

Тфто

где Тсто — согласованная продолжительность выполнения технического обслуживания, устранения результатов аварий и отказов, ч;

Тфто — фактическая продолжительность выполнения технического обслуживания, устранения результатов аварий и отказов, ч.

Комплексный показатель оценки качества технического обслуживания Ккто является суммой коэффициентов:

Были проведены расчеты по оценке качества технического обслуживания с применением разработанной системы баллов и определено оптимальное численное значение комплексного показателя.

Единичные показатели качества ремонта:

1. Показатель испытаний и проверок Ки..п. — однозначная (безусловная) оценка результатов испытаний и проверок отремонтированных аппаратов управления электрооборудованием на соответствие различным действующим ПТЭ и ПТБ:

ГГ _ Ккпи ~ К ОГК КИП--Л-»

ккпи

где Ккпи - общие количество проведенных испытаний;

Котк • количество проведенных испытаний с нарушениями и отклонениями по ПТЭ и ПТБ.

2. Коэффициент технического состояния отремонтированного оборудования К г. с. — оценка результата сопоставления характеристик аппаратов управ-

ления после ремонта с базовыми характеристиками оборудования до ремонта. Среднее значение Ктс. по ряду ремонтов за конкретный период времени (месяц, квартал, год):

¡V

«тс

где N— число ремонтов за конкретный период времени (месяц, квартал, год).

3. Коэффициент сдачи оборудования после ремонта с первого предъявления Кс.р. — отношение числа аппаратов управления, сданных с первого предъявления, к числу ремонтов за конкретный период времени (месяц, квартал, год):

V -

где N¡¡1 — число ремонтов, сданных с первого предъявления;

4. Коэффициент гарантийного ремонта К г. г — отношение количества электрических аппаратов, проработавших гарантийный срок до следующего ремонта, к числу ремонтов за конкретный период времени (месяц, квартал год):

где М, — количество оборудования, проработавшего гарантийный срок до следующего ремонта.

' 5. Коэффициент неплановых ремонтов (по вине исполнителя ремонта) Кцр. — отношение трудоемкости неплановых ремонтов к суммарной трудоемкости плановых ремонтов:

V - Т" р-

1 п.Р.

где Тн.р.—трудоемкость неплановых ремонтов, ч;

Тпр. — суммарная трудоемкость плановых ремонтов, ч. Комплексный показатель оценки качества ремонта электрических аппаратов управления электрооборудованием К„_р является суммой коэффициентов: К кг. - Ким. + Ктс. + + КГР + Кнр Оценка производится или по результатам одного ремонта, или по результатам ряда ремонтов за конкретный период времени (месяц, квартал, год).

Оценка результатов одного ремонта применяется при оценке работы конкретного исполнителя. Оценка результатов ряда ремонтов за конкретный пери-

од времени (месяц, квартал, год) применяется при оценке качества работы ремонтного подразделения или всей ремонтной службы предприятия..

Проведенные расчеты качества технического обслуживания и ремонта на разрезе «Нерюнгринский» ОАО ХК «Якутуголь» с применением разработанной системы баллов позволили определить оптимальное численное значение комплексных показателей и разработать методы стимулирования ремонтного персонала.

3. Исследование факторов, влияющих на надежность электрических аппаратов управления карьерных механических лопат

Было установлено, что наиболее негативно на надежность и безопасность экскаваторов влияют вибрация, температура окружающей среды, уровень запыленности в забое и квалификация машиниста.

На экскаваторе можно выделить следующие основные источники вибрации: генераторную группу, редукторы главных приводов и вибрации, возникающие в процессе выемки и погрузки горной массы.

Проведенные исследования позволили установить зависимость количества отказов аппаратов управления электроприводами от уровня вибрации (рис.5).

Рис.5. Зависимость количества отказов от уровня вибрации

Данная зависимость описывается формулой:

N = 448,13в + 31,916, где N — количество отказов; В - уровень вибрации.

Повышение уровня вибрации на 10% приводит к повышению количества отказов на 15 %.

Повышенная запыленность, в первую очередь, вызвана неудовлетворительной герметизацией и непостоянной вентиляцией машинного отделения. Пыль по типу можно разбить на две группы - пыль породная и пыль угольная. В зависимости от типа пыль по-разному влияет на работу электрических аппаратов. Угольная пыль, обладая электропроводностью, существенно снижает сопротивление изоляции и приводит к появлению утечек и недопустимых гальванических связей между различными частями схемы, приводя к нарушению их работы. Породная пыль обладает намного меньшей электропроводностью, но ее отрицательное воздействие не уступает угольной: попадая на токопроводящие участки электрических аппаратов (силовые контакты и блок-контакты), она ухудшает их проводимость, что приводит в дальнейшем к выходу из строя контактов. Пыль, оседая в вентиляционных каналах и радиаторах, может также привести к неисправностям трансформаторов и силовых полупроводниковых элементов из-за их перегрева, возникающего вследствие ухудшения охлаждения. Проведенные исследования позволили установить зависимость количества отказов от уровня запыленности, которая приведена на рис. 6.

0 ■ 1 2 3 4 5

—•—уровень запыленности 2 2.69 3 3,4 4.2

--«— количество отказов 100 130 150 180 252

уровень запыленности, мг/мЗ

Рис.6. Зависимость количества отказов от запыленности

Зависимость отказов от концентрации пыли в воздухе описывается уравнением:

Ы = 69,796 п-51,037, где N — количество отказов; п — уровень запыленности.

При увеличении запыленности на 10% количество отказов от воздействия породной пыли возрастает на 15%, от угольной пыли на 20%.

Изменение температуры окружающей среды весьма сильно влияет на количество отказов электрических аппаратов. Суточные перепады температуры способствуют появлению конденсата, отрицательно влияющего на работу электрооборудования. Понижение температуры окружающей среды на 10% приводит к увеличению количества отказов на 15% (рис.7).

25 ----—

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

количество отказов 21 11 9 11 9 14 19 10 8 6 9 10

месяц года

Рис.7. Зависимость количества отказов от времени года

Полученная зависимость описывается формулой

N- 15,212-0,58391, . где N — количество отказов; t — месяц года.

