Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
7.14 Mб
Скачать

На этой фабрике хвосты (плотность пульпы 1,1, средневзвешен­ ная крупность твердого 0,14 мм) из корпуса обогащения самоте­ ком поступают в первую насосную станцию, из которой перекачи­ ваются во вторую пульпонасосную станцию, откуда поступают в хвостохранилище.

Изучение проводилось для определения характеристик надеж­

ности

работы пульпопроводов

р,%

 

 

и землесосов.

 

 

показывают,

 

 

Исследования

 

 

 

 

что

время

безотказной

работы

80

 

 

землесосов

имеет

распределение

 

 

 

близкое

к

экспоненциальному,

 

 

 

а периодов работы пульпопрово­

ВО

 

 

дов и рабочих колес землесосов—

 

 

 

близких к нормальному. Экспери­

40

 

 

ментальные

 

исследования

под­

 

 

тверждают

инженерные

сообра­

 

 

 

жения о том,

что

для

условий

го

 

 

работы

пульповодов

и

рабочих

 

 

 

колес насосов характерны

посте­

 

 

 

пенные износовые отказы, а для

о

 

 

землесосов — внезапные

отказы,

 

 

 

возникающие

в результате

слу­

Рис.

39.

Кумулятивные кривые рас­

чайного

воздействия

большого

пределения времени безотказной ра­

количества факторов как износо-

боты

землесосов (1) и рабочих ко­

вого,

так и не

износового харак­

лес

(2)

на Алмалыкской фабрике

тера.

На рис. 39 показаны кумулятивные кривые распределения вре­ мени безотказной работы землесосов 20Гр-8 и рабочих колес этих землесосов, а в табл. 51 даны оценки характеристик надежности работы пульпопроводов, землесосов и рабочих колес насосов.

На общую надежность работы пульпонасосных станций боль­ шое влияние оказывает структурная схема соединения землесосов и хвостопроводов. Ниже приведено сравнение двух систем соеди­ нения насосов в пульпонасосных станциях и пульпопроводов между ними.

По первой схеме (коллекторной) характеристика системы гид­ ротранспорта приведена в табл. 52 (рис. 40), по второй (блоч­ ной) — в табл. 53 (рис. 41).

По коллекторной схеме в первой пульпонасосной станции уста­ новлены два рабочих и два резервных насоса 28Гр-8Т. Насосы соединены коллектором-пульповодом диаметром 1000 мм, обеспе­ чивающим подачу пульпы насосом в любой пульпопровод. На кол­ лекторе устанавливаются задвижки и обратные клапаны! для от­ ключения во время ремонта любого насоса.

Во второй пульпонасосной установлены четыре рабочих и два резервных насоса 20Гр-8Т. Насосы соединены подводящим кол­ лектором-пульповодом диаметром 1000 мм, обеспечивающим под-

121

Т а б л и ц а 51

Оценки характеристик надежности работы элементов системы гидротранспорта хвостов

Г и д р о т р а н с п о р т

Землесосов 2 0 Г р -8 ...........................................

Рабочее колесо землесоса 20Гр-8 . . . .

Пульпопровод:

из стали С т .З ............................................

из стали 45 с закалкой . ■ . . . .

 

О)

 

L.

6

В е р о я т н о с т ь

 

 

о

» К

 

га

 

о

б е з о т к а в н о й

3*

о

 

и

га Е

р а б о т ы

на

яз

 

 

 

8 5*

и н т е р в а л е , %

н

 

 

 

 

и

 

хет н %,

« Ш

 

 

ток г

вое

 

£ га

 

 

 

 

 

 

Оо

 

 

ан

мея

 

тн иня

_ СО

 

 

 

и iZ,

 

 

актобараН

!веендерСр ч,янн

J

ициффэоКе 1возьлопсиа

и 3

котус

1иледен

2 о

 

 

 

 

§ о

 

 

 

 

 

 

§ н

 

 

 

 

 

 

3 У

 

 

 

 

 

 

£ 5*

 

 

 

 

 

 

S §

 

 

470

14

95—97

0,05

90—95 80—85

1110

 

0,02

1010*

 

 

 

0,02

93—98 80—85

2315

 

 

 

0,01

94—99 85—93

* Н а р а б о т к а на о т к а з в р а б о т е п у л ь п о п р о в о д о в о п р е д е л е н а п о о гр а н и ч е н н о м у к о л и ч е с т в у { б — 7 ) н а р а б о т о к м е ж д у о т к а з а м и .

