Мониторинг и диагностика электрических машин переменного тока в алмазодобывающей промышленности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.01, кандидат технических наук Гусев, Валерий Вадимович

• Гусев, Валерий Вадимович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гусев, Валерий Вадимович

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. МОНИТОРИНГ И ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА КАК ОСНОВА УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ.

2.1. Роль диагностики и мониторинга в обеспечении эксплуатационной надежности.

2.2. Существующие методы и средства оценки фактического состояния электрических машин.

2.3. Методы обеспечения ремонта электрических машин в процессе эксплуатации.

2.3.1. Задачи и содержание технического обслуживания и ремонта.

2.3.2. Стратегии технического обслуживания и ремонта.

2.4. Диагностическое обслуживание и мониторинг в алмазодобывающей промышленности.

2.5. Анализ методов расчета показателей надежности электрических машин.

2.6. Концепция системного анализа в исследовании эксплуатационной надежности электрических машин.

2.7. Постановка задач исследования.

2.8. Выводы.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН.

3.1. Структурная модель системного анализа по совершенствованию оценки качественных показателей электрических машин.

3.2. Оценка иерархической структуры дерева целей.

3.3. Выбор номенклатуры показателей для оценки эффективности эксплуатации электрических машин.

3.4. Математическая обработка экспериментальных данных.

3.4.1. Система исследования процесса функционирования электрических машин на основе использования диагностической информации.

3.4.2. Оценка эксплуатационно-восстановительных работ.

3.4.3. Оценка уровня надежности резервных синхронных машин при контроле их технического состояния.

3.5.Вывод ы.

4. ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ВЕРОЯТНОСТНО-СТАТИСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ.

4.1. Формирование исходного массива данных по надежности для статистического анализа.

4.2. Принципы цензурирования данных при эксплуатации подконтрольных электрических машин.

4.3. Разработка математической модели оценки эксплуатационной надежности электрических машин с учетом произвольных отказов и цензурирования.

4.4. Оценивание параметров выборочной совокупности наработок до отказа и цензурирования в математической модели.

4.5. Синтез программной реализации математической модели оценки надежности электрических машин по эксплуатационным данным.

4.6. Исследование чувствительности математической модели оценки надежности электрических машин к изменению исходных данных.

4.7. Оценка и анализ надежности по данным эксплуатации.

4.7.1. Эксплуатационная надежность рудничного взрывозащищенного электрооборудования.

4.7.2. Эксплуатационная надежность электрических машин общепромышленного назначения.

4.8. Выводы.

5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН.

5.1. Основные направления по обеспечению эксплуатационной надежности.

5.2. Определение межремонтного периода на основе характеристик надежности.

5.3. Статистическая оценка межремонтного периода электрических машин.

5.4. Рекомендации по определению периодичности вибродиагностического контроля энергомеханического оборудования.

5.5. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Мониторинг и диагностика электрических машин переменного тока в алмазодобывающей промышленности»

Развитие подземного способа добычи полезных ископаемых в алмазодобывающем комплексе АК «АЛРОСА» в настоящее время идет по пути роста производственной мощности. Вместе с тем, поддержание высоких темпов развития горных работ ставит задачу дальнейшего обеспечения и сохранения надежности, качества эксплуатации и эффективности использования технических средств. Особое влияние на решение этой задачи оказывает эксплуатационная надежность электрических машин (ЭМ) переменного тока, являющихся основным элементом электропривода механизмов.

Эксплуатация ЭМ в алмазодобывающей промышленности связана с влиянием различных воздействующих факторов, как климатических, характерных для районов Крайнего Севера, так технологических, обусловленных условиями применения. В частности, ЭМ переменного тока, работающие в качестве приводов горно-шахтного оборудования, подвергаются комплексному воздействию тепла, вибрации, пыли, влаги и др. Так, колебания температуры воздуха в течение года в подземных выработках составляют от 6 до 15°С (на поверхности - от плюс 35 до минус 55°С), колебания значений относительной влажности - от 80 до 98% (на поверхности — от 22 до 100%), запыленности воздуха в подземных выработках — от 70 до 695 мг/м3.

Известны традиционные пути увеличения надежности и ресурса, такие как совершенствование конструкции и технологии изготовления отдельных элементов, резервирование механизмов, машин и оборудования, увеличение коэффициента запаса. Тем не менее, большие возможности в повышении эффективности технических средств и обеспечении надежности кроются в организации их эксплуатации и обслуживания по их действительному состоянию, а не по наработке или истекшему календарному времени. Одним из основных инструментов в решении поставленной задачи является широкое использование на всех стадиях жизненного цикла технических средств методов и средств технического диагностирования. Поэтому техническая диагностика становится своеобразным индикатором, а возможно и гарантом качества и надежности промышленного оборудования.

Научной основой оценки технического состояния посредством диагностического контроля являются исследования И. А. Биргера, Д.В. Гаскарова, В.В. Клюева, A.B. Мозгалевского, П.П. Пархоменко и др. [12, 49, 57, 74, 75, 99]. Значительный вклад в решение проблемы обеспечения необходимого уровня качества и надежности ЭМ внесли работы Э.К. Стрельбицкого, О.Д. Гольдберг, Ю.П. Похолкова, О.П. Муравлева и многих других [22-24, 81, 82, 58-61]. Их анализ позволяет сделать вывод, что надежность ЭМ, как показатель качества, в значительной степени зависит от их начальной надежности, принятой еще на этапе исследований, конструкторских расчетов и проектирования и обеспечивается в процессе их изготовления на основе правильного выбора технологии производства и контроля за качеством изготовления. Следовательно, задача сохранения и обеспечения конкретного уровня надежности ЭМ на этапе эксплуатации должна решаться с учетом применения технической диагностики и мониторинга, а также современных методов оценки показателей надежности.

