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

нам*; а—среднее квадратическое отклонение наработки на отказ, ч. Потери рабочего времени па отказы определяются по формуле

Потери рабочего времени на годовом интервале времени ука­ заны в табл .18.

Характеристики надежности работы подбункерного узла име­ ют следующие средние оценки: интенсивность отказов составляет

одновременной выдачи руды из всех отверстий бункера для обес­ печения непрерывного вертикального перемещения руды по всему фронту бункера. В этом случае отказы будут вызываться только механическими неполадками.

§ 4. Стержневые и шаровые мельницы

Исследование надежности работы стержневых и шаровых мель­ ниц выполнено на примере эксплуатации их на обогатительных фабриках ЮГОК-2 и НКГОК. На ЮГОК питание стержневой мельницы МСЦ-32-45 осуществляется рудой крупностью 5— 25% класса +25 мм. Разгрузка стержневой мельницы (содержа­ ние класса 0,074 мм около 20%) поступает на магнитную сепа­ рацию. Промпродукт магнитной сепарации подается в шаровую мельницу МШР-36-40, работающую в замкнутом цикле с гидро­ циклонами и магнитными сепараторами. Промпродукт второй ста­ дии обогащения подается в шаровую мельницу МШР-36-40, так­ же работающую в замкнутом цикле с гидроциклонами и магнит­ ными сепараторами. На НКГОК стержневая мельница МСЦ-32-45

* Г н е д е н к о Б. В. и др. Математические методы в теории надежности. М„ «Наука», 1965, Таблица 3 приложения. Если подходить более строго, в при­ веденной формуле вместо 74 должно быть 744-7% Учитывая, что 74<С74, 7% можно опустить.

71

и шаровая МШР-36-40 первой стадии измельчения работают в полуоткрытом цикле с классификатором, мельницы МШР-36-40 второй и третьей стадии измельчения работают в замкнутом цик­ ле с гидроциклонами.

Время безотказной работы машин вследствие износовых отка­ зов подчиняется нормальному закону распределения, а вследст­ вие внезапных отказов — экспоненциальному. Суммарный закон распределения времени безотказной работы мельниц должен представлять композицию экспоненциального распределения, опре­ деляющего внезапные отказы, и нормального распределения, определяющего износовые отказы. Однако в связи с тем, что ра­ ботоспособность мельниц определяется исправностью большого количества отдельных узлов, а также вследствие «эффекта пере­ мешивания» системы ремонтного обслуживания предполагается, что нормальный закон распределения износовых отказов также преобразуется в экспоненциальный, и суммарный закон распреде­ ления представляет собой композицию двух экспоненциальных распределении [5, 7, 8, 40].

Для времени восстановления также справедливы соображения об экспоненциальности распределения. Отказы мельниц, как пра­ вило, носят кратковременный характер. Причины вывода обору­ дования из строя на длительный промежуток времени возникают редко. Это справедливо как для профилактических остановок (например, загрузка стержней, подтягивание болтов), так и для отказов, требующих ремонта. Экспериментальные данные под­ тверждают это.

На рис. 19 приведены экспериментальные кривые нарастания количества отказов стержневых и шаровых мельниц в условиях ЮГОК-2 и НКГОК на протяжении 80—96 суток. Кривые показы­ вают, что нарастание количества отказов имеет стационарный ха­ рактер и интенсивность их является практически постоянной вели­ чиной. Согласно теореме В. Смита [11], экспериментальные кри­ вые потока отказов, подчиняющиеся уравнению прямой линии, ха­ рактерны для потока с экспоненциальным распределением време­ ни безотказной работы.

На рис. 19 изображены также экспериментальные кривые нара­ стания количества простоев отделения измельчения, которые учи­ тывают остановки отделения в связи с отказом мельниц, а также из-за отсутствия руды, воды и т. п. Более 50% простоев измельчнтельного отделения вызвано неполадками и отказами мельниц. Из этого следует, что повышение надежности работы мельниц является одним из главных факторов увеличения коэффициента техниче­ ского использования оборудования на обогатительных фабриках.

