Organizacja badań eksploatacyjnych systemów transportu pionowego

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ¿LASKIEJ Seria: GÓRNICTWO z .'93

... \1978 Nr kol. 590

ROBERT W. NIEDBAŁ

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA CZĘSTOCHOWA

ORGANIZACJA BADAŃ EKSPLOATACYJNYCH SYSTEMÓW TRANSPORTU PIONOWEGO

W pracy przedstawiono sposób prowadzenia eksploatacyjnych badań trwa­

łości i niezawodności systemów transportu pionowego. Omówiono kryteria, którymi należy się kierować przy wyborze poszczególnych obiektów do ba­

dań oraz sposób zbierania, rejestrację i weryfikację danych statystycz­

nych.

1 . Wprowadzenie

Duża liczba maszyn i urządzeń eksploatowanych w Polsce / zbiorniki ciśnieniowe, kotły, dźwignice, maszyny wyciągowe itp. / podlega,ze względów bezpieczeństwa lub funkcji^jaką spełnia w układzie technologicz­

nym zakładu,ustalonym badaniom. Trwałość i niezawodność tych obiektów determinowana jest decyzjami urzędowych rzeczoznawców, a przebieg procesu eksploatacji jest ściśle odnotowywany» w książkach ruchu i napraw.

Jeżeli uwzględnimy, że działalność ta istnieje dość długo, a decyzje i informacje dotyczące procesu eksploatacji były odnotowywane skrupulat­

nie - możemy dysponować gotowym materiałem statystycznym, którego niewy­

korzystanie byłoby posunięciem nieuzasadnionym. Można zatem uważać, że informacje zawarte w dokumentacji źródłowej stanowią wiarygodną pódstawę

48___________ ■ ______________________________________ R.W. Niedbał /

do wszelkich'eksploatacyjnych analiz trwałości i niezawodności takich obiektów.

Specyfika badań, wykorzystujących informacje zawarte w dokumentacji źródłowej / Książka ruchu maszyny wyciągowej, Książką napraw maszyny wy­

ciągowej / wymaga określenia metodyki ich prowadzenia, której zakres w przypadku systemów transportu pionowego sprowadza się, do:

1 . Identyfikacji potrzeb badań.

- określenie obiektu badań, - identyfikacja użytkownika badań, '- określenie celu prowadzonych badań.

2 . Przygotowania badań - organizacja badań,

- sformułowanie wymagań jakościowychf jakim powinien odpowiadać obiekt badań,

- analiza warunków pracy,

- analiza jednorodności eksploatacyjnej obiektu badań, - analiza zasad oceny trwałości i niezawodności, - sposób zbierania informacji.

3 . Realizacja badań,

- rejestracja informacji,

- analiza i weryfikacja otrzymanych informacji, - opracowanie wyników badań.

Powyższa metodyka uwzględnia całokształt prac związanych z badaniami trwałości i niezawodności systemów transportu pionowego i stanowi swoisty proces poznawczy wymagający określonej systematyki działania.

> I

2 . Organizacja badań eksploataoyjnyoh.

Ocena niezawodności systemów transportu pionowego wymaga prowadzenia badań w odpowiednio długim przedziale czasu, przy oddziaływaniu zespołu czynników wymuszających determinowanego przeciętnymi warunkami eksploata­

cji.

.Wstępną fazą badań eksploatacyjnych jest zebranie potrzebnych informa­

cji umożliwiających identyfikację badanych obiektów. Badania te winny obejmować możliwie wszystkie jednostki przemysłowe. W oparciu o identyfi­

kację i analizę jednorodności konstrukcyjnej urządzeń oraz przeciętne warunki eksploatacji systemu transportu pionowego określa się kryteria wyboru. Następnie kierując się przyjętymi kryteriami ustala się typ kon­

strukcji urządzenia i ilość poszczególnych egzemplarzy danego typu.

Urządzenia spełniające kryteria wyboru zostają objęte drugim etapem ba­

dań, który ma na celu dostarczenie informacji dotyczących przebiegu ich pracy.