Несмотря на ведущую роль показателей надежности, их использование для анализа и количественной оценки не нашло должного внимания в действующей системе эксплуатации и ремонта оборудования алмазодобывающей промышленности. До настоящего времени техническая диагностика является основным инструментарием в оценке технического состояния. Но насколько надежны подконтрольные объекты, какова их вероятность безотказной работы - этот вопрос остается открытым. Особенность заключается еще и в том, что надежность, как свойство ЭМ, нельзя измерить обычным для других характеристик или величин способом путем физических измерений с помощью измерительных приборов. Но ее можно количественно выражать на основе соответствующей теории - теории надежности, в основе которой лежит теория вероятности, позволяющая аналитически определить показатели надежности ЭМ, используя результаты технического диагностирования и систем наблюдений, являющихся функцией мониторинга. Все это указывает, что в настоящее время в алмазодобывающей промышленности пока отсутствуют апробированные методики, доведенные до алгоритма и программной реализации, позволяющие рассчитать и оценить показатели надежности.

В процессе принятия технических решений по обеспечению эффективной эксплуатации ЭМ учет всех возможных факторов практически вряд ли возможен. Однако, именно для обобщения широкого круга вопросов, взвешенного и всестороннего подхода в современной науке используется методология, получившая название системный анализ. Реализация принципов системного анализа позволяет найти оптимальные направления в обеспечении эффективности функционирования ЭМ на основании имеющихся данных эксплуатации, а также предоставляет возможность совершенствовать систему технической диагностики и технического обслуживания и ремонта (ТОиР) ЭМ. Формализация процедур заложенных в системном анализе, таких как экспертные оценки, представит дополнительную априорную информацию.

В задаче обеспечения надежности важное место отводится количественным методам, базирующимся на вероятностно-статистических методах оценивания. Вероятностно-статистические оценки дают приемлемые результаты, если обладают определенностью и однородностью информации. Однако, эксплуатационная информация представляет собой специфические выборки, основной особенностью которых является отсутствие сведений о моментах отказов части контролируемых объектов. Данное явление носит название цензурированные данные. Вместе с тем, цензурированные выборки известны априори и этим не следует пренебрегать для уточнения искомых оценок надежности.

В соответствии с указанными положениями актуальной является проблема эксплуатационной надежности ЭМ, а также исследование и реализация более совершенных методов ее обеспечения с учетом принятой концепции технического диагностирования в алмазодобывающей промышленности. Взаимодействие отмеченных аспектов обуславливает единство по эффективной эксплуатации ЭМ и обеспечивает возможность совершенствования системы ТОиР с учетом фактического состояния.

Таким образом, для определения рекомендаций по совершенствованию системы организации ТОиР на основе эксплуатационной надежности ЭМ с учетом результатов технического диагностирования и мониторинга, а также статистических данных наработок требуется осуществить комплекс исследовательских и прикладных работ применительно к конкретным ЭМ, задействованным в системе технологической добычи алмазоносного сырья.

Целью диссертационной работы является обеспечение эксплуатационной надежности электрических машин в алмазодобывающей промышленности на основе взаимодействия задач мониторинга и диагностического обследования с совершенствованием систем технического обслуживания и ремонта.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1. Рассмотреть концептуальные аспекты повышения эффективности функционирования ЭМ на основе системного анализа. Оценить влияние соотношения компонентов, составляющих систему повышения эффективности функционирования ЭМ, для формализованного принятия решения по обеспечению и сохранению надежности и качества эксплуатации ЭМ.

2. Произвести исследование и анализ информационного потенциала контролируемых параметров, полученных по результатам технического диагностирования и мониторинга.

3. Разработать математическую модель оценки эксплуатационной надежности ЭМ, учитывающую произвольные распределения до отказов и цензурированные данные.

4. Разработать алгоритмы расчета показателей надежности ЭМ, на основе которых создать программное обеспечение для ЭВМ.

5. Определить численные значения показателей эксплуатационной надежности ЭМ, используя статистические данные наработок и анализа отказов ЭМ по результатам диагностического контроля и мониторинга.

6. По результатам оценки показателей эксплуатационной надежности определить стратегию совершенствования системы ТОиР.

Объектом исследования диссертации является оценка эксплуатационной надежности ЭМ в алмазодобывающей промышленности.

Предметом исследования являются: методы и средства технического диагностирования и мониторинга ЭМ; принципы и методы совершенствования ТОиР; система, математическая модель и алгоритм, используемые для повышения эффективности функционирования ЭМ.

Методы решения задач.

В процессе исследования использовались методы системного анализа, теория электрических машин, теория вероятности, надежности, математической статистики, математического программирования, опыт эксплуатации и экспериментально-статистический анализ надежности, пакеты прикладных программ Word, Excel, MathCAD, Delphi, Диамант2 программное обеспечение по оценке надежности ЭМ по эксплуатационным данным.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем:

1. На основе системного анализа функционирования энергомеханического оборудования разработана методология, определяющая эффективность эксплуатации и обслуживания ЭМ и позволяющая рассматривать в полном единстве взаимосвязей оценку эксплуатационной надежности, систему технического диагностирования и мониторинга, и техническое обслуживание и ремонт.

2. Для эксплуатации ЭМ, являющихся электроприводом вентиляторов главного проветривания подземного рудника, обоснованы модели оценки технического ресурса и проведена оценка информативных данных, полученных по результатам мониторинга и диагностического контроля.