Количественные оценки характеристик надежности работы мельниц приведены в табл. 19. Максимальная наработка на отказ составляет у шаровых мельниц на НКГОК 74,1 ч, минимальная у стержневых мельниц на ЮГОК-2 20,8 ч. Среднее время восстанов­ ления колеблется от 0,6 ч па ЮГОК-2 до 2,2 ч па НКГОКСле­

72

дует отметить, что при практически одинаковом коэффициенте технического использования мельниц остальные характеристики надежности мельниц существенно различаются. Наработка па от­ каз мельниц ЮГОК-2 в 1,5—3 раза меньше, чем мельниц НКГОК, а среднее время восстановления соответственно в 2—3,5 раза меньше.

Рис. 19. Экспериментальные кривые потока отказов и кумулятивные кривые распределения отказов мельниц:

к а з ы с т е р ж н е в ы х м е л ы ш ц ; в — к у м у л я т и в н ы е к р и в ы е р а с п р е д е л е н и я в р е м е н и б е з о т к а з ­

г — к у м у л я т и в н ы е к р и в ы е р а с п р е д е л е н и я в р е м е н и в о с с т а н о в л е н и я ; I — Н К Г О К , ш а р о в ы е м е л ь н и ц ы ; 2 — Н К Г О К , с т е р ж н е в ы е м е л ь н и ц ы ; 3 — Ю Г О К , ш а р о в ы е м е л ь н и ц ы ; •/ — Ю Г О К .

с т е р ж н е в ы е

Эти различия объясняются следующими причинами: во-первых, мельницы ЮГОК-2 перерабатывают более крепкие руды и имеют меньшее заполнение рабочего объема, во-вторых, к работе мель­ ниц ЮГОК-2 предъявляются более жесткие требования в связи с непосредственной подачей слива мельниц на магнитные сепара­ торы*. Это объясняется также системой организации ремонтного и технического обслуживания мелышц: на НКГОК. мельницы для ремонта останавливают реже и на более длительные промежутки времени, в то время как па ЮГОК-2 остановки производятся чаще, но па более короткие промежутки времени. Различия в организа­ ции обслуживания и ремонта особенно заметны при анализе влия-

* В количество отказоз мельниц включены неполадки, связанные с бута­

рой мельницы.

73

Т а б л и ц а 19

Оценки характеристик надежности работы стержневых и шаровых мельниц

ния различных причин на величину наработки, а также па интен­ сивность и продолжительность отказов (табл. 20). Разброс в ха­ рактеристиках надежности работы мельниц па обогатительных

Т а б л и ц а 20

Влияние различных причин на интенсивность и продолжительность отказов мельниц

фабриках одного бассейна указывает на наличие определенных резервов.

Шаровые мельницы имеют оценки надежности более высокие по сравнению со стержневыми. В частности, коэффициент техни­ ческого использования шаровых мельниц составляет 97,1—97,6%

74

против 96,5—96,7% У стержневых. Несмотря на высокий коэффи­ циент технического использования, считать надежность работы мельниц высокой нельзя ввиду малой наработки на отказ и низ­ кой вероятности безотказной работы. Остановки мельниц вслед­ ствие проведения планово-предупредительных ремонтов составляют около четверти общего количества отказов мельниц (табл. 20). Наибольшее количество остановок мельниц (более 80%) связано с операциями по подтяжке болтов и догрузке и переклассифика­ ции стержней. Несмотря на то что потери времени при этих оста­ новках не являются определяющими, потери в производительности и извлечении, вызываемые этими остановками, значительны ввиду их большого количества и большой продолжительности переход­ ных процессов, сопровождающих остановку и пуск секции. Глав­ ная задача повышения надежности мельниц заключается в сни­ жении параметра потока отказов и увеличении наработки на от­ каз. Анализ удельных наработок на отказ показывает (табл. 21), что элементом, значительно снижающим надежность работы мель­ ниц. является узел крепления,футеровки к барабану’"'.