Т а б л и ц а 52 Характеристика системы гидротранспорта хвостов по коллекторной схеме

Т и п и к о л и ч е с т в о г р у н т о в ы х н а с о с о в

Ко л н ч е с т -

во п у л ь ­

М а г и с т р а л ь н ы й п у л ь п о п р о в о д

п о н а с о с ­

 

 

 

н ы х с т а н ­ П у л ь п о н а « .о с -

П у л ь п о н а с о с ­

 

ц и й

н а я (п е р в а я )

н а я (в т о р а я )

 

 

Д и а м е т р н к о л и ч е с т в о з а п о р н о й а р м а т у р ы

П у л ь п о н а ­

П у л ь п о н а -

с о с н а я

с о с и а я

(п е р в а я )

( в т о р а я )

Три нитки труб диаме­

2

28Гр-8Т

20Гр-8Т

1000 мм

800

мм

тром 1000 мм и длиной

 

 

В шт.

 

6

шт.

3300 м

 

4 шт.

11 шт.

1000 мм

 

 

 

 

 

15

шт.

 

 

 

 

Т а б л и ц а

53

Характеристика системы гидротранспорта хвостов по блочной схеме

 

 

Т и п и к о л и ч е с т в о г р у н т о в ы х

 

 

н а с о с о в

 

К о л и ч е с т ­

 

 

М а г и с т р а л ь н ы й п у л ь п о п р о в о д

во п у л ь п о ­

 

 

н а с о с н ы х

 

 

 

П у л ь п о н а с о с ­

П у л ь п о и а с о с -

 

с т а н ц и й

 

н а я (п е р в а я )

н а я ( в т о р а я )

 

 

 

 

с т а н ц и я

с т а н ц и я

Д и а м е т р и к о л и ч е с т в о з а п о р н о й а р м а т у р ы

П у л ь п о н а ­

П у л ь п о н а ­

с о с н а я

с о с н а я

( п е р в а я )

( в т о р а я )

с т а н ц и я

с т а н ц и я

Четыре нитки труб диа­

2

28 Гр-8Т

20

Гр-8Т

.Нет

Нет

метром 1000 мм и дли­

 

4 шт.

8

шт.

 

 

ной 3300 м

 

 

 

 

 

 

122

вод пульпы к любому насосу. На коллекторе устанавливают за­ движки для отключения насосов (для ремонта или резерва). Раз­ мещение и количество задвижек принято из условия возможности ремонта их без остановки системы гидротранспорта хвостов.

Рис.

40. Коллекторная

схема соединений

насосов

 

 

пульпонасосных станций:

 

 

1—4 — насосы

28Гр-8Т; 5—10— насосы 20Гр-8Т;

11 — обрат­

ные

клапаны;

12

— задвижки; А — первая

пульпонасосная

 

станция, Б

— вторая

пульпонасосная

станция

Между первой и второй пульпонасосньши станциями прокла­

дываются три пульповода (два рабочих и один резервный)

диа­

метром 1000 мм.

 

 

 

 

 

По блочной схеме в пер­

 

 

 

 

вой пульпонасосной станции

 

 

 

 

установлены четыре

грунто­

 

 

 

 

вых

насоса 28 Гр-8Т, из ко­

 

 

 

 

торых два

рабочих.

Во вто­

 

 

 

 

рой

пульпонасосной

стан­

 

 

 

 

ции

установлены

восемь

 

 

 

 

насосов 20 Гр-8Т, из кото­

 

 

 

 

рых четыре рабочих.