Po wstępnej weryfikacji zebranych informacji ustala się próbki repre­

zentacyjne dla określonych urządzeń systemu transportu pionowego, stano­

wiące materiał wyjściowy do wnioskowania statystycznego,

Dla tak przyjętego schematu zasadnicze badania eksploatacyjne prowa­

dzi się według planu NTYT [1], tzn. bada się N jednostek w okresie rzeczy­

wistego czasu pracy T systemu transportu pionowego z naprawą lub wymianą W wszystkich uszkodzonych elementów.

Czynnikiem decydującym o efektywności badań prowadzonych według planu KWI jest możliwa do zarejestrowania ilość uszkodzeń, pośrednio zależna od liczby badanych jednostek N oraz czasu badań T. Niezależnie od prze­

słanek teoretycznych, praktyka badawcza potwierdza słuszność stosowania w przypadku obiektów odnawialnych takiej liczby jednostek, które speł­

niają ustalone kryteria wyboru. Praktycznie stosowana liczba badanych jednostek w przypadku maszyn i urządzeń górniczych wynosi N = 1 ,2,3 i więcej.

Wynika stąd, że podstawowym czynnikiem mającym istotny wpływ na za­

rejestrowaną ilość uszkodzeń jest czas badań T, który ze względów tech­

nicznych musi być ograniczony.

3. Charakterystyka warunków eksploatacji systemu transportu pionowego Badania eksploatacyjne mają na celu ocenę niezawodności urządzeń transportu pionowego, stąd znajomość warunków eksploatacji systemu jest nieodzowna.

Zużycie potencjału eksploatacyjnego systemu transportu pionowego w eksploatacji naturalnej wymuszone jest nakładaniem się wielu czynników działających jednocześnie, traktowanych jako obciążenie eksploatacyjne.

Intensywność zużycia potencjału eksploatacyjnego determinowana jest głównie przez:

- warunki eksploatacji,

- aktywność otoczenia eksploatacyjnego / mikro-i makroklimat oraz czynniki antropotechniczne /.

Na podstawie dotychczasowych doświadczeń z badań eksploatacyjnych można pi-zyjąć, że wpływ aktywności otoczenia na zużycie potencjału

eksploatacyjnego urządzeń systemu transportu pionowego jest mało

O r g a n i z a c j a b a d a ń e k s p l o a t a c y j n y c h s y s t e m ó w . . . ___________________________ 49

50 R.W. B i e d b a ł

uchwytny. Wobec tego szczegółowej analizie należy poddać warunki eksplo­

atacji, a głównie warunki użytkowania systemu transportu pionowego określone przez:

- rodzaj napędu maszyny wyciągowej, - ładunek użytkowy - Q,

- głębokość ciągnienia szybem - H, - prędkość Jazdy - tt,

- czas trwania cyklu - T,

- średnią liczbę cykli na dobę - i.

Analiza tych wielkości ma na celu przede wszystkim określenie inten­

sywności użytkowania systemu transportu pionowego, której miarą Jest wskaźnik względnego czasu włączenia [2], wyrażony w procentach. Wskaźnik ten zależy głównie od głębokości ciągnienia i określony Jest wzorem:

i(* + O 1T r ,

J - ' 24- W • 1 0 0 = - e l r M ( 1 >

gdzie:

t - czas ruchu maszyny wyciągowej dla jednego cyklu w s, t - czas postoju maszyny wyciągowej dla jednego cyklu w s.

Wartości wskaźnika względnego czasu włączenia systemu zawarte są w granicach od około 50% / wyciągi klatkowe z przestawieniem pięter / do około 85% / wyciągi skipowe /.

Przykładowo orientacyjne charakterystyki techniczno-ruchowe, ujmujące warunki użytkowania badanych jednostek przedstawiono w tabeli 1 [2].

Praca podstawowego urządzenia systemu transportu pionowego / maszyny wyciągowej / jest pracą przerywaną. Drastyczne wrunki pracyj przyspiesze­

nia dużych mas w okresie rozruchu w stosunkowo krótkim czasie, zmiana kierunku obrotów dla każdego cyklu, występowanie dużych momentów dyna­

micznych i przeciążeń silnika oraz zapotrzebowanie na duży moment hamujący powodują, że podzespoły maszyny wyciągowej i urządzenia wcho­

dzące w skład systemu projektuje się ze znacznym współczynnikiem bez­

pieczeństwa w stosunku do wytrzymałości doraźnej, co ma zapewnić wysoką niezawodność eksploatacyjną.