Пик отказов приходится на декабрь-январь и июнь-июль. Повышение отказов в зимние месяцы легко объяснимо: низкая температура уменьшает прочность металлов, смерзание горной массы повышает вибрацию. Все это в сумме существенно повышает количество отказов. Резкий скачок отказов в летнее время можно объясняется тем, что в эти месяцы средняя температура имеет наивысшие показатели за год. В результате этого температура в кузове экскаватора значительно возрастает и происходит взаимодействие температуры воздуха и собственной температуры оборудования. Перегрев приводит к выходу из строя, в первую очередь, полупроводниковых приборов, которые работают .на пределе допустимого уровня температуры, а также к изменению проводимости токопроводящих материалов электрических аппаратов.

Уровень квалификации машиниста также влияет на количество отказов как всего оборудования, так и электрических аппаратов. Работа главных приводов происходит в режиме постоянных разгонов и реверсов, а также при каждом цикле экскавации достигаются стопорные режимы, вплоть до полной остановки. Вследствие этого резко изменяются нагрузки основных механизмов, а значит происходит и изменение режимов работы электрических аппаратов - повышаются токи и возникают перенапряжения, нередки аварийные отключения электрических аппаратов под нагрузкой. Это приводит к увеличению количеств ва отказов электрических аппаратов. Данный фактор напрямую влияет на количество отказов при проявлении предыдущих трех факторов - вибрации, запыленности и температуры окружающей среды. При работе машинист не должен допускать повышенной вибрации во время отгрузки горной массы, должен замечать повышение вибрации от редукторов и электрических машин. При повышении температуры и запыленности принимать все предусмотренные меры для охлаждения и снижения концентрации пыли в кузове экскаватора.

Проведенные исследования позволили установить зависимость количества отказов от квалификации машиниста. Результаты отражены на рис.8.

квалификационный разряд

Рис.8. Зависимость количества отказов от квалификации машиниста

Данная зависимость описывается формулой

N=35,1-3,5 к, где N — количество отказов; к — квалификационный разряд.

Большой опыт работы и высокий квалификационный разряд машиниста способствуют существенному снижению количества отказов электрооборудования на 20%.

4. Разработка рекомендаций по повышению надежности аппаратов управления электрооборудованием карьерных механических лопат

Для определения соответствия техническим нормам и требованиям параметров электрического аппарата при проведении технического обслуживания и ремонта непосредственно в карьере и его испытаний предлагается применять нагрузочное устройство, которое размещают на автомобиле или прицепе, и при проведении технического обслуживания (ТО) и ремонта горной машины транспортируют на ремонтную площадку. Нагрузочное устройство запитывается двумя способами:

- через имеющийся разъем и понижающий трансформатор от ЯКНО горной машины;

- от дизель-электростанции, расположенной на этом же автомобиле или прицепе.

Испытательное устройство позволяет осуществлять следующие виды проверок и испытаний:

- обеспечивает возможность проверки характеристик подключенных непосредственно к электросети автоматических выключателей без нагрузочного трансформатора путем создания искусственного замыкания за местом установки проверяемого аппарата с плавным регулированием значения тока тиристорами с измерением его эффективного значения и времени отключения аппарата;

- обеспечивает возможность проверки характеристик автоматических выключателей совместно с нагрузочным трансформатором, при этом оно используется для регулирования переменного тока, измерения эффективного значения вторичного тока и времени отключения проверяемого аппарата;

- обеспечивает возможность проверки средств релейной защиты и автоматики присоединений 6-35 кВ вторичным током совместно с нагрузочным трансформатором, при этом оно используется для регулирования первичного тока трансформатора, измерения эффективного значения вторичного тока, установки заданной длительности протекания тока и измерения времени срабатывания защиты;

- обеспечивает возможность проверки характеристик релейной защиты электрических присоединений 6-36 кВ первичным током без нагрузочного трансформатора от сети 380/220 В при значениях тока до 2000А (до 12000 А

совместно с силовым блоком) и с нагрузочным трансформатором при значениях тока до 30000А;

- обеспечивает возможность оценки тока короткого замыкания цепи фаза-нуль и фаза-фаза присоединений 380 В для выбора характеристик релейной защиты, плавких вставок и автоматических выключателей;

- обеспечивает возможность использования его в качестве тиристорного регулятора мощности;

- обеспечивает автоматическую проверку исправности при включении питания.

Предлагаемое переносное нагрузочное устройство позволяет во время проведения технического обслуживания и ремонта более оперативно проводить проверку и испытания аппаратов управления, в результате чего сократятся сроки ремонтов. Кроме того, применение данного устройства позволило своевременно отслеживать состояние аппаратов управления и предотвращать аварийные отказы, что сократило простои горного оборудования на 20%.

Предложенный электрогидравлический стенд для сборки тиристорных блоков, схема которого показана на рис. 9, позволяет нормировать степень сжатия тиристора радиаторами и обеспечивать наилучший тепловой контакт, что снизило количество отказов тиристорных блоков на 20%.

Рис.9. Электрогидравлический стенд для сборки тиристорных блоков

В процессе эксплуатации из-за различных уже рассмотренных причин (пыль, вибрация, неквалифицированное и несвоевременнее обслуживание) происходит выход строя силовых контактов автоматов, пускателей и контакторов. Как правило, это выражено в виде «выгорания» контактов, что приводит к вынужденной замене аппарата.

Предотвратить в значительной мере подобные случаи может своевременное отслеживание состояния контактов. Для измерений переходных сопротивлений контактов электрических аппаратов управления на горных машинах в условиях карьера возможно применение устройства, схема которого представлена на рис.10.

Токовые и потенциальные проводники устройства подключаются к линейным выводам проверяемого электрического аппарата.

Применение устройства контроля за состоянием контактов позволяет отслеживать их износ, производить двойной контроль: по схеме индикации можно судить о степени износа, а по данным микроомметра можно определять значение переходного сопротивления контактов. Данное устройство позволяет своевременно контролировать состояние аппаратов управления, его применение привело к снижению числа аварийных простоев на 15%.

В перспективе устройство контроля за состоянием контактов должно быть установлено на горную машину, а плата системы индикации и значений снимаемых параметров — в кабине машиниста.

Большой проблемой при проведении технического обслуживания и ремонта являются совмещенные работы - одновременное проведение технического обслуживания и ремонта как механических, так и электрических узлов. Одним из предложений по совершенствованию системы технического обслуживания является проведение периодических раздельных ТО - через определенное

количество проведенных смешанных ТО проводить раздельное - специально для обслуживания электрооборудования. Также предложено проведение ежесменного и еженедельного технического обслуживания с четкой регламентацией работ. Данная система технического обслуживания позволила снизить количество отказов аппаратов управления на 15%.