Т а б л и ц а 21

Зависимость наработки на отказ мельниц от действия различных причин

В табл. 22 приведены данные, характеризующие надежность работы секции в целом. В этом случае учитываются все простои

•секции, вызванные неполадками в работе мельниц, смежного обо­ рудования, а.также отсутствием руды, воды и прочими причинами. Сравнение коэффициента технического использования мельниц с коэффициентами использования оборудования измельчительного отделения показывает, что вследствие отказов собственно мельниц теряется 2,0—3,5% времени при общей потере рабочего времени

4,0—5,5%.*

* Конструктивное решение этого узла должно обеспечивать наработку на

отказ не менее 200 ч.

75

Т а б л и ц а 22

Оценки характеристик эффективности работы измельчительного отделения

Это показывает, что критерии, используемые обычно для оцен­ ки безотказности, могут успешно использоваться для определения эффективности работы участков обогатительной фабрики. С их помощью можно исчерпывающе и точно охарактеризовать надеж­ ность работы фабрики.

В табл. 23 приведена структура интенсивности п продолжи­ тельности простоев измельчительного отделения на ЮГОК-2 с вы­ делением доли отказов собственно мельниц. Эти данные показы­ вают, что для обогатительных фабрик, имеющих коэффициент использования оборудования около 94%, потери рабочего време­

На рис. 19,0 и рис. 20, а в соответствии с уравнением экспонен­ циального закона по значениям наработки па отказ построены ку­ мулятивные кривые распределения времени безотказной работы,

76

которые представляют собой графики вероятности безотказной ра­ боты. Графики показаны на рис. 19, в в обычных координатах, на рис. 20, о — в координатах двойной логарифмической сетки. На ин­ тервале времени, равном значению наработки на отказ, вероят­ ность безотказной работы снижается до 36,8%.

Рис. 20. Кумулятивные кривые распределения отказов мелышц и простоев нзмельчнтельного отделения:

о — кривые распределения времени безотказной работы мелышц; б — кривые распреде­ ления времени восстановления мельниц: /— НКГОК, шаровые мельницы: 2— НКГОК, стер­

На рис. 20, в показана кумулятивная кривая распределения времени безотказной работы нзмельчнтельного отделения на ЮГОК-2. Кривая построена на основании экспериментальных данных и учитывает остановки мельниц, кроме остановок для подтягивания болтов и загрузки стержней. Анализ кривой пока­ зывает, что периоды работы нзмельчнтельного отделения имеют распределение, близкое к экспоненциальному.

Кумулятивные кривые распределения времени восстановления, построенные на основании экспериментальных данных, показаны

77

на рис. 19, г в обычных координатах и на рис. 20,6 в координатах двойной логарифмической сетки. Распределение времени восста­ новления подчинено экспоненциально-степенному закону при зна­ чениях показателя степени, равном 0,84 (а=40°) и 1,19 (а = 50%). Ломаные, определяющие вероятность продолжительности отказа мельниц, состоят из двух отрезков, что указывает на изменение параметров экспоненциально-степенного уравнения на интервале времени, соответствующем вероятности менее 20—30%.

Рис. 21. Частные кривые распределения продолжительности останоьок мель­ ниц при различных видах ремонтных и профилактических операций:

а — кривые распределения времени восстановления мельниц на ЮГОК-2 и б — кривые распределения времени восстановления на НКГОК; / — неисправности барабана; 2 — под­ тяжка болтов; 3 — загрузка и переклассификация стержней; в — кривые распределения продолжительности остановок мельниц на планово-предупредительных ремонтах

/ — ЮГОК-2; 2 — ИКГОК.

На рис. 20, г показана кумулятивная кривая распределения времени восстановления измельчительного отделения на ЮГОК-2. При построении кривой учтены остановки отделения, кроме оста­ новок мелы-шц для подтяжки болтов и загрузки стержней. Продол­ жительность периодов остановок имеет распределение, близкое к

экспоненциальному.