Ze względu na pewność ruchową systemu transportu pionowego i obowią­

zujące przepisy, wartości poszczególnych parametrów kinematyki / pręd­

kość liniowa, przyspieszenie, opóźnienie, czasy okresów ruchowych oraz drogi przebyte w poszczególnych okresach / muszą być utrzymane w wymaga­

nych granicach. Parametry techniczno-ruchowe / koncesyjne / są więc

Charakterystykitechniczno-ruchoweujmującewarunkiużytkowania systemówtransportupionowego

O r g a n i z a c j a b a d a ń e k s p i o a t a c y . i n . y c h system ów .

*H 1 1

P 0)j O fJ 01

^ H faS in N (ri aj UD cu cd o *h X N ęs tSJ cd* 0 '— * co £ T? O

^ £

fr~

nO co

ITN t -

ND c o

u x c ^

nO 00

i r \

Cd ct) 0 l O J

•H i CI U H t?D p N N j j ^ Qj q T3 O O rM g £ hn Q) th cd X Cd o 00 U t-i rVl 3 £ • ( j .

*co £ g

MD O

NO NO

m CQ

LT> S 0 0

m

R (0 §)

^ Ci O Cd*,__ _

<u fcJ cd - n f S 1 R o f . o 1— 1 x o

NO vO nO

r — rł-

> T—

X)

^ £ ? * o T f (o

¿si N (fD 'd cd o

4> -O f i

&

B

•H K=“ l03 te 1 d co 3 - s

NO X Q0

\NO CO

1

"N.

O

\ —

NO O V

ł

\ T—O

VO Ov -

ł

« <D O X) .H

£ > ■ « c o ) , __ , ow o 5b i-» le *

** X Cd* Pi ^ O -r-ł

O

O s£) CM

O NO CM

o 5 -

o c oCM

O c o

o CM c o

ładunek użytko­ wy N

O NO

O NO

0 0

’M-

CD O

ncT

\ -«d*

« n

<0 S c |

s ° K 'S .

£

•H -ł->

cd r l W

t-i X+*

cd 3

' f e TH XCO

•H X +->

<sJ s

£

•H XCO

J*+>

«J

|H X

Rok budowy C7N

O»

OJ ON

vO C7N

<r~

£ON T—

0 0 t o CTł T—

CM nO ON r —

C O f - n• P i vH <D

> i N O £ E-4 «5 > i O

«ri ? CC

ooo>-aa/oo8

i . * F

ooo5-aa/ooe

° 9 Z " - I f l Z -M t

OCXJfi-Ji/OOOi

i M S 2

Maszyna wycią­ gowa s zybu

<D fcj K>

H O d

P W

ł-4 M

a

s

wHSS

W

&

K>

•H

1

O U3

cd ^ wH -U d cd »-c

0 : 1

N X o • p i P i

Symbol badanego systemu

o CM

O e*X

O S

• c r\

O

¡5

CU

T— CM c o ,d- Łf\ nO

5Ł

jednoznacznie określone i można mówić, że urządzenia składowe systemu transportu pionowego nie przekroczą w czasie pracy narzuconych dokumen­

tacją techniczną i prawną warunków użytkowania. Nad utrzymaniem warunków użytkowania w ustalonych granicach czuwają urządzenia zabezpieczające i ochronne.

Niezależnie od typu, urządzenia systemu transportu pionowego spełniają

"zawsze te same funkcje. Ze względu na charakter pracy niezawodność urzą­

dzeń systemu transportu pionowego można określić w funkcji liczby cykli, rzeczywistego czasu pracy lub czasu kalendarzowego.

W rzeczywistości poszczególne urządzenia systemu transportu pionowego objęte badaniami, pracują w różniących się od siebie warunkach użytkowa­

nia, determinowanych procesem produkcyjnym zakładu górniczego. W związku z tym już na etapie badań wstępnych należy tak dobrać poszczególne obiekty, aby warunki użytkowania ich były zbliżone i można było mówić 0 warunkach przeciętnych.