Общая экономическая эффективность от внедрения в ОАО ХК «Якут-уголь» результатов исследований и рекомендаций составила около 5 млн. руб. в год.

Заключение

Диссертационная работа является научной квалификационной работой, в которой изложено новое решение актуальной научной задачи повышения безопасности и надежности электрических аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат, имеющей существенное значение для предприятий, эксплуатирующих карьерные механические лопаты в условиях низких температур. /

Результаты теоретического анализа и экспериментальных исследований, полученные в диссертационной работе, позволили сформулировать следующие выводы:

1. Опыт эксплуатации карьерных механических лопат на разрезе «Нерюн-гринский» показывает, что применение высокотехнологичного электрооборудования не сопровождается соответствующим снижением электротравм, возникающих преимущественно при аварийных и ремонтных работах с электрооборудованием и являющихся одним из основных источников несчастных случаев на угольных разрезах.

Анализ аварийных простоев карьерных механических лопат показал, что 49% отказов приходится на долю электрооборудования. А отказы электрооборудования, в свою очередь, чаще всего происходят по вине электрических аппаратов управления - 45% от общего числа.

2. Объем работ технического обслуживания аппаратов управления электроприводами необходимо разделить на три этапа - общая проверка, проверка электрической части, окончательная сборка, регулировка и проверка функционирования. Это помогает еще на стадии окончания ремонта выявить дефекты, внесенные в процессе обслуживания.

3. Продолжительность ремонта зависит, в первую очередь, от условий эксплуатации и возраста оборудования. При расчете продолжительности ремонта аппаратов управления в условиях разреза «Нерюнгринский» необходимо применять поправочный коэффициент 0,9. При эксплуатации аппаратов после ремонта - коэффициент 0,7, так как в существующих экономических условиях невозможно производить замену электрооборудования по истечении ее срока эксплуатации.

4. Для оценки результатов технического обслуживания и ремонта введены показатели качества технического обслуживания и ремонта. Качество ремонта оценивается, исходя из сравнения полученного комплексного показателя с критическими нормами, установленными на предприятии. Определены численные значения комплексных показателей.

5. Повышение вибрации на 10% приводит к увеличению количества отказов электрооборудования в среднем на 15%. Повышение запыленности на 10% также пропорционально увеличивает количество отказов электрооборудования на 15-20% и в зависимости от типа пыли приводит либо к понижению проводимости электрических контактов, что ведет к их нагреву и выходу из строя (пыль породная), либо к появлению дополнительных утечек напряжения.и гальванических связей (пыль угольная).

6. Снижение температуры на 10°С приводит к росту количества отказов на 15%. Пик отказов приходится на декабрь-январь и июнь-июль.

7. Высокая квалификация машиниста позволяет снизить количество отказов на 20%.

8. Введенная на разрезе «Нерюнгринский» система технического обслуживания и ремонта аппаратов управления, включающая периодическое раздельное техническое обслуживание, контроль за проведением ежесменного технического обслуживания, привлечение пары «инженер по наладке и испытаниям - электрослесарь», позволила сократить количество отказов на 15%.

9. Предложенная электрогидравлическая установка для сборки тиристор-ных блоков позволяет нормировать степень сжатия тиристора радиаторами и обеспечивать наилучший тепловой контакт, что снизило количество отказов тиристорных блоков на 20%.

10. Для оперативного контроля разработаны: устройство контроля состояния контактов (УКСК) и нагрузочное устройство для проверки аппаратов управления электроприводами. УКСК позволяет визуально в процессе работы

оценивать качество контактов и своевременно проводить устранение возникших неисправностей. Применение данного устройства совместно с нагрузочным устройством для испытаний электрических аппаратов позволяет снизить количество отказог нз 35%.

Общая экономическая эффективность от разработанных организационно-технических мероприятий составила 5 млн. рублей.

Основные положения и выводы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Чупейкин, В.В. Методическое пособие по оценке качества и совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта аппаратов управления электрооборудованием на угольных предприятиях Севера/ B.C. Квагинидзе, H.H. Чупейкина, В.В. Чупейкин, С.А.Малыгин. - Нерюнгри, 2005. -71с.

2. Чупейкин, В.В. К вопросу повышения надежности аппаратов управления электрооборудованием горных машин в условиях Севера / B.C. Квагинидзе, В.В. Чупейкин// Горный информационно-аналитический бюллетень Московского государственного горного университета. Региональное приложение Якутия.-2006.-№1. - С.208-215.

3. Чупейкин, В.В. Повышение безопасности и надежности электрооборудования с помощью оценки качества технического обслуживания и ремонта /B.C. Квагинидзе, В.В. Чупейкин// Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности ВостНИИ. -2006. -№2. -С. 123-125.

4. Чупейкин, В.В. Прогнозирование количества отказов электрооборудования экскаваторов в зависимости от уровня вибрации /B.C. Квагинидзе, В.В. Чупейкин// Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности ВостНИИ. -2006. -№2. -С. 126-127.

5. Чупейкин, В.В. Состояние электротравматизма на угольных предприятиях Якутии /B.C. Квагинидзе, В.В. Чупейкин// Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности ВостНИИ. -2006. -№2. -С. 128-130.

6. Чупейкин, В.В. Методы стимулирования ремонтного персонала через оценку качества технического обслуживания и ремонта / B.C. Квагинидзе, H.H. Чупейкина, В.В. Чупейкин// Материалы XI Международной научно-

практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2006»/КузГТУ. - Кемерово, 2006.

7. Чупейкин, В.В. Необходимость совершенствования системы технического обслуживания и ремонта карьерных механических лопат в условиях низких температур / B.C. Квагинидзе, H.H. Чупейкина, В.В. Чупейкин// Материалы XI Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2006»/КузГТУ. - Кемерово, 2006.

8. Чупейкин, В.В. Повышение эффективности эксплуатации карьерных механических лопат через диагностику электрооборудования/ B.C. Квагинидзе, H.H. Чупейкина, В.В. Чупейкин// Материалы XI Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2006»/КузГТУ. - Кемерово, 2006.

Подписано в печать 03.11.06. Тираж 100 экз. Формат 60x90 1/16. Печать офсетная. Пен. л. 1,0. Заказ № 3 2006 г. Кемерово. Ротапринт НЦ ВостНИИ, ул. Институтская, 3.