 

 

 

 

 

Пульпонасосные станции

 

 

 

 

соединены четырьмя пульпо­

Рис. 41. Блочная схема соединения насо­

водами диаметром 1000 мм,

сов

пульпонасосных станций:

 

из них два

рабочих

и два

1—4 _ насосы

28Гр-8Т; 5—12 — насосы

20Гр-8Т;

А — первая пульпонасосная

станция; Б — вторая

резервных.

В этом

случае

 

пульпонасосная

станция

 

имеет место обычное соеди­ нение насосов станций. По этой схеме два блока насосов нахо­

дятся в работе, а два в резерве или ремонте. Такое соединение насосов и пульповодов не дает возможности работать любыми насосами в любые пульповоды, как при коллекторной схеме.

123

Ниже изложена методика расчета сравнительной надежности работы системы гидротранспорта хвостов для схем коллекторного

иблочного соединения оборудования в пульпонасосных станциях.

Втабл. 54 приведены ориентировочные оценки характеристик надежности оборудования и арматуры пульпонасосных станций, полученные в результате обобщения и анализа отчетных данных обогатительных фабрик и исследований, выполненных на Алма-

лыкско.м ГОКе.

 

 

 

Т а б л и ц а

54

Ориентировочные оценки характеристик надежности оборудования и арматуры

пульпонасосных станций

 

 

 

 

Оборудование и арматура пульпонасосиых

 

 

станций

 

 

Наименование и размерность характеристик

Грунтовый

Грунтовый

Задвижка

Обратный

 

клапан

 

насос

насос

диаметром

диаметром

 

28Гр*8Т

20Г р-8Т

1000 мм

1000

мм

Тх—наработка на отказ, ч .......................

500

500

1000,0

1500

7Д—среднее время восстановления, ч . .

24

24

8

8

/( т „ —коэффициент технического нспользо-

95,3

95,3

99,0

99,0

н и я .....................................................

При расчете надежности работы системы гидротранспорта сде­ ланы следующие допущения:

время безотказной работы и время восстановления имеют экс­ поненциальное распределение;

пульповоды приняты абсолютно надежными. В этом случае на­ дежность коллекторной схемы определяется надежностью насосов, задвижек и обратных клапанов, а надежность блочной схемы — надежностью работы насосов. При определении надежности не рассматриваются характеристики ремонтопригодности и долго­ вечности.

Численные значения оценок характеристик надежности позво­ ляют в первую очередь провести сравнение различных схем соеди­ нения оборудования. При расчете принимается, что резервирова­ ние рабочих аппаратов осуществляется методом постоянного ре­ зервирования (нагруженный резерв), а не резервирование заме­ щением, что имеет место на самом деле. Если принять схему ре­ зервирования с замещением, расчет варианта коллекторного соеди­ нения трудно выполним, так как в этом случае потребуется введе­ ние понятий индикаторно-переключающих устройств и потерь времени на переключения. При принятом методе расчета все пере­ ключающие устройства рассматриваются как постоянно действую­ щие элементы.

При таком подходе при коллекторном варианте схемы опреде­ ляется надежность работы первой пульпонасосной станции (пер­

124

вая подсистема), потом — второй пульпонасосной станции (вторая подсистема) и затем всей системы.

Сравнение надежности ведется только по коэффициенту техни­ ческого использования (Кт. и), который определяет в процентах от­ ношение продолжительности безотказной работы за установлен­ ный период эксплуатации к сумме времени безотказной работы и времени восстановления.

Расчет надежности коллекторного варианта включает в себя прежде всего определение надежности работы блока: насос — группа последовательно включенных задвижек и обратных клапа­ нов. В зависимости от производственной ситуации количество за­ движек и обратных клапанов, приходящихся в среднем на один насос, будет различным. При расчете принимается схема включе­ ния 8 единиц запорной арматуры на один работающий насос.

Если принять Кт. и насоса равным 0,95, и К'т . п задвижки — 0,99,

то коэффициент технического

использования блока АГТ. и—i опреде­

ляется по формуле

 

 

 

Кт. н-1 = Кт. .. ■(Кг. „)" = 0,95 • 0,99* =

0,874.