3. Разработана и апробирована оригинальная математическая модель оценки эксплуатационной надежности ЭМ, отличающаяся от существующих тем, что позволяет учитывать произвольные распределения до отказов и цензурированные данные, а также эксплуатационную информацию ограниченного объема.

4. Синтезирован алгоритм оценки эксплуатационной надежности ЭМ на основе разработанной автором математической модели, который направлен на значительное упрощение задачи оценки показателей надежности в процессе мониторинга и диагностирования ЭМ.

5. Разработаны модели эксплуатационной надежности рудничного взрывозащищенного электрооборудования, определенные на срезе эксплуатационной информации с учетом установления критерия оценки технического состояния посредством диагностического контроля.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Предложен формализованный инструмент определения и соизмерения коэффициентов относительной важности элементов иерархической древовидной структуры, что, в свою очередь, является ценным дополнением к техническим и должностным инструкциям, показывая персоналу возможные варианты развития событий в зависимости от предпринимаемых действий в ходе обеспечения эффективности функционирования ЭМ.

2. Разработана программа для ЭВМ, обеспечивающая определение показателей надежности ЭМ по эксплуатационной информации, что позволяет оперативно устанавливать вид закона надежности и получать оценку параметров этого закона на основе установления функциональных связей между исследуемыми факторами и наработкой ЭМ по результатам мониторинга и диагностирования.

3. Получены объективные показатели эксплуатационной надежности на основе многоаспектной оценки фактических данных эксплуатации и апостериорной информации диагностического обследования и мониторинга, которые отражают действительное состояние ЭМ на временных отрезках наработок в соответствии с влиянием воздействующих факторов, что позволят оценить эффективность эксплуатации ЭМ.

4. На основе фактических эксплуатационных показателей надежности ЭМ определены расчетные значения, устанавливающие график периодичности межремонтного периода обслуживаемого парка ЭМ в алмазодобывающей промышленности по действительному состоянию.

5. Предложены рекомендации по определению периодичности вибродиагностического контроля энергомеханического оборудования, сформулированные по результатам диагностических обследований и мониторинга технических средств, эксплуатируемых в алмазодобывающей промышленности.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

Методологические положения и принципы на основе системного анализа, определяющие эффективное функционирование ЭМ;

Математическая модель определения эксплуатационных показателей безотказности ЭМ, учитывающая произвольные распределения до отказов и цензурированные данные, в соответствии с результатами мониторинга и диагностики;

Алгоритм и программа для ЭВМ по оценке надежности ЭМ в эксплуатации, позволяющие проводить анализ показателей эксплуатационной надежности на основе установления функциональных связей между исследуемыми факторами и наработкой ЭМ по результатам диагностического обследования и мониторинга; Результаты исследования показателей эксплуатационной надежности ЭМ на основе итогов технического диагностирования и мониторинга, направленные на совершенствование ремонтно-обслуживающих воздействий.

Обоснованность и достоверность полученных научных результатов определяется корректным применением практически реализованных экспертных методик, основанных на положениях теории принятия решений; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований с фактическими данными, сформированных при диагностическом обслуживании оборудовании, большим объемом фактических данных промышленной эксплуатации ЭМ.

Реализация результатов работы. Результаты диссертации использованы и внедрены в ЗАО АК «АЛРОСА» и Светлинской ГЭС ОАО «Вилюйская ГЭС-3» для определения показателей эксплуатационной надежности электрооборудования, составления планов ТОиР, выработки рекомендаций по обеспечению эффективности эксплуатации и обслуживания ЭМ и определения стратегии технического диагностирования и мониторинга.

Апробация работы

Результаты проведенных исследований докладывались, обсуждались и получили одобрение на следующих конференциях:

Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии», (г. Томск, 2006-2010 гг.)

Международная научно-техническая конференция «Электромеханические преобразователи энергии» (г. Томск, 2007 г., 2009 г)

Региональная научно-практическая конференция посвященная 375-летию добровольного вхождения Якутии в состав Российского государства

Исторические корни и перспективы развития западного региона Якутии», (г. Мирный, 2007 г.)

Региональная научно-практическая конференция посвященная 85-летию образования Якутской автономии и 15-летию вступления конституции РС(Я) «Актуальные проблемы и тенденция развития Якутии на современном этапе», (г. Мирный, 2007 г.)

Всероссийская научно-техническая конференция «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования», (г. Томск, 2008г).

Международная научно-практическая конференция «Стабилизация экономического развития Российской Федерации», (г. Пенза, 2008 г.).

Всероссийская научная конференция молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации», (г. Новосибирск, 2008, 2009 гг.).

Всероссийская конференция «Молодежь и научно-технический прогресс в современном мире», (г. Мирный, 2009 г.).

Всероссийская научно-техническая конференция «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования», (г. Томск, 2010г.).

Публикации. По теме диссертационной работе опубликовано 17 печатных работ, среди которых 5 статей по списку ВАК, 1 статья в центральной печати, 11 докладов в материалах научно-практических конференций. Получено 1 свидетельство об официальной регистрация программы для ЭВМ "Программа оценки надежности электрических машин по эксплуатационным данным".

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает: оглавление; перечень сокращений; введения; четыре раздела; основные выводы; заключение; список использованной литературы и опубликованных научных работ автора; 10 приложений с актами внедрения результатов в эксплуатационную практику алмазодобывающей промышленности. Работа изложена на 165 страницах машинописного текста, включая приложение на 38 страницах, содержит 73 рисунка и 21 таблицу.