Введение

1. Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 9 ^ ^ Условия эксплуатации экскаваторов на угольных разрезах якутского ^ каменноугольного бассейна

Показатели травматизма, структура простоев и коэффициенты ис

1.2. пользования систем электрических аппаратов управления электро- 13 приводами карьерных механических лопат

Анализ работ по безопасности труда и повышению надежности элек

1.3. трических аппаратов управления электроприводами карьерных ме- 19 ханических лопат

1.4. Задачи исследования

1.5. Выводы

Глава 2. Совершенствование нормативов и оценка качества техниче

2. ского обслуживания и ремонта аппаратов управления картерных ме- 36 ханических лопат

2 ^ Состав оборудования, объем работ, структура и продолжительность ^ технического обслуживания и ремонта аппаратов управления 2 2 Виды неисправностей и отказов аппаратов управления, методы их ^ ^ ремонта

2 ^ Показатели и методика оценки качества технического обслуживания ^ и ремонта аппаратов управления электрооборудованием

2.4. Выводы 99 ^

Глава 3. Исследование факторов, влияющих на надежность электри- ^ ^^ ческих аппаратов управления карьерных механических лопат ^ ^ Влияние вибрации на надежность электрических аппаратов управле- ^ ^^ ния механических карьерных лопат ^ 2 Влияние запыленности на надежность электрических аппаратов ^ управления механических карьерных лопат ^ ^ Влияние температуры окружающей среды на надежность электриче- ^ ^ ских аппаратов управления механических карьерных лопат ^ ^ Влияние квалификации машинистов на надежность электрических ^^ аппаратов управления механических карьерных лопат

3.5. Выводы

Глава 4. Разработка рекомендаций по повышению надежности аппа

4. ратов управления электрооборудованием картерных механических 107 лопат

4.1. Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта

4.2. Нагрузочное устройство для испытания электрических аппаратов 112 ^ Разработка технологии ремонта тиристорных блоков управления электрооборудованием Разработка схемы контроля состояния контактов аппаратов управле- ^^ ния

4.5. Выводы

Актуальность работы. В настоящее время вся восточная часть России (Восточная Сибирь, Дальний Восток, Республика Саха (Якутия)) представляет собой мощные промышленные регионы с развитой инфраструктурой, обладающие крупными запасами полезных ископаемых, в том числе угля различных марок. Добыча угля ведется в основном открытым способом, а общая мощность угольных разрезов в этих регионах составляет 105,5 млн.т. Открытый способ угля в перспективе должен развиваться опережающими темпами и в 2010 г. его уровень, в России, должен составить 200-230 млн.т. или 70% общей угледобычи.

Анализ современного технического состояние разрезов, показывает кризисное состояние парка основного технологического оборудования, в первую очередь, наиболее металло- и энергоемкого — экскаваторного парка, определяющего технический уровень и технико-экономические показатели.

Развитие разработки полезных ископаемых в районах Сибири и Крайнего Севера ставит задачи дальнейшего повышения безопасности и надежности карьерного оборудования. Сложные горнотехнические условия, наличие вибрации, повышенная влажность и запыленность воздуха, резкие колебания температуры, смерзаемость грунта приводят к снижению надежности и безопасности экскаваторов и повышению трудоемкости работ по техническому их обслуживанию и ремонту

Поддержание высоких темпов развития открытых горных работ на разрезе «Нерюнгрниский» сдерживается высоким уровнем электротравматизма, связанным с техническим обслуживанием и ремонтом оборудования. Карьерные экскаваторы под влиянием многочисленных факторов простаивают от 40 до 50% календарного времени, в том числе по техническим причинам 14-27%. На ремонт оборудования, являющегося самым трудоемким и опасным вспомогательным процессом на открытых разработках, расходуются до трети всех затрат на добычу полезного ископаемого.

Опыт эксплуатации карьерных механических лопат показывает, что в зимний период, при наличии суровых климатических условий, количество аварийных простоев и несчастных случаев существенно возрастает.

Одним из направлений решения проблемы повышения безопасности горно-транспортного оборудования в целом и карьерных механических лопат, в частности, является повышение их надежности путем: совершенствования электрических аппаратов управления электроприводами; улучшения их приспособленности к техническому обслуживанию и ремонту; контроля важных параметров в процессе работы и своевременной диагностики неисправности, а также совершенствование системы технического обслуживания.

Необходимость научного подхода к решению указанных вопросов вызвана еще и тем, что в процессе работы некоторые особенно важные параметры электрических аппаратов управления не контролируются, что в дальнейшем, приводит к отказам электрооборудования и повышению уровня электротравматизма.

Целью работы является повышение безопасности карьерных механических лопат, эксплуатируемых в условиях низких температур, путем повышения надежности их электрических аппаратов управления электроприводами и сокращения продолжительности травмоопасных аварийных и ремонтных работ.

Идея работы заключается в установлении для условий угольных разрезов Севера зависимостей между показателями надежности электрических аппаратов управления карьерных механических лопат и влияющими на них факторами и разработка на их основе способов повышения их безопасности.

Задачи исследований:

1. Выполнить анализ безопасности эксплуатации карьерных механических лопат в условиях разреза «Нерюнгринский»;

2. Исследовать качество технического обслуживания и ремонта электрических аппаратов карьерных механических лопат;

3. Исследовать безопасность и надежность аппаратов управления электрооборудованием карьерных механических лопат;

4. Разработать средства и способы повышения безопасности и надежности аппаратов управления электрооборудованием карьерных механических лопат, эксплуатируемых в условиях разреза «Нерюнгринский».

Методы исследований, использованные в работе:

• методы квалиметрии для оценки качества системы технического обслуживания и ремонта аппаратов управления электроприводами;

• лабораторные методы исследований физико-механических свойств конструкционных материалов;

• методы экспериментальных исследований при промышленной апробации разработанного комплекса мероприятий по повышению надежности аппаратов управления;

• методы анализа результатов наблюдений с использованием математического аппарата теории вероятностей и математической статистики.