(70)

Коэффициент технического

использования

устройств

первой

пульпонасосной станции Кт.п- 2 можно определить [41] при режиме

работы — два рабочих (п)

и

два резервных (/и)

насоса 28 Гр-8Т

при их общем количестве

(п + т),

равном четыре,

по формуле

 

КТ. „-2 = 2 Кт.

=

6Кт.

- 8Кт. „_1 +

зК\. и-> .

(71)

х = п

 

 

 

 

 

Подставив значение /Ст. н—i= 0,874, получим: Кт. п-2 = 0,99. Коэффи­ циент технического использования устройств второй пульпопасоснон станции Кт. п-з при режиме работы четыре рабочих (п) и два резервных (т) насоса 20 Гр-8Т при их общем количестве (/г+ /л), равном шести, можно определить по формуле

Кг. н—з = j ] Кт.

= 15Кт4. „-1 - 24Кт5. „-1 + ЮКт. „-1 • (72)

х = п

 

При Кт. и-1 = 0,874

получим Кт. и-з= 0,97.

Коэффициент технического использования устройств обеих насос­ ных станций Кт. и-4 можно определить по формуле

Кт. и—4 = Кт. и—2 Кт. и—з — 0,99 ■0,97 = 0,96.

Таким образом, надежность работы коллекторной системы сое­ динения оборудования определяется коэффициентом технического использования, равным 0,96.

Принимая во внимание, что при блочном варианте системы гидротранспорта запорная арматура отсутствует, надежность си­ стемы определяется надежностью работы только насосов.

125

Надежность блока насос-— насос равна Ат. „_5 = Кг. „ = 0,95-0,95 = 0,902.

Надежность блочной системы рассматривается как надежность системы элементов с общим резервированием, когда предусмотре­

ны две подсистемы рабочие (п) и две резервные

(т)

при общем

их количестве (п + т) четыре.

 

 

 

 

 

 

Надежность такой системы определяется [41] по формуле

 

 

Ат. и—6 =

Ат. II—5 = 6Ат. и—5 — 8А’т. н—5 +

ЗАт. н—5 ,

(73)

 

 

х = п

 

 

 

 

 

 

 

при Ат. н-5 = 0,902 получим Ат. п-б= 0,996.

 

оказывается менее

Коллекторная

схема соединения

насосов

надежной. Коэффициент технического использования

коллектор­

ной схемы на 4% ниже,

чем блочной.

Из

этого вытекает,

что

вследствие недостаточной

надежности

системы

гидротранспорта

хвостов

при коллекторной

схеме соединения

насосов

возникают

потери

рабочего

времени

обогатительной

фабрики в

количестве

4% годового календарного фонда времени, или около 350 ч в год. Повышение надежности работы пульпонасосных станций не об­ ходится бесплатно. Сметно-финансовые расчеты показывают, что капитальные затраты по блочной схеме больше на 258 тыс. р, или в расчете на 1 % повышения коэффициента технического использо­

вания приходится около 65 тыс. р.

С другой стороны, простой обогатительной фабрики вследствие недостаточной надежности в работе хвостового хозяйства приводит

к снижению производства концентратов и доходов от его реали­ зации на сумму не менее 8 млн. р. в год, или в расчете на 1°/о повышения надежности — 2 млн. р.

ГЛАВА V

НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НАДЕЖНОСТИ

§ 1. Расчет необходимого количества запасных частей для оборудования с использованием

характеристик надежности

При работе на обогатительных фабриках большого количества однотипного оборудования (мельниц, флотационных машин, маг­ нитных сепараторов, насосов и др.) необходимое количество за­ пасных частей для той или иной машины может быть рассчита­ но па основе характеристик надежности.

Ниже описывается метод такого расчета на примере потребно­ сти импеллеров для флотационных машин ФМ-2,5 на Ново-Узлов- ской ЦОФ [52].

Для расчета количества запасных импеллеров к флотационным машинам необходимо определить среднюю наработку этих узлов от установки до замены (в случае, когда узел после замены не восстанавливается).