В первом разделе представлен обзор современного состояния теории и практики технического диагностирования и мониторинга ЭМ. Рассмотрены основные стратегии технического обслуживания и ремонта и сформулированы основные принципы и требования к обеспечению безотказности на этапе эксплуатации. Обоснован выбор методологии исследования — системный анализ. Раскрыто содержание этапов системного подхода для разработки системных методологических предпосылок, определяющих оптимальные пути управления эксплуатационной надежностью ЭМ. Сделан анализ системы диагностирования электроэнергетического оборудования в алмазодобывающей промышленности, в результате которого определена главная концепция с точки зрения реализации цели данного исследования.

Во втором разделе разработана методология обеспечения эффективности функционирования ЭМ. Сформировано дерево целей, в котором нашел отражение весь комплекс мероприятий по достижению требуемой цели. На основе экспертных оценок формализован процесс описания древовидной иерархической структуры, что позволило определить коэффициенты относительной важности, определяющие вклад каждого элемента дерева целей, что является значимым в условиях многокритериальности. По результатам выбора номенклатуры показателей на основе ранжирования данных экспертов определены количественные и качественные показатели, определяющие надежность ЭМ в ходе эксплуатации. В соответствии с принципами системного анализа в отношении ЭМ, являющихся электроприводом вентиляторов главного проветривания подземного рудника, обоснованы модели оценки технического ресурса и проведена оценка информативных данных, полученных по результатам технического диагностирования и эксплуатационных наблюдений.

В третьем разделе формализован процесс исследования технического состояния ЭМ в алмазодобывающем комплексе вероятностно-статистическим методом с учетом произвольных отказов и цензурирования. Разработана математическая модель оценки эксплуатационной надежности ЭМ. На основе математической модели разработана алгоритмическая модель программное обеспечение - «Оценка надежности электрических машин по эксплуатационным данным». Проведено статистическое моделирование для исследования границ применимости среднестатистических показателей предложенной математической модели. Выполнена обработка массивов статистической информации с помощью разработанного автором программы и получены' количественные значения показателей эксплуатационной ЭМ в алмазодобывающей промышленности.

В четвертом разделе определены основные направления по обеспечению эксплуатационной надежности ЭМ исходя из факта вероятностно-статистических характеристик надежности. По предложенным методическим рекомендациям представлены результаты расчетов, являющиеся основанием для установления графика периодичности межремонтного периода обслуживаемого парка ЭМ по действительному состоянию.

В заключении обсуждены итоги работы и сформулированы основные результаты выполненных научных исследований.

Автор выражает благодарность научному руководителю доктору технических наук, профессору Муравлеву О.П. за научные консультации и ценные замечания при выполнении диссертационной работы.

Заключение диссертации по теме «Электромеханика и электрические аппараты», Гусев, Валерий Вадимович

5.5. Выводы

1. Выполнено обоснование, что различия в условиях использования ЭМ в алмазодобывающей промышленности требуют индивидуального подхода к организации технического обслуживания и определению объема работ ремонтно-обслуживающих воздействий. Данный подход по ведению стратегии ТОиР должен опираться частично не на детерминированную систему плановопредупредительного ремонта, а на стохастическую систему, предусматривающую проведение ремонтно-обслуживающих воздействий в зависимости от состояния элементов ЭМ. Поэтому в случае, если не имеется явной точки перелома, т.е. симметричность функции распределения, определение периодичности и продолжительности ТОиР ЭМ может быть регламентировано из условия обеспечения наибольшей вероятности безотказного функционирования величиной, равной нижней границе доверительного интервала. С учетом последствий и критичности отказов, а также свойств и особенностей симметричных и асимметричных законов распределения, которым подчиняются наработки, стратегия межремонтного периода ЭМ должна исходить из факта вероятностно-статистических характеристик надежности.

2. Представлен подход, позволяющий решить задачи определения оптимальной периодичности замен отдельных элементов деталей, узлов и базирующийся на принципе расчета характерной точки перелома эмпирической характеристики интенсивности отказов. Поскольку возрастающая нагрузка на узлы и детали электрооборудования является случайной величиной, то выявление зоны резкого возрастания интенсивности отказов должно служить поводом для начала ремонтно-обслуживающих воздействий. Данная концепция позволяет обеспечить определенные эксплуатационно-технические параметры ЭМ, установленные технической документацией, с учетом определения фактических количественных характеристик по эксплуатационной надежности.

3. Получены расчетные значения, являющиеся основанием для установления графика периодичности межремонтного периода обслуживаемого парка ЭМ. Дифференцированное установление ремонта ЭМ с учетом их вероятностных характеристик становится исходным положением организационной основы структуры ремонтного цикла для предварительной оценки периодов ремонта и назначения нормативного ресурса. В рамках такого принципа обеспечивается поддержание высоких темпов развития горных работ, сохранение эксплуатационной надежности и эффективность использования технических средств. Особая актуальность данного подхода заключается в том, что это позволяет создавать комплексы по автоматизации управления ТОиР, которые в настоящее время являются все более значимыми в отношении снижении затрат при производстве продукции и эффективности работы предприятия.