Научные положения, выносимые на защиту:

- в условиях разреза «Нерюнгринский» применение высокотехнологичного электрооборудования не сопровождается соответствующим снижением электротравм, являющихся одним из основных источников несчастных случаев. Из общего числа электротравм 38% возникают при ликвидация аварий, 27% - при плановых ремонтах, 16% - при текущих ремонтах;

- с увеличением срока эксплуатации карьерных экскаваторов продолжительность ремонтов ежегодно увеличивается на 10-12%. При этом 49% отказов карьерных экскаваторов приходится на долю электрооборудования, а 45% отказов электрооборудования, в свою очередь, происходят по вине электрических аппаратов управления;

- при повышении на 10% вибрации экскаватора, запыленности воздуха и температуры окружающей среды количество отказов электрооборудования экскаватора увеличивается, соответственно, на 15, 15-20 и 15 %%;

- своевременная диагностика и обнаружение неисправности электрического аппарата управления на стадии ее зарождения путем использования разработанных технических средств снижает количество отказов на 30%.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

• представительным объемом статистической информации (наблюдалось около 25 единиц оборудования в течение 5 лет);

• сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований с доверительной вероятностью 0,8-0,95 при относительных ошибках 0,02, установленных на основе апробированных методов теории вероятностей и математической статистики;

• положительными результатами внедрения разработанных научно-технических рекомендаций на разрезе «Нерюнгринский» ОАО ХК "Якутуголь".

Научная новизна работы заключается в следующем:

• для условий разреза «Нерюнгринский» установлены статистические зависимости, характеризующие электротравматизм при аварийных и ремонтных работах;

• разработаны единичные и комплексные показатели, позволяющие производить оценку качества проведенных технических обслуживании и ремонтов аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат, эксплуатируемых в условиях низких температур;

• определены внешние факторы, влияющие на надежную работу электрических аппаратов и исследовано их влияние на количество отказов электрооборудования;

• разработаны оригинальные организационные и технические решения, обеспечивающие значительное повышение надежности аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат, эксплуатируемых в условиях низких температур. На примере карьерных механических лопат решена важная проблема быстрой диагностики и поиска неисправного аппарата в системе управления электроприводом.

Личный вклад автора состоит:

• разработана математическая модель для оценки качества проведения технических обслуживании и ремонтов аппаратов управления;

• уточнены нормы и объемы ремонта электрических аппаратов, учитывающие эксплуатацию в сложных горно-технических условиях разреза «Не-рюнгринский»;

• установлены зависимости надежной работы электрооборудования карьерных механических лопат от природно-климатических, горнотехнических условий эксплуатации и квалификации машинистов;

• разработаны и внедрены организационно-технологические мероприятия по совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта аппаратов управления, а так же устройства, повышающие качество ремонта и надежность аппаратов управления.

Практическая ценность работы подтверждается разработкой и реализацией на разрезе «Нерюнгринский» ОАО ХК "Яку ту го ль" рекомендаций по повышению надежности аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат.

Реализация выводов и рекомендаций работы Разработанная в диссертационной работе усовершенствованная система технического обслуживания и ремонта в совокупности с комплексом рекомендаций по повышению надежности аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат была внедрена на разрезе «Нерюнгринский» с годовым экономическим эффектом около 5 млн .руб., а также используется в учебном процессе ТИ (ф) ЯГУ при чтении курса лекций, выполнении контрольных и курсовых работ

Апробация работы. Основное содержание работы, отдельные ее положения и результаты были доложены и обсуждены: на техническом совете разреза «Нерюнгринский»; на техническом совете ОАО ХК «Якутуголь»; на научном семинаре НТИ(ф) ЯГУ; на IV региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Нерюнгри 2003г.); на II Международной научно-практической конференции «Совершенствование управ-^ ления научно-техническим прогрессом в современных условиях» (Пенза, 2004г.); на X Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Кемерово 2004); на II Республиканской научно-практической конференции «Пути решения актуальных проблем добычи и переработки полезных ископаемых Южной Якутии» (Нерюнгри. 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, библиографического списка из 93 наименований. Диссертация изложена на 140 страницах и содержит 38 рисунков и 17 таблиц.

4.5. Выводы

1. Исходя из существующей системы технического обслуживания и ремонта аппаратов управления на разрезе «Нерюнгринский» необходимо ее совершенствование: ведение периодического раздельного технического обслуживания, введение контроля за проведением ежесменного технического обслуживания, при проведении технического обслуживания, особенно в полевых условиях проводить контрольные испытания электрических аппаратов при помощи предложенного нагрузочного устройства. При проведении работ рациональным является привлечении пары «электрослесарь - инженер по наладке и испытаниям».

2. Проведенные исследования показали, что отказ силовых тиристор-ных блоков происходит как правило из-за некачественной их сборки и отсутствия необходимой технологии сборки. Предложенная электрогидравлическая установка для сборки тиристорных блоков позволяет нормировать степень сжатия тиристора радиаторами и обеспечивать наилучший тепловой контакт. Предложенная технология ремонта и внедренная электрогидравлическая установка для сборки тиристорных блоков позволила снизить количество отказов тиристорных блоков на 20%.

3. Для оперативного контроля состояния и нахождения неисправных контактов предлагается применение устройства контроля состояния контактов -УКСК. Устройство позволяет визуально в процессе работы оценивать качество контактов и своевременно проводить устранение возникших неисправностей. Применение данного устройства совместно с нагрузочным устройством для испытаний электрических аппаратов позволяет снизить количество отказов на 35%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной научной задачи -повышения безопасности и надежности электрических аппаратов управления электроприводами карьерных механических лопат, работающих в жестких условиях эксплуатации, путем совершенствования системы и методов технического обслуживания и ремонта, их оценки, разработки рекомендаций, повышающих надежность аппаратов управления в процессе эксплуатации, имеющей существенное значение для предприятий, эксплуатирующих карьерные механические лопаты в условиях низких температур.

Результаты теоретического анализа и экспериментальных исследований, полученные в процессе работы над диссертацией, позволили сформулировать следующие выводы:

1. Опыт применения карьерных механических лопат на разрезе «Нерюн-гринский» показывает, что применение высокотехнологичного электрооборудования не сопровождается соответствующим снижением электротравм, возникающих преимущественно при аварийных и ремонтных работах с электрооборудованием и являющихся одним из основных источников несчастных случаев на угольных разрезах.

Анализ аварийных простоев карьерных механических лопат показал, что 49% отказов приходится на долю электрооборудования. А отказы электрооборудования в свою очередь чаще всего происходят по вине электрических аппаратов управления - 45% от общего числа.

2. Объем работ технического обслуживания аппаратов управления электроприводами необходимо разделить на 3 этапа - общая проверка, проверка электрической части, окончательная сборка, регулировка и проверка функционирования. Это помогает еще на стадии окончания ремонта выявить дефекты, внесенные в процессе обслуживания.