На рис. 21 показаны дифференциальные кривые распределения продолжительности времени остановок мельниц при различных видах профилактических и ремонтных операций. Графический анализ распределения продолжительности времени восстановле­ ния путем разложения его на составляющие части по видам ре­ монтных операций показывает, что продолжительность операций по загрузке стержней и продолжительность ППР имеют характер нормального распределения. Отказы, вызванные неисправностью' узлов барабана или необходимостью выполнения операций по под­

78

тяжке болтов, имеют экспоненциальный характер распределения. В условиях НКГОКа имеют место два вида ППР, резко различа­ ющихся средней продолжительностью времени простоя, вокруг ко­ торых происходит группировка продолжительности времени' восстановления как случайных величин. Операция загрузки стерж­ ней в условиях НКГОКа также состоит из двух видов работ: уда­ ление изношенных стержней и догрузка новых стержней, разли­ чающихся средним временем. По этой причине кривые, характе­ ризующие распределение времени продолжительности этих опе­ раций, имеют сложный вид и включают композицию двух распре­ делений.

В табл. 24 указаны ориентировочные* данные потерь рабочего времени за год, вызванные необходимостью выполнения операций

по загрузке стержней и подтяжке болтов, по сравнению с потеря­ ми рабочего времени вследствие планово-предупредительных ре­ монтов и общими потерями времени вследствие всех простоев. Из данных табл. 24 следует, что потери времени вследствие недо­ статочной надежности в работе мельниц являются основными по­ терями времени в работе фабрики. Потери времени на операциях по подтяжке болтов и переклассификации и догрузки стержней иногда достигают величины потерь времени вследствие плановопредупредительных ремонтов.

Для более точного определения количества отказов на большом интервале времени необходимо пользоваться ранее приведенной формулой (61), которая может быть использована также для под­ счета количества запасных узлов и количества отказов по той или иной причине. В этом случае в формулу должны подставляться значения частных наработок.

* Потери времени рассчитаны по средним значениям продолжительности периодов работы и отказов.

79

На основании анализа полученных оценок характеристик на­ дежности работы мельниц могут быть рекомендованы перспектив­ ные характеристики надежности для включения в ГОСТ па стерж­ невые и шаровые мельницы, а также разработаны нормативы по повышению коэффициента использования оборудования обогати­ тельных фабрик па ближайший период. Достижение характери­ стик, приведенных в табл. 25 п рекомендуемых для ГОСТа, воз­ можно при условии усовершенствования узла крепления футеров­ ки к барабану п повышения качества стержней, позволяющего снизить их расход п частоту их загрузки.

Т а б л и ц а 25

Перспективные характеристики надежности мельниц* (к проекту ГОСТ)

надо отметить, что время безотказной работы мельниц имеет рас­ пределение, близкое к экспоненциальному, а время восстановле­ ния— экспоненциально-степенное. Поток отказов имеет стационар­ ный характер, а интенсивность отказов является практически по­ стоянной величиной.

Надежность работы мельниц характеризуется следующими оценками соответственно для стержневых и шаровых мельниц: на­ работка на отказ 20—35 ч и 24—74 ч; коэффициент технического использования 96,5% и 97,5%, вероятность безотказной работы на интервале 8 ч 60—75% и 65—85%■ Сравнение характеристик пока­ зывает, что надежность стержневых мельниц ниже, чем шаровых; наработка на отказ ниже на 16—50%, коэффициент технического использования ниже на 0,6—0,9%. Более низкая надежность стер­ жневых мельниц объясняется увеличенным количеством отказов вследствие неисправности барабана и привода мельницы и оста­ новками для переклассификации и догрузки стержней.

Эффективность использования оборудования корпуса обога­ щения во времени в значительной степени определяется надеж­ ностью работы мельниц: в общем количестве простоев корпуса 60—70% вызвано отказами мельниц, потери времени вследствие отказов мельниц составляют 65—80% общих потерь рабочего времени.

80