Импеллеры на этой обогатительной фабрике не подлежат по­ вторному использованию, поэтому наработку на отказ можно считать сроком их службы.

Для ’определения срока службы детали необходимо календар­ ное время ее работы перевести в машинное, которое определяется по формуле

 

= КсЫЧсДД<пМв,

(74)

где

Кем — количество смен в сутки;

 

Ча — продолжительность смены; Д с — среднее количество рабочих дней в месяце;

Кп.ы.п. — коэффициент использования машинного времени. Норма расхода запасных частей на машину в год определяется

по формуле

 

 

12/<“ п,о д

(75)

 

п

 

с р

 

где

п0д — количество однотипных деталей в машине;

 

 

tcp — срок службы детали, который для невосстанавливае-

 

мых деталей равен наработке на отказ.*

 

■”

Для футеровок мельниц рекомендуется г'ср брать равным

гарантирован­

ной наработке до отказа.

127

Наработка на отказ Т\ и среднее квадратическое отклонение от определяются по формулам

 

ЪпцТц

(76)

 

"Zrni

 

 

а =

2/и/П,- — Т Т

(77)

Для определения Т\ и а календарное время работы импеллера пересчитывается в машино-часы по формуле (74) и составляется вариационный ряд в порядке возрастания наработок на отказ

(табл. 55).

 

 

Таблица для расчета Тх и с

Т а б л и ц а 55

 

 

 

т е р в а л а

 

Ч а с т о т а пгi.

О

mi TU

m l T U

 

т'и

С е р е д и н а и н ­

 

 

 

 

 

2250

 

4

50625- Ю'-2

9-Юз

2027-10*

2750

 

8

75625-102

22Юз

605-105

3250

 

15

105625-102

487,5-102

15843-10*

3750

 

17

140625-102

60-Юз

205-Юз

4250

 

28

180625-102

119-103

3251,2-lO5-

4750

 

31

224625-102

147,3- Юз

6994,4-105

5250

 

23

275625-102

120,7-10з

5339,4-105

5750

 

18

300625-102

103,5- Юз

5411,2-105

6250

 

11

390625-102

68,8- Юз

4296,9-105

6750

 

5

455625-102

33,7-Юз

2078,1-105

 

 

2/л,-= 159

 

2ni[Tu =732 750

2/л,-Г,2,=31815,5-10'

Весь диапазон значений наработок разбит на 10 интервалов.

Далее

подсчитывается

частота

деталей,

имеющих наработку в

пределах каждого интервала.

 

(76)

и (77), получим:

Произведя вычисления по формулам

Т1=4608 ч; а=1061 ч.

 

 

 

 

Вероятность безотказной работы импеллера в зависимости от наработки на отказ подчиняется нормальному (усеченному) зако­ ну распределения, так как отказы происходят в основном в ре­ зультате постепенного износа. Вероятность безотказной работы при усеченном нормальном законе распределения выражается за­ висимостью [43]

Р(/) =

(78)

 

<4

128

rj> ^

При t0> 3 o отношения — , — практически не отличаются от

А) °0

единицы, тогда формулу (78) можно преобразовать:

Р ( 0 =

(79)

Подставив значения Г] и о, получим:

Р (0 = 0,5 [1 + Ф (4,343 — 0,0009420],

где

 

 

 

 

_1_

t

х*_

dx.

 

 

 

 

 

ф(0

I" е 2

 

 

 

 

 

 

У

о

 

 

 

 

Для

построения кривой

P (t) — вероятности безотказной рабо­

ты — составляется табл. 56.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 56

Таблица для расчета вероятности безотказной работы импеллеров

 

Время,

t

(4 ,3 - 1 3 — 0 ,0 0 0 9 4 2 0

 

Ф ( о

1 + Ф ( 0

 

Р (0

2250

 

2

,2 2

 

0

,9 7 5

1 ,975

 

0 ,9 8 7

2750

 

1,75

 

0

,9 2 0

1 ,920

 

0 ,9 5 9

3250

 

1 ,2 8

 

0

,7 9 9

1,799

 

0 ,8 9 9

3750

 