3. Продолжительность ремонта зависит в первую очередь от условий эксплуатации и возраста оборудования. При расчете продолжительности ремонта аппаратов управления в условиях разреза «Нерюнгринский» необходимо применять поправочный коэффициент 0,9. При эксплуатации аппаратов после ремонта — коэффициент 0,7 т.к. в существующих экономических условиях невозможно производить замену электрооборудования по истечении ее срока эксплуатации.

4. Для оценки результатов технического обслуживания и ремонта введены показатели качества технического обслуживания и ремонта. Качество ремонта оценивается исходя из сравнения полученного комплексного показателя с критическими нормами, установленными на предприятии. Определены численные значения комплексных показателей.

5. Повышение вибрации на 10% приводит к увеличению количества отказов электрооборудования - в среднем на 15%. Повышение запыленности на 10%, так же пропорционально увеличивает количество отказов электрооборудования на 15-20%», в зависимости от типа пыли приводит либо к понижению проводимости электрических контактов (пыль породная) что ведет к их нагреву и выходу из строя, либо к появлению дополнительных утечек напряжения и гальванических связей (пыль угольная).

6. Снижение температуры на 10° С приводит к росту количества отказов на 15%. Пик отказов приходится на декабрь-январь и июнь-июль. Высокая квалификация машиниста позволяет снизить количество отказов на 20%

7. Предложенная система технического обслуживания и ремонта аппаратов управления на разрезе «Нерюнгринский» (введено периодическое раздельное техническое обслуживание, контроль за проведением ежесменного технического обслуживания, привлечение пары «инженер по наладке и испытаниям -электрослесарь») позволило сократить количество отказов на 15%.

8. Предложенная электрогидравлическая установка для сборки тиристор-ных блоков позволяет нормировать степень сжатия тиристора радиаторами и обеспечивать наилучший тепловой контакт, что снизило количество отказов тиристорных блоков на 20%.

9. Для оперативного контроля разработано: устройство контроля состояния контактов (УКСК) и нагрузочное устройство для проверки аппаратов управления электроприводами. УКСК позволяет визуально в процессе работы оценивать качество контактов и своевременно проводить устранение возникших неисправностей. Применение данного устройства совместно с нагрузочным устройством для испытаний электрических аппаратов позволяет снизить количество отказов на 35%».

10. Общая экономическая эффективность от разработанных организационно-технических мероприятий составила 5 млн. рублей.

1. Абдулин Ю.Х., Белкин Г.С., Петров Л.А., Ромочкин Ю.Г. Состояние и перспективы развития вакуумной коммутационной аппаратуры низкого напряжения. Электротехника, № 2,2002 с 11-12.

2. Александров Г.Н., Борисов В.В., Иванов В.Л. Теория электрических аппаратов. М, Высшая школа, 1985 - 312с.

3. Алферов Д.Ф., Ермилов И.В., Иванов В.П. Высоковольтный сильноточный выключатель постоянного тока. Электричество №11, 2001 с 14-19.

4. Антонов М.В. Технология сборки электрических машин и электрических аппаратов. М. Высшая школа, 1986.-288с.

5. Ахмедов Ш.Ш., Кузьмичев А .Г. Электроустановки угольных разрезов и обогатительных фабрик. М, Высшая школа, 1987 - 312с.

6. Бажанов С.А. Выбор аппаратуры для испытаний электрооборудова-ния.//М. Энергоатомиздат. - 1987. - 128с.

7. Башта Т.М. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы.//М. Машиностроение. - 1970. - 504с.

8. Белкин Г.С., Данилов М.Е., Клешнин Н.И., Лукацкая И.А., Ромочкин Ю.Г. К расчету отключающей способности вакуумных дугогасительных камер. Электричество №9, 2001 с 89-94.

9. Бельдий H.H., Дегтярь В.Г., Плащенко H.H., Смирнов Ю.И., Соло-пихин А.Д. Сильноточная вакуумная камера с композиционными жидкометал-лическими контактами. Электротехника, № 2, 2002 с 23-25.

10. Беляев В.Л., Куклев Ю.В. Электрический износ контактов многоамперных аппаратов низкого напряжения. Электротехника, №2, 2002 с13-16.

11. Беляков Ю.Н. Совершенствование экскаваторных работ на карьерах/Ю.Н.Беляков, В.Н.Владимиров.//М. Недра. - 1974. - 217. с.

12. Богданович Л.Б. Объемные гидроприводы. Вопросы проектирова-нияЖиев. Техника. - 1971. - 172с.

13. Борисов Е.В. Эргонометрические и психофизические факторы производственного травматизма. ЦНИЭуголь, Сер. техн. безопасности охранытруда и горноспасательное дело //РИ. 1979. - №2

14. Браммер Ю.А. Пащук И.Н. Цифровые устройства.//М. -Высшая школа. -2004.-23Ос.

15. Брагилевский Е.Л., Колин В.В., Лесниковский А.Е., Швец С.А. Шныренков. A.A. Унифицированная серия тиристорных бесконтактных пускателей типа ПБР, ПБН, ПБМ. Электротехника №1, 2001 с 66-69.

16. Бродин В.Б., Калинин В.А. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики.//М. Эком. - 2002.

17. Бродин В.Б. Шагурин. М.И. Микроконтроллеры.//М.-Эком. 1999.400с.

18. Буль Б.К. Основы теории электрических аппаратов. М.: Высшая школа, 1970,-600с.

19. Буль Б.К., Буль О.Б., Азанов В.А., Шоффа В.Н. Электромеханические аппараты автоматики. -М. Высшая школа, 1988, -303с.

20. Бурков Т.А. Электронная техника и преобразователи.//М. Транспорт. -1999.

21. Буткевич Г.В. Задачник по электрическим аппаратам.- М. Высшая школа, 1987.- 231с.

22. Быстров Ю.А., Гапунов А.П., Персианов Г.М. Оптоэлектронные устройства в радиолюбительской практике.//М. Радио и связь. - 1995.

23. Ващенко B.C. Профилактика производственного травматизма // Безопасность труда в промышленности. 1987. - №7

24. Ведешенков H.A. Автоматические выключатели с токоограничи-вающим эффектом. Электротехника, №2, 2002 с 64-65.

