книги из ГПНТБ / Болошин, Н. Н. Надежность работы технологических узлов и оборудования обогатительных фабрик

Н. Н. Волошин, В. И. Гашичев

НАДЕЖНОСТЬ

РАБОТЫ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

УЗЛОВ И ОБОРУДОВАНИЯ

ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ

ФАБРИК

I [ЗДАТЕЛЬСТВО «Н Е Д Р А»

М о с к в а - 1974

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современная горнодобывающая промышленность характеризу­ ется повышением уровня технической оснащенности и строитель­ ством мощных предприятий, в том числе п крупных обогатитель­ ных фабрик. При этом применяются более развитые технологи­ ческие схемы, требующие большого количества машин и аппара­ тов в технологической линии. Интенсифицируются технологические процессы при одновременном сокращении количества обслуживаю­ щего персонала.

При эксплуатации вновь построенных фабрик выявились вопро­ сы повышения стабильности технологического процесса, надежно­ сти работы оборудования, групп оборудования и фабрики в целом. Отказы в работе оборудования и технологических узлов приводят к нарушению технологического процесса, снижению производитель­ ности и потерям готового продукта, увеличению капиталовложений и затрат на ремонт и поддержание работоспособности оборудова­ ния и технологических узлов. Эффективная эксплуатация совре­ менных обогатительных фабрик в значительной степени опреде­ ляется надежностью работы отдельных ее звеньев и элементов.

Дальнейшее развитие техники обогащения будет происходить по пути усложнения технологических схем, укрупнения и усложне­ ния оборудования при одновременном повышении мощности фаб­ рик и скорости протекания технологических процессов.

До последнего времени вся проблема надежности изучалась и решалась с позиций установления средних сроков службы быстроизнашивающихся деталей и узлов дробильно-размольного и обога­ тительного оборудования н повышения его износостойкости, т. е. сводилась к весьма узкому вопросу надежности — долговечности деталей оборудования, а решение этой задачи осуществлялось ме­ ханическими службами предприятий и коллективами, конструиру­ ющими новое оборудование.

При таком подходе из рассмотрения исключались вопросы без­ отказности и ремонтопригодности оборудования, безотказности тех­ нологических узлов, включающих помимо рабочих машин элемен­ ты водоснабжения, электроснабжения, регулирования, а также вопросы надежности достижения и поддержания 'заданных техно­

I*

логических показателей. При этом также из рассмотрения исклю­ чались отказы, вызванные технологическим обслуживанием обору­ дования, нарушениями в технологическом процессе, и отказы, свя­ занные с попаданием в процесс посторонних предметов и забивкой транспортных коммуникаций рудой.

Вместе с тем общее количество подобных отказов значительно превышает количество простоев в результате износа и поломки деталей и узлов собственно оборудования, а общая продолжитель­ ность отказов в 2—3 раза превышает простои оборудования в ре­ монте. Если при этом учесть взаимообусловленные простои обору­ дования, связанные одной технологической цепочкой, и потери вре­ мени и продукта во время переходных процессов при пуске и оста­ новке отделений и фабрики в целом, то проблема надежности ра­ боты обогатительных фабрик и ее экономическая сторона должны быть рассмотрены более полно и всесторонне.

По этой причине традиционный подход в рассмотрении задач повышения надежности работы обогатительных фабрик должен быть заменен научным подходом, обеспечивающим приложение теории надежности к решению задач повышения эффективности работы обогатительных фабрик.

Вкорпусах обогащения современных фабрик с развитыми тех­ нологическими схемами в одной последовательной цепи работают до 30—50 агрегатов. Применение большого количества недоста­ точно надежного оборудования приводит к отказам его и наруше­ нию производственного процесса, что создает существенные пре­ пятствия для использования технических возможностей оборудо­ вания.

Впрактике проектирования фабрик при выборе технологиче­ ских схем, проектных решений и расчете оборудования количест­ венная оценка отсутствует. Это подчас приводит к тому, что при пуске предприятия вследствие низкой надежности отдельных тех­ нологических узлов оказывается неработоспособным производст­ венный участок, где производятся операции, с технологической точки зрения не вызывающие критики.

Для обеспечения необходимой надежности, а следовательно, и проектной производительности приходится вносить изменения в

стей» [34].

На современном этапе развития техники обогащения задача повышения надежности должна решаться совместными усилиями машиностроителей, технологов, проектировщиков, исследователей по надежности и работников обогатительных фабрик. Первоочеред­ ными задачами исследователей по надежности являются разработ­ ка научных основ надежности применительно к обогатительным фабрикам, изучение закономерностей возникновения отказов и раз­

4

работка инженерных методик расчета надежности работы группы оборудования и технологических узлов.

Вкнигах Я. Б. Шора [I], А. М. Половко [4] и Н. А. Шишонока [2] изложены основы теории надежности, ее терминологии, ос­ новные понятия и математический аппарат.

Вмонографии Б. В. Гнеденко и др. [5] приведены основные по­ ложения вероятностно-статистической теории надежности, даются формализованный подход к определению основных понятий теории надежности, различные подходы при оценке характеристик надеж­ ности, методы проверки гипотез и теория резервирования.

В работе Д. Лойда и М. Липова [6] освещаются теоретические и практические вопр.осы, связанные с организацией службы надеж­ ности и получением статистической информации.

Интерес представляет книга Дж. Сандлера [7] по теории проек­ тирования сложных систем, обладающих заданными показателями надежности. В книге значительное место уделено моделям обслу­ живаемых систем, какими являются технологические узлы обога­ тительных фабрик, и, в частности, законам распределения продол­ жительности времени отказов и восстановлений обслуживаемых си­ стем с ремонтами.