4. Периодичность и точность измерения параметров вибрации, лежащих в основе оценки технического состояния ЭМ, диагностирования неисправностей и возможных причин их возникновения, оценки степени их опасности и прогнозирования развития, определяются, в первую очередь, спецификой оборудования, уровнем технологии ТО, квалификацией обслуживающего персонала и многими другими факторами, которые должны учитываться в каждом конкретном случае. Формальное использование предложенных рекомендаций может вызвать внезапные отказы технических средств, что неминуемо приведет к материальным и финансовым затратам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотрение и анализ материалов, представленных в диссертации, указывает на то, что решен комплекс научно-практических задач, заключающихся в получении объективных показателей эксплуатационной надежности ЭМ на основе многоаспектной оценки фактических данных эксплуатации и апостериорной информации диагностического обследования и мониторинга, позволяющие совершенствовать систему ТОиР. В диссертационной работе получены разработанные автором теоретические положения и практические рекомендации, имеющие существенное значение для алмазодобывающей промышленности. Проведенные теоретические исследования, математико-статистическая обработка данных по фактической наработке ЭМ и элементов электротехнических изделий горно-шахтного оборудования, а также внедрение разработанного программного обеспечения позволяют получить новые научные результаты. На основе глубокого анализа эксплуатационной информации были получены следующие основные научные и практические результаты:

1. Определена стратегическая концепция по обеспечению эффективности функционирования ЭМ. Основным содержанием концепции является обеспечение эксплуатационной надежности ЭМ в алмазодобывающей промышленности на основе взаимодействия задач мониторинга и диагностического обследования с совершенствованием систем технического обслуживания и ремонта. На стадии эксплуатации в условиях недостаточной информации исходных данных о надежности и их параметров оценку эксплуатационной надежности следует проводить с использованием теории цензурированных выборок. Совершенствование методов оценки эксплуатационной надежности ЭМ на основе указанной теории послужит инструментарием в процессе установки показателей надежности ЭМ.

2. Разработана методология определяющая эффективность функционирования ЭМ, разрешившая конкретизировать перечень элементов, определяющих эффективность эксплуатации и обслуживания ЭМ, и позволяющая рассматривать в полном единстве взаимосвязей оценку эксплуатационной надежности, систему технического диагностирования и мониторинга, и техническое обслуживание и ремонт.

3. Разработана математическая модель реального процесса функционирования узлов синхронных машин по результатам технического диагностирования и мониторинга. Численным моделированием статистических данных определена оптимальная периодичность и продолжительность технического обслуживания.

4. Обоснован процесс формирования эксплуатационного массива данных для статистического анализа надежности ЭМ и предложена схема натурного обследования технического состояния ЭМ на различных участках технологического процесса алмазодобычи, учитывающая ЦВ.

5. Разработана математическая модель оценки эксплуатационной надежности ЭМ, учитывающая произвольные распределения до отказов и цензурированные данные.

6. На основе математической модели синтезирована алгоритмическая модель и реализующее ее программное обеспечение. Программа позволяет оперативно исследовать влияние эксплуатационных и конструктивных факторов на показатели надежности ЭМ на основе установления функциональных связей между исследуемыми факторами и наработкой ЭМ по результатам мониторинга и диагностического обследования.

7. По результатам эксплуатационных наблюдений и итогам технического диагностирования и мониторинга проведено описание и анализ отказов с позиций условий их формирования и развития. Получены фактические количественные характеристики показателей эксплуатационной надежности, отражающие работоспособность ЭМ рудничного взрывозащищенного исполнения и общепромышленного назначения в алмазодобывающей промышленности. С учетом условий эксплуатаций ЭМ определены границы характеристики надежности. На основе объективных показателей надежности представлены адаптивные математические модели, дающие полное представление о свойстве безотказности рудничного электрооборудования. Классифицированы отказы ЭМ, изготовленных по серийному технологическому циклу, в зависимости от мощности и частоты вращения.

8. Разработана стратегия совершенствования системы организации ТОиР ЭМ по действительному состоянию и периодичности вибродиагностического контроля электромеханического оборудования.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АВПКО — анализ видов, последствий и критичности отказов АД - асинхронный двигатель ВЧ - высокочастотная вибрация ГВУ — главная вентиляторная установка

ИПИЖЦ - информационная поддержка жизненного цикла изделия ИС - индекс согласованности

ИЭТР - интерактивное электронное техническое руководство

КОВ - коэффициент относительной важности

НЧ - низкочастотная вибрация

ППР - планово-предупредительный ремонт

СА - системный анализ

САР - стратегия аварийных ремонтов

СД - синхронный двигатель

СРТС — стратегия ремонта по техническому состоянию

ТО - техническое обслуживание

ТОиР — техническое обслуживание и ремонт

ТР - текущий ремонт

ЦВ - цензурированная выборка

ЭМ - электрическая машина

ВМП - вентилятор местного проветривания

СВМ - (Condition Based Maintenance) - система профилактики, по состоянию объекта

ТВМ - (Time Based Maintenance) — система периодически проводимых профилактических работ

RCM - (Reliability Centered Maintenance) - система обслуживания по обоснованной надежности

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гусев, Валерий Вадимович, 2010 год

1. Аббасова Э.М. Анализ влияния частых пусков и переменных нагрузок на надежность работы электродвигателей высокого напряжения механизмов собственных нужд // Сб. научн. Трудов ВНИИЭ, 1980. № 59. С. 46-51.

2. Агапов A.C. Опыт применения некоторых методов статистической оценки надежности промышленных изделий. Л.: ЛДИТП, 1977. - 28 с.

3. Алексеев Б.А. Контроль состояния (диагностика) крупных силовых трансформаторов. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. - 216 с.

4. Анализ надежности технических систем по цензурированным выборкам / В.М. Скрипник, А.Е. Назин, Ю.Г. Приходько, Ю.Н. Благовещенский. -М.: Радио и связь, 1988. 184 с.

5. Антонов A.B. Системный анализ. — М.: Высш.шк., 2008. 454 с.

6. Аракелян В.Г. Цели, понятия и общие принципы диагностического контроля высоковольтного электротехнического оборудования // Электротехника. 2002. №5. С. 23-27.

7. Аронов И.З., Бурдасов Е.И. Методы обработки цензурированных данных о надежности. — М.: Знание, 1983. 108 с.