0

,8 1

 

0 ,5 8 2

1,582

 

0 ,7 9 1

4250

 

0

,3 3

 

0

,2 5 8

1 ,2 5 8

'

0 ,6 2 9

4750

 

— 0 ,1 3

 

— 0 ,1 0 3

0 ,8 9 7

 

0 ,4 4 8

5250

 

— 0 ,6 0

 

— 0 ,4 5 1

0 ,5 4 9

 

0 ,2 7 8

5750

 

— 0

, 9 8

 

— 0 ,6 7 2

0 ,3 2 8

 

0 ,1 6 4

6250

 

— 1 ,4 5

 

— 0 ,8 5 3

0 ,1 4 7

 

0 ,0 7 3

6750

 

— 2,01

 

— 0 ,9 5 5

0 ,0 4 5

 

0 ,0 2 2

Зависимость вероятности безотказной работы импеллера от ве­ личины наработки показана на рис. 42.

Для оценки полученного срока службы необходимо определить точность вычисления е:

 

 

b = ta-

^

,

(80)

 

 

 

у т

\

где

ta — коэффициент, который

находится

из таблицы распреде­

 

ления Стыодента (входами в эту таблицу являются чис­

По

ло т и доверительная вероятность а).-

таблице при

/п = 159, задаваясь

а = 0,9,

находим: 4=1,65, за­

тем по формуле

(80) определяется:

е=139 ч. Таким образом, верх-

129

ннй и нижний пределы для среднего срока службы /ср соответст­ венно равны

/срл[ = Тг — е = 4608 — 139 = 4468 ч, ^сР. в = 7\ + е = 4608 + 139 = 4747 ч.

Годовая норма расхода импеллеров яср на Ново-Узловской ЦОФ (32 камеры) по формуле (75) составит 37 (/(" =440 ч; при

трехсменной работе по 7 ч Лимв= 0,7).

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как в формулу

(75)

входит средний срок службы детали,

то

вероятность

безотказной

работы

импеллера

будет

равна

0,5

 

 

 

 

 

(см. рис. 42).

Это

значит,

что

50

 

 

 

 

 

из

100 импеллеров

выйдут

 

из

строя

 

 

 

 

 

раньше установленного срока, а остав­

0.8

 

 

 

 

шиеся 50 будут

работать дольше. По­

 

 

 

 

 

этому

после

определения

 

среднего

о,в

 

 

 

 

количества запасных деталей по фор­

Ofi

 

14

 

 

муле (75)

необходимо

найти

гаранти­

 

 

 

рованный

коэффициент

запаса.

 

При

 

1 \

 

 

 

 

 

1

\

 

коэффициенте,

равном

единице,

веро­

0,2

 

1

^

 

ятность

удовлетворения потребности

 

 

 

 

 

 

1

 

 

в запасных частях равна 50%.

 

 

 

 

\tcp

 

 

При величине коэффициента запаса

2250 3250

0250 5250 6250

t,4

больше единицы вероятность удовле­

Рис.

42. Кривая

зависимости

творения потребности резко возрас­

вероятности

безотказной

ра­

тает.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

боты

импеллеров от наработки

 

Для определения гарантированного

 

на отказ

 

коэффициента запаса обозначим через

 

 

 

 

па

количество

запчастей

с вероят­

ностью а, которого с заданной вероятностью достаточно для бес­ перебойной работы оборудования:

а = Вер. <

па) ,

 

(81)

где т — случайное число

отказов

за

определенный

промежуток

времени.

 

 

 

 

запаса

примем, что

Для упрощенного расчета коэффициента

распределение числа т отказов подчиняется

закону

Пуассона.

Тогда уравнение (81) можно преобразовать:

 

 

 

 

“а

 

 

 

(82)

 

 

п"1е "ср

 

-

S

т\

СР

 

 

где яср — находится по уравнению

(75).

количества запасных

Для определения вероятностного

расчета

частей можно воспользоваться таблицей (для ^—30), составленной по формулам

Р =

Хте- "1

(83)

 

т\

 

130

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