В книге И. Базовского [8], написанной по материалам служб на­ дежности авиационных фирм США, представляют интерес главы, в которых дается определение так называемого «эффекта переме­ шивания», который проявляется также в условиях работы обору­ дования обогатительных фабрик.

В работе В. Смита [11] рассмотрен вопрос надежности восста­ навливаемых систем — теория восстановления. В. Смитом на мате­ матических моделях исследованы асимптотические свойства про­ цесса восстановления обслуживаемых систем и сформулированы основные теоремы теории восстановления.

Большое количество работ по исследованию надежности техно­ логических систем и оборудования опубликовано в периодической литературе. Вопросы выбора показателен для оценки надежности работы комплексов оборудования и определения закономерностей возникновения отказов рассматриваются в работах А. Д. Гридина

(надежности) предлагает коэффициент неисправности (отношение суммы времени периодов отказов к сумме времени периодов без­ отказной работы и отказов).

А. Д. Гридпным вводится понятие «коэффициент организацион­ ных простоев», равный отношению времени простоев по организа­ ционным причинам к сумме времени работы п простоев. Исполь­ зование этого коэффициента дает возможность определить связь коэффициента использования с показателями надежности п долю простоев вследствие отказов в работе оборудования в общей сум­ ме простоев.

5

Вопросы классификации схем соединения оборудования в про­ изводственных комплексах угольных шахт, с точки зрения их на­ дежности, освещались в работах А. Д. Гридина, а методические вопросы проведения хронометража наблюдений для получения статистических данных и их обработки применительно к условиям работы угольных шахт нашли развитие в работах институтов Гипроуглемаш и Гипроуглеавтоматизация.

К 1936—1939 гг. относятся первые публикации, посвященные вопросам низкой надежности оборудования обогатительных фаб­ рик п недопустимо больших потерь времени в использовании обо­ рудования [53, 54].

Под надежностью технологического узла, отделения, фабрики подразумевается свойство системы выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.

Надежность технологического узла, отделения фабрики в об­ щем виде характеризуется:

механической исправностью основного и вспомогательного обо­ рудования, а также устройств подачи руды, пульпы и воды, аппа­ ратуры подвода электроэнергии, смазки и т. п. При нарушении работоспособности нерезервируемых оборудования и устройств, как правило, полностью прекращается работа технологической ли­ нии или отделения;

надежностью выполнения заданных операций технологической линией или отделением, когда устойчиво выдерживается расчетная производительность или нагрузка по потоку руды или пульпы. Ход технологического процесса в операции может полностью прекра­ щаться при механической исправности оборудования и всех осталь­ ных устройств (прекращения подачи руды или колебания объема пульпы в операции). Операционный отказ приводит к потере ра­ бочего времени и снижению производства продукции в такой же мере, как и механические отказы плюс затраты электроэнергии и других ресурсов во время холостого хода оборудования. Если ме­ ханический отказ технологических узлов в определенной мере опре­ деляется надежностью оборудования, то операционный отказ обус­ ловлен недостатками проектных решений;

надежностью поддержания параметров на заданном уровне, когда стабильно выдерживаются технологические параметры в опе­ рации в пределах заданной нормы. Параметрический отказ может появляться при механической исправности оборудования,устройств и нормальном ходе процесса с точки зрения операционного отказа.

Вопросы параметрических отказов, по мнению авторов, явля­ ются наиболее важными, но вместе с тем и наименее разработан­ ными. Исключение составляют вопросы усреднения качества руды как одного из средств обеспечения надежного получения заданных технологических показателей обогащения.

В книге излагаются вопросы механической и операционной на­ дежности оборудования и технологических узлов. Выводы авторов

3

ГЛАВА J

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

§ 1. Термины, применяемые в теории надежности*

Надежность в широком смысле можно понимать как способ­ ность сохранять неизменным заданное качество, которое может проявляться как прочность (в технологических конструкциях), способность в безотказной работе (в оборудовании и группах обо­ рудования); способность выдерживать заданную производитель­ ность и непрерывность технологической операции (в технологиче­ ских узлах), способность поддерживать заданные технологические параметры (в оборудовании, технологических узлах, технологиче­ ских системах), наконец, как способность сохранять постоянство (неизменность) признаков (химический состав, крупность вкрап­ ленности и т. д.) в исходном сырье или готовом продукте (в техно­ логическом процессе). В некоторых случаях все перечисленные стороны качества могут быть присущи одному изучаемому объекту. Дать анализ и оценку надежности в последнем случае можно при рассмотрении вопроса поэлементно, установив для каждого вида надежности определение понятия отказа [5—10].

Проблемы надежности многосторонии, в них рассматриваются технологические, механические, конструктивные, экономические, ор­ ганизационные и другие вопросы [5, 6].

При исследовании надежности:

изучаются и устанавливаются закономерности возникновения от­ казов и методы их прогнозирования и устанавливаются количест­ венные показатели надежности;

разрабатываются методы проведения хронометражных наблю­ дений и испытаний на надежность и методы обработки и оценки ре­ зультатов этих испытаний;

разрабатываются методы анализа и контроля надежности, ме­ тоды оптимальных режимов профилактических работ при про­ мышленной эксплуатации и методы обоснования резервного обору­ дования, норм расхода запасных частей и объема ремонтных ра­ бот;

разрабатываются методы выбора оптимальных структурных схем соединения оборудования [5, 7, 13, 14].

* ГОСТ 13377—67. Надежность в технике. Термины.

8