8. Аронов И.З., Бурдасов Е.И. Оценка надежности по результатам сокращенным испытаний. — М.: Издательство стандартов, 1987. 184 с.

9. Бабаев С.Г. Надежность нефтепромыслового оборудования. — М.: Недра, 1987.-264 с.

10. Баркова H.A. Введение в виброакустическую диагностику роторных машин и оборудования. СПб.: Изд. центр СПбГМТУ, 2003. - 160 с.

11. Беляев Ю.К. Статистические методы обработки неполных данных о надежности изделий. -М.: Знание, 1987. — 112 с.

12. Биргер И.А. Техническая диагностика. — М.: Машиностроение, 1978. 240 с.

13. Бородкин А.Ф., Воропаев В.И. Организация и экономика технического обслуживания шахтной аппаратуры. -М.: Недра, 1978. 139 с.

14. Боярский Э.А. Порядковые статистики. — М.: Издательство «Статистика», 1972. 117 с.

15. Буртаев Ю.Ф., Острейковский В.А. Статистический анализ надежности объектов по ограниченной информации. М.: Энергоатомиздат, 1995.-240 с.

16. Вайда Д. Исследования повреждений изоляции. Пер. с венг. под ред. Д. В. Разевига, М.: «Энергия», 1968. 400 с.

17. Варжапетян А.Г., Глущенко В.В., Глущенко П.В. Системность процессов создания и диагностики технических структур. — СПб.: Политехника, 2004.-186 с.

18. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Академия, 2003. - 576 с.

19. Волкова В.Н. Теория систем. М.: Высшая школа, 2006. - 511 с.

20. Герике Б.Л. Мониторинг и диагностика технического состояния машинных агрегатов. В 2-х ч. 4.1: Мониторинг технического состояния по параметрам вибрационных процессов / Кузбасс.гос.техн.ун-т. — Кемерово, 1999. -188 с.

21. Голубков Е.П. Использование системного анализа в принятии плановых решений. -М.: Экономика, 1982. — 160 с.

22. Гольдберг О.Д, Курбатова Г.С. Влияние условий эксплуатации на надежность асинхронных двигателей // Стандарты и качество. 1974. - №4. -С. 55-57.

23. Гольдберг О.Д. Надежность изоляции электрических машин. М.: Высш. шк., 1990.-250 с.

24. Гольдберг О.Д. Научные основы диагностики и управление качеством асинхронных двигателей // Электричество. — 1986. — №1. С. 20-22.

25. ГОСТ 16.504 81 Испытание и контроль качества продукции. Основные термины и определения. - Введ. 1981-08-12. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 1982.

26. ГОСТ 18322-78. Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения. — Введ. 1980-01-01. — М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 1991.

27. ГОСТ 19.701-90. Единая система программной документации. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Обозначения условные и правила выполнения. Введ. 1992-01-01. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 2001.

28. ГОСТ 27.002 89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. - Введ. 1990-01-07. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 2002.

29. ГОСТ 27.003 — 90. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности. Введ. 1992-01-01. — М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 2002.

30. ГОСТ 27.201 81 Надежность в технике. Оценка надежности при малом числе наблюдений с использованием дополнительной информации. Введ. 1992-01-01. -М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 2002.

31. ГОСТ 27.310 95. Надежность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения. - Введ. 1997-01-01. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2002.

32. Гроссов Л.Ф. Повышение эффективности эксплуатации и ремонта карьерных мобильных машин. — М.: Недра, 1983. 200 с.

33. Гусев В.В. Методологические предпосылки к оценке эксплуатационной надежности электрических машин // Известия Томского политехнического университета. 2008. - Т.313. - №4 - С. 110-114.

34. Гусев В.В. Показатели безотказности электрических машин в реальных условиях эксплуатации алмазодобывающего комплекса // Известия Томского политехнического университета. 2010 - Т. - №4 - С. 178-183.

35. Гусев В.В., Муравлев О.П., Шевчук В.П. Системный анализ эффективности функционирования электрических машин в горнодобывающем комплексе // Известия Томского политехнического университета. 2009. — Т.314.-№4-С. 74-78.

36. Гусев В.В., Шевчук В.П. Программа оценки надежности электрических машин по эксплуатационным данным. Авторское свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2009614199. Роспатент. Москва, 12.08. 2009.

37. Диллон Б., Сингх Ч. Инженерные методы обеспечения надежности систем. М.: Мир, 1984. - 318 с.

38. Дружинин Г.В. Надежность производственных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 480 с.

39. Дьяков А.Ф. Управление надежностью, долговечностью и безопасностью энергооборудования ТЭС и АЭС. М.: Горная книга, 2008. -424 с.

40. Евланов Л.Г., Кутузов В.А. Экспертные оценки в управлении. М.: Экономика, 1978. - 133 с.

41. Емелин Н.М. Отработка систем технического обслуживания летательных аппаратов. -М.: Машиностроение, 1995. 128 с.

42. Ефремов JI.B. Практика инженерного анализа надежности судовой техники. JL: Судостроение, 1980. - 176 с.

43. Животкевич И.Н., Смирнов А.П. Надежность технических изделий. — М.: Олита, 2003. 472 с.

44. Иноземцев Е.К. Планирование сроков замены изоляции обмоток статоров высоковольтных двигателей с учетом эксплуатационной надежности // Промышленная энергетика, 1983. № 4. - С. 8—11.

45. Калявин В.П., Мозгалевский A.B., Галка B.JI. Надежность и техническая диагностика судового электрооборудования и автоматики. СПб.: Элмор, 1996.-296 с.