25. Виттенберг М.И. Расчет электромагнитных реле. Л, Энергия, 1975 .-416с

26. Волков П.Н. Исследование ремонтной технологичности карьерных экскаваторов./ П.Н.Волков, Г.А.Кучеров // Надежность и контроль качества. -1975.-Ml 1.-С 4-6.

27. Волков П.Н. Ремонтопригодность машин./ П.Н.Волков, А.И.Аристов // М. -Изд-во стандартов. 1977. - 188 с.

28. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи.//М. Додэка. -2001 .-380с.

29. Гамагарашвили А.Г. Исследование влияния некоторых социально-демографических факторов в процессе труда // Безопасность труда в промышленности. 1978. - №9

30. Гладилин JI.B., Щуцкий В.И., Бажецев Ю.Г. Электробезопасность в горнодобывающей промышленности. М., «Недра», 1977, 327 с.

31. Годжелло А.Г., Егоров Е.Г., Ращепкина H.A., Иванова С.П. Статистический анализ надежности контактов магнитных пускателей в условиях малой выборки. Электротехника, №2, 2002, с 37-40.

32. Гольдберг О.Б., Буль И.С., Свириденко СП., Хелемская Переходные процессы в электрических машинах и аппаратах и вопросы их проектирования. М. Высшая школа, 2001. - 512с.

33. Горбачев Г.Н. Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника.//М. -Энергоатомиздат. 1988. - 320с

34. ГОСТ 13377-67. Надежность в технике. Термины. 52 с.

35. Гудилин Н.С., Кривенко Е.М., Маховинов Б.С, Пастоев И.Л., //М. -Высшее горное образование. МГГУ. - 2001. - 520с.

36. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника.//М. Высшая школа. - 1991.622с

37. Диколенко Е.Я. Итоги реструктуризации угольной промышленности, проблемы и перспективы развития //Уголь. -2001. -№6. -с. 25-27.

38. Жеребцов И.П. Основы электроники.//Л. Энергоатомиздат. - 1990.-352с.

39. Замятин В.Я., Кондратьев Б.В., Петухов В.М. Мощные полупроводниковые приборы.//М. Радио и связь. - 1987. - 576с.

40. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные систе-мы.//М. Горячая линия-Телеком. - 2000. - 336с.

41. Квагинидзе B.C. Оценка и повышение ремонтной технологичности металлоконструкций карьерных механических лопат на угольных разрезах Севера. Автореф. Канд. Дисс.// М. МГГУ. - 1996. - 24 с

42. Квагинидзе B.C. Ремонтная технологичность металлоконструкций карьерных механических лопат на угольных разрезах севера./ В.С.Квагинидзе, Я.М.Радкевич, В.И.Русихин // М. МГГУ. - 1997. - 146 с.

43. Квагинидзе B.C., Чупейкин В.В. К вопросу повышения надежности аппаратов управления электрооборудованием горных машин в условиях Севера // МГГУ «Горный информационно-аналитический бюллетень». Региональное приложение ЯКУТИЯ №1, Москва 2006г. С.208-215.

44. Квагинидзе B.C., Чупейкин В.В. Повышение безопасности и надежности электрооборудования через оценку качества технического обслуживания и ремонта // ВЕСТНИК научного центра по безопасности работ в угольной промышленности Воет НИИ 2-2006 г. Кемерово.

45. Квагинидзе B.C., Чупейкин В.В. Прогнозирование количества отказов электрооборудования в зависимости от уровня вибрации //

46. Квагинидзе B.C., Чупейкин В.В. Состояние электротравматизма на угольных предприятиях Якутии // ВЕСТНИК научного центра по безопасности работ в угольной промышленности Воет НИИ 2-2006 г. Кемерово.

47. Квагинидзе B.C., Чупейкина H.H., Чупейкин В.В. Методы стимулирования ремонтного персонала через оценку качества технического обслуживания и ремонта // Сибресурс

48. Квагинидзе B.C., Чупейкина H.H., Чупейкин В.В. Необходимость совершенствования системы технического обслуживания и ремонта карьерных механических лопат в условиях низких температур // Сибресурс

49. Квагинидзе B.C., Чупейкина H.H., Чупейкин В.В. Повышение эффективности эксплуатации карьерных механических лопат через диагностику электрооборудования // Сибресурс

50. Келим Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управле-ния.//М. Форум. - 2002. - 384с.

51. Кирюхин В.П., Шоффа В.Н. Трехфазные герконовые и герконо-полупроводниковые аппараты для управления и защиты электродвигателей. Электротехника №2,2002 с 5-10.

52. Китунович Ф.Г. Электротехника./Минск. Вышэйшая школа. -1999. -400с.

53. Ковалев Ф.И., Мосткова Г.П. Полупроводниковые выпрямите-ли.//М. Энергия.-1967.-480с.

54. Коваль П.В. Гидропривод горных машин.//М. Недра. - 1967.386с.

55. Колесников В.Г. Электроника.//М. Советская эенциклопедия. -1991.-688с.

56. Колпаков А.И. В лабиринте силовой электроники.// Спб. Изд. Буковского. - 2000. - 96с.

57. Колчинский ЮЛ., Дудко Г.Д. Устройство и монтаж смазочных, гидравлических и пневматических систем.//М. Высшая школа. - 1988. -239с.

58. Коннели Дж. Аналоговые интегральные схемы.//М. Мир. - 1977.440с.

59. Кораблев В.П. Устройства электробезопасности. М.: Энергоатом-издат, 1985.

60. Корецкий В.Б. Повышение ремонтной технологичности горнотранспортных машин на угольных разрезах Севера. Автореф. канд.дисс.//Кемерово.- Кузбасс.гос.техн.ун-т. 2002. - 24 с.

61. Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А, Источники электропитания электронных средств.//М. Горячая линия-Телеком. - 2001. - 344с.

62. Котлярский А.И. Промышленная электроника.//М. Недра. - 1984.285с.

63. Кох П.И. Надежность горных машин при низких температурах.//М.-Недра.-1972.-206 с.

64. Кох П.И. Надежность механического оборудования карьеров.// М. -Недра.-1978.-189 с.

65. Крупник А.Б. Изучаем Ассемблер.//СПб. Питер - 2004. - 249с.

66. Крупник А.Б. Изучаем СИ.//СП6. Питер - 2002. - 256с.

67. Кукеков Г.А. Полупроводниковые электрические аппараты. -Л. Энергоатомиздат, 1991. -256с.