46. Квагинидзе B.C. Диагностика, техническое обслуживание и ремонт карьерного горно-транспортного оборудования в условиях низких температур: Автореф. Дис. д-ра техн. наук. МГТУ. - 2003. - 46 с.

47. Ковалев И.А. Цели и задачи технической диагностики // Тр. ЦКТИ. 1992. Вып. 273. С.3-8.

48. Колчин А.Ф., Овсянников М.В., Стрекалов А.Ф., Сумароков C.B. Управление жизненным циклом продукции. М.: Анархис, 2002. - 304 с.

49. Кузнецов H.JI. Надежность электрических машин. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. - 432 с.

50. Кузьмин Р.В., Гром В.П. Расчет надежности судового оборудования по малым выборкам. Л.: Судостроение, 1976. - 96 с.

51. Куллдорф Г. Введение в теорию оценивания по группированным и частично группированным выборкам. — М.: Наука, 1966. 176 с.

52. Лейзерович А.Ш. Рубинчик В.Б. Задачи технической диагностики теплоэнергетического оборудования // Электрические станции. 1986. №3. С. 11-13.

53. Мозгалевский A.B., Гаскаров Д.В. Техническая диагностика (Непрерывные объекты). — М.: Высшая школа, 1975. — 207 с.

54. Муравлев О.П Модель формирования качества технических характеристик при изготовлении асинхронных двигателей // В кн.: Исследование специальных эклектических машин и машинно-вентильных систем. Томск, 1980. — С.111-116.

55. Муравлев О.П. Научные основы обеспечения качества при проектировании и изготовлении низковольтных асинхронных двигателей: Автореф. дис. доктора .техн. наук. Свердловск, 1986. - 39 с.

56. Муравлев О.П. Разработка теории и практических методов управления качеством электрических машин // Электричество. 1986. - № 4. -С. 29-32.

57. Муравлев О.П. Системный подход к оценке качества при проектировании и изготовлении электрических машин // Надежность и контроль качества. 1983. - № 10. — С. 30-36.

58. Муравлев О.П., Гусев В.В., Шевчук В.П. Оценка показателей долговечности узлов электрических машин на основе информации диагностирования и мониторинга // Известия, вузов. Электромеханика.: Изд. ЮРГТУ, 2009. №6 С. 42-46.

59. Муравлев О.П., Гусев В.В., Шевчук В.П. Стадия эксплуатации электрических машин в алмазодобывающем комплексе как объективный процесс оценки показателей надежности машин // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2010. - № . - С. - .

60. Муравлев О.П., Шевчук В.П., Гусев В.В.Информационное обеспечение для оценки надежности электрических машин // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2008. - №7-8/1. - С. 183-191.

61. Мурманский Б.Е., Урьев Е.В., Бродов Ю.М. Концепция системы вибрационной диагностики паровых турбин // Теплоэнергетика. 1995. №4. С. 36-39.

62. Надежность технических систем / Под общ. ред. Е.В. Сугака и Н.В. Василенко. Красноярск: НИИ СУВПТ, 2000. - 597 с.

63. Надежность электрооборудования угольных шахт / Б.Н. Ванеев, В.М. Гостищев, B.C. Дзюбан и др.; Под ред. А.И. Пархоменко. М.: ОАО «Издательство «Недра», 1997. - 302 с.

64. Назарычев А.Н. Расчет и анализ надежности высоковольтных электродвигателей электростанций с учетом влияния режимов и условий эксплуатации // Энергетика: экономика, технологии, экология. Киев: НТУУ "КНИ", 2001. - № 1. - С. 32-3 8.

65. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т. / Под общ. ред. В.В. Клюева. 2-е изд., испр. Т. 7: В 2 кн. Кн. 1: Иванов.В.И., Власов И.Э. Метод акустической эмиссии. Кн. 2: Балицкий Ф.Я., Барков A.B., Баркова H.A. и др.

66. Нечипоренко В.И. Структурный анализ систем. М.: Советское радио, 1977.-217 с.

67. Носенко С.И., Черных В.Г. Совершенствование системы информационного обеспечения технического обслуживания горного оборудования на принципах САЬ8-технологий. Горное оборудование 2005. №4. С. 16-18.

68. Обеспечение надежности асинхронных электродвигателей / Захарченко П.И., Ширнин И.Г., Ванеев Б.Н., Гостищев В.М.; УкрНИИВЭ. -Донецк, 1998. 324 с.

69. Оптнер С. Л. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем. М.: Изд-во «Советское радио», 1969. - 216 с.

70. Основы технической диагностики (Оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства) / Под ред. П.П.Пархоменко. М.: Энергия, 1981.-320 с.

71. Пархоменко П.П., Сагомонян В.А. Основы технической диагностики. -М.: Энергоиздат, 1981.-319 с.

72. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Основы системного анализа. — Томск: Изд-во НТЛ, 2001. 396 с.

73. Плахтин В.Д. Надежность, ремонт и монтаж металлургических машин. М.: Металлургия, 1983. - 414 с.

74. Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надежности. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 704 с.

75. Попов Ф.П. К вопросу оценки надежности по усеченным выборкам.- Надежность и контроль качества. 1981. №7. С. 54—58.

76. Потапов В.Н. Диагностирование авиационных электрических машин.- М.: Транспорт, 1989. 101 с.

77. Похолков Ю.П. Разработка методов исследования, расчета и обеспечения показателей надежности и долговечности изоляции обмотокасинхронных двигателей: Автореф. дис. доктора, техн. наук. М., 1978. - С. 39-39.

78. Похолков Ю.П., Стрельбицкий Э.К. Вероятностный метод расчета надежности изоляции всыпных обмоток асинхронных двигателей. — Известия ТПИ, 1972. Т.242. - С. 216-221.

79. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Госэнергонадзор Минэнерго России. -М.: ЗАО «Энергосервис», 2006. — 392 с.

80. Прогнозирование надежности тракторов / В.Я. Анилович, A.C. Гринченко, B.JI. Литвиненко, И.Ш. Чернявский; Под общ. ред. В.Я. Аниловича. М.: Машиностроение, 1986. - 224 с.

81. Промыслов Л.А. Ускоренная оценка надежности судовых теплообменников. Л.: Судостроение, 1976. — 68 с.

82. Проников A.C. Надежность машин. — М.: Машиностроение, 1978.592 с.

83. Разгильдеев Г.И., Серов В.И. Безопасность и надежность взрывозащищенного электрооборудования. М.: Недра, 1992. - 207 с.

84. РД 50-204-87. Надежность в технике. Сбор и обработка информации о надежности изделий в эксплуатации. Введ. 1988-07-01. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 1987.

85. РД 50-690-89. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным. Введ. 1991-01-01. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 1990.

86. Рыбалко В.В. Корабельные газотурбинные энергетические установки. Проблемы разработки > и эксплуатации: Монография/Военно-морской инженерный институт. СПб., 2003. 450 с.

87. Рыбалко В.В. Определение закона надежности высоконадежных и малосерийных объектов по случайно цензурированным выборкам. Exponenta Pro. 2003. №1(1). С. 44-48.

88. Рыбалко В.В. Оценка качества системы технического обслуживания энергетических объектов // Exponenta. Pro. 2003. — С. 58-61.

89. Рябинин И.А., Киреев Ю.Н. Надежность судовых электроэнергетических систем и судового электрооборудования. — Л.: Судостроение, 1974. -264 с.

90. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархии. М.: Радио и связь, 1993.-320 с.

91. Смирнов В.И., Чернов Д.В. Функциональная диагностика электрических двигателей. Ульяновск: УлГТУ, 2006. — 138 с.

92. Справочник по математике для научных работников и инженеров М.: Наука, 1978.-831 с.

93. Сушко А.Е. Комплексный подход к вопросам повышения надежности работы оборудования. Вибрационная диагностика 2006. №2(4) С. 3-9.

94. Технические средства диагностирования. Справ. / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1989. - 762 с.

95. Труханов В.М. Надежность технических систем. — М.: Машиностроение-1, 2008. — 585 с.

96. Урьев У.В., Агапитова Ю.Н. Проблемы создания системы технической диагностики турбоагрегатов // Теплоэнергетика 2001. №11. С. 2428.

97. Хает С.И, Аронсон К.Э, Бродов Ю.М., Шемпелев А.Г. Разработка и апробация элементов системы мониторинга состояния и диагностики конденсатора паровой турбины // Теплоэнергетика. 2003. №7. С. 67-69.

98. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах. —1. М: Мир, 1969.-395 с.

99. Шевчук В.П., Гусев В.В. Диагностирование технического состояния электрических машин экскаваторов // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы Международной науч.-техн. конф. 17-19 октября 2007 г. Томск: ТПУ, 2007. С. 34-38.

100. Шевчук В.П., Гусев В.В. Методика оценки эксплуатационной надежности электрических машин // Электрика. 2009. №3 С. 26-31.

101. ISO 2372-1974. Mechanical vibration of machines with operating speeds from 10 to 200 rev/s. Basis for specifying evaluation standards.

102. Nelson W. Theory and application of hazard plotting for censored failure data. Technometrics, 1972, v. 14, n 4 C. 945-966.

103. Nilsson St. Новые разработки в области надежности, эксплуатации и ухода за оборудованием подстанций // Доклад на симпозиуме US/Russia. Новгород. Апрель 1993 г.

104. НОРМАТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЕРЕВА ЦЕЛЕЙ Показатели системы ТОиР

105. Т1 Средняя продолжительность технического обслуживания (ремонта)

106. Т2 Средняя трудоемкость технического обслуживания (ремонта)

107. Т3 Средняя стоимость технического обслуживания (ремонта)

108. Т4 Средняя суммарная продолжительность технических обслуживанийремонтов)

109. Т5 Средняя суммарная трудоемкость технических обслуживаний (ремонтов) Т6 - Средняя суммарная стоимость технических обслуживаний (ремонтов) Т7 - Удельная суммарная продолжительность технических обслуживаний (ремонтов)

110. Т8 Удельная суммарная трудоемкость технических обслуживаний (ремонтов)

111. Т9 Удельная суммарная стоимость технических обслуживаний (ремонтов)1. Тю Коэффициент готовности

112. Тц Коэффициент технического использования

113. Т12 Готовность парка изделий

114. Показатели и характеристики технического диагностирование- Продолжительность технического диагностирования 02 Полнота технического диагностирования Бз - Глубина поиска места отказа

115. Б4 Условная вероятность необнаруженного отказа (неисправности) при диагностировании (контроле)

116. Об Условная вероятность ложного отказа (неисправности) при диагностировании (контроле)- Условная вероятность необнаруженного отказа (неисправности) в данном элементе (группе)

117. Б7 Условная вероятность ложного отказа (неисправности) в данном элементе (группе)08 — Средняя оперативная трудоемкость данного вида диагностирования- Коэффициент безразборного диагностирования

118. Показатели расчета эксплуатационной надежности

119. N1 вероятность безотказной работы - Р(г) N2 - интенсивность отказа - Я(/)

120. N3 средняя наработка до отказа (для невосстанавливаемых изделий) - Тс N4 - средняя наработка на отказ (для восстанавливаемых изделий) - Т0 N5 - параметр потока отказа