68. Кукеков Г.А., Фролов В.Я. Переходные процессы в контактно-тиристорных апапартах. Л. Энергоатомиздат, 1988. - 168с.

69. Кучумов А.И. Электроника и схемотехника.//М. Гелиос. - 2002.302с.

70. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника.//Ростов-на-Дону. Феликс. -2000. - 445с.

71. Левченко П.Г. Некоторые проблемы технического обслуживания и ремонта сельскохозяйственных машин.//Надежность и контроль качества.-1969.-№3.-с. 4-8.

72. Лоторейчук Е.А. Теоретические основы электротехники.//М. -Высшая школа. 2000.

73. Меньшов Б.Г., Альтшулер Э.Б., Шевцов Е.В. Заземление электроустановок в районах Крайнего Севера. М., Недра, 1983, 168 с.

74. Мухитдинов М., Мусаев Э.С. Светоизлучающие диоды и их приме-нение.//М. Радио и связь. - 1988.

75. Намитоков К.К. Ипытания аппаратов низкого напряжения.//М -Энергоатомиздат. 1985. - 248с.

76. Образцов В.А. Контрольные испытания низковольтных аппра-тов.//Л -Энергоатомиздат. 1989. - 224с.

77. Пименов A.A., Воронцов Н.Г. Причины несчастных случаев исследовать с учетом человеческого фактора // Безопасность труда в промышленности. 1978. - №4.

78. Пирогов В.Ю. Assembler. Учебный курс.//М. Нолидж. - 2001.

79. Подлипенский B.C., Сабинин Ю.А., Юрчук Л.Ю. Элементы и устройства автоматики.//Спб. Политехника. - 1995. - 472с.

80. Попов Д.Н. Механика гидро и пневомприводов.//М. МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2002. - 320с.

81. Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Т.2.//М. Постмар-кет.-2001.

82. Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Т.1.//М. Постмар-кет. -2001.

83. Предко М. Справочник по Р1С-микроконтроллерам.//М. Додэка. -2002.-510с.

84. Павлов А.Ф., Белокопытова П.И., Павлов А.А., Галдилова Г.Г., Ка-дол В.В. Руководство по анализу и управлению риском при проектировании опасных производственных объектов в угольной промышленности. Кемерово, 2201г.

85. Радштейн JI.A. Электрические аппараты. -JI. Энергоатомиздат, 1981.-304с.

86. Райнин В.Е. Статические расцепите л и низковольтных автоматических выключателей. Электротехника, № 2, 2002 с 41-46.

87. Розанов Ю.К., Генин B.C., Леонтьев А.Н., Егоров Е.Г., Егоров Г.Е. Методика контроля работоспособности коммутационных аппаратов при проведении испытаний. Электротехника, №2-2002 с. 60-63.

88. Русихин В.И. Оценка приспособленности экскаваторов к ремонту./ В.И.Русихин, К.В.Попандопуло, У.Инамов// Ташкент. Менхат. - 1989. - 219с.

89. Русихин В.И. Определение ремонтной технологичности машин роторных комплексов.// Известия ВУЗов. Горный журнал. 1976. - №2. - С38-42.

90. Русихин В.И. Эксплуатация и ремонт механического оборудования карьеров.// М.-Недра.-1982.-234 с.

91. Савченко Б.В. Об основных направлениях работ в области ремонтопригодности техники.//Надежность и контроль качества. I960.- № 3- С 32-35.

92. Самойлович И.С. Режимы нейтрали электрических сетей карьеров. -М., «Недра», 1976, 175 с.

93. Семенов Б.Ю. Шина I2C в радиотехнических конструкциях.//М. -Солон.-2002.-192с.

94. Справочник по расчету и конструированию контактных частей сильноточных электрических аппаратов. Под ред. В.В. Афанасьева. Л, Энер-гоатомиздат. 1988. -384с.

95. Справочник энергетика карьера. Под. Ред. В.А. Голубева. М.: Недра, 1973,435 с.

96. Суэмацу Е. Микрокомпьютерные системы управления.//М. Додэ-ка. -2002.-255с.

97. Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения.//М. -ДМК. -2003.-270с.

98. Таев И.С. Электрические аппараты. Общая теория.-М.:Энергия,1977.- 272с.

99. Таев И.С., Егоров. Е.Г. Расчетно-экспериментальное определение коммутационной износостойкости электрических аппаратов. Электротехника №10,1995 с. 55-56.

100. Титиевский Е.М. Рациональная структура ремонтного цикла карьерных экскаваторов./ Е.М.Титиевский, Б.К.Путягин, Н.Г.Федюнин// Горный журнал. -1973.-№3.-С 32-37.

101. Ю2.Токхейм Р. Основы цифровой электроники.//М. Мир. - 1988.392с.

102. ЮЗ.Трейстер Р. Мейо Дж. 44 источника электропитания.//М. Энерго-атомиздат. 1990. - 288с.

103. Ю4.Туганов М.С. Судовой бесконтактный электропривод. -JI. Судостроение, 1978. -288с

104. Тун А.Я. Наладка и эксплуатация релейно-контактной аппарату-ры.//М. -Энергия.- 1973.- 160с.

105. Юб.Урюмов Е.П. Цифровая схемотехника.//СПб. БХВ-Санкт-Петербург. -2001.-528с.

106. Федоров A.M. Новая серия командоаппаратов управления электроприводами. Электротехника №1, 2001 с 63-65.

107. Халфин М.А. Оценочные показатели ремонтной технологичности машин.// Строительные и дорожные машины. -1971. №12. - С. 41-43.

108. Чунихин А.А. Электрические аппараты: Общий курс М.: Энерго-атомиздат, 1988.-720с.

109. Ю.Шевяков Л.С., Барабаш В.И. Психологические аспекты аварийности и производственного травматизма. 1981 - №4

110. Щадов В.М. Долгосрочный прогноз и инвестиционная политика развития добычи угля открытым способом //Уголь. -2001. -№4. -с 36-40.

111. Щадов М.И., Ефимов В.Н. Капитально-восстановительный ремонт как путь к обновлению экскаваторного парка.//Уголь.-2002.-№ 5.-е 26- 29.

112. Электрооборудование и электроснабжение горнорудных предприятий Под. ред. Виноградова B.C. - М.: Недра, 1989.

113. Яценков B.C. Микроконтроллеры Microchip.//М. Горячая линия-Телеком. - 2002. - 295с.