I 4 . Kryteria wyboru obiektów do badań.

Przedmiotem badań wstępnych jest zarówno proces jak i sposób eksplo­

atacji systemu transportu pionowego. Istota badań wstępnych polega na uzyskaniu informacji o strukturze procesu i sposobie użytkowania urzą­

dzeń systemu transportu pionowego, jego parametrach roboczych, przebiegu 1 warunkach realizacji, współdziałaniu i współzależności z innymi proce­

sami i systemami. Celem tych badań jest ustalenie kryteriów oceny użyt­

kowania systemu transportu pionowego, w oparciu o które dokonuje się na­

stępnie wyboru obiektów do zasadniczych badań eksploatacyjnych trwałości i niezawodności.

W zależności od stosowanych miar efektów i nakładów można dokonać po­

działu kryteriów oceny użytkowania systemu transportu pionowego na kry­

teria: techniczne, organizacyjne i ekonomiczne [2].

Kryteria techniczne oceny użytkowania pozwalają ocenić zdolność użyt­

kową urządzeń systemu transportu pionowego i ich potrzeby obsługowe oraz zużyciowe. Należy do nich zaliczyć:

- liczbę urządzeń użytkowanych określonego typu, - zużycie / resursu / potencjału eksploatacyjnego, - intensywność użytkowania,

- stan techniczny urządzeń.

Kryteria organizacyjne oceny użytkowania, pozwalają ocenić wykorzysta­

nie urządzeń systemu, 3traty czasu, postoje organizacyjne, osiąganą

O r g a n i z a c j a b a d a ń e k s p l o a t a c y j n y c h syste m ów .

wydajność oraz zużycie. Należy do nich zaliczyć:

- parametry koncesyjne,

- współdziałanie z innymi systemami,,

- przebieg i warunki realizacji procesu transportu pionowego.

Kryteria ekonomiczne oceny użytkowania urządzeń systemu transportu pionowego pozwalają ocenić jednostkowe koszty użytkowania. Należy do nich

zaliczyć: ,

- koszty utrzymania urządzeń, - wydatki na obsługę urządzeń.

Do zasadniczych badań eksploatacyjnych trwałości i niezawodności wchodzą te obiekty, które spełniają kryteria wyboru.

5 . Wybór obiektów do badań eksploatacyjnych

Podstawowymi kryteriami oceny użytkowania systemu transportu pionowego^

w oparciu o które dokonuje się wyboru obiektów do badań eksploatacyjnych, są kryteria techniczne i organizacyjne.

Poszczególne egzemplarze urządzeń dzieli się na zbiory obiektów jedno­

rodnych pod względem konstrukcji i eksploatacji oraz struktury'wiekowej, z których następnie tworzy się próbki reprezentacyjne. Dokonanie podziału obiektów według struktury wiekowej / rys. 1. / [2] z zachowaniem jedno-

‘ rodności konstrukcyjnej i eksploatacyjnej pozwala na przyjęcie założenia, że rozpatrywany proces powstawania i usuwania uszkodzeń można identyfiko­

wać z procesem stacjonarnym.

Hys. 1. Struktura wiekowa systemów transportu pionowego w funkcji przebiegu intensywności uszkodzeń.

54 R.W. Miedbał

Przedstawiony na rysunlcu 1 wykres odzwierciedla przebieg intensywności uszkodzeń, który pozwala w okresie normalnej eksploatacji na znalezienie rozkładów czasów trwania stanów niezawodnościowych dla badanych urządzeń systemu transportu pionowego.

6. Zbieranie informacji.

Sposób zbierania danych statystycznych jest w dużej mierzą zależny od rodzaju i ilości danych/jakie chcemy zebraó oraz od warunków^w jakich jest użytkowany obiekt będący przedmiotem badań. Celem otrzymania dosta­

tecznie jednorodnych zbiorów danych z badań eksploatacyjnych ich reje­

stracja powinna odbywać się według ujednoliconych zasad na specjalnie opracowanych formularzach, umożliwiających zestawienie istotnych informa­

cji o procesie eksploatacji.

W tym celu została opracowana „Karta przebiegu eksploatacji" / rys.2 ./

umożliwiająca zestawienie informacji dotyczących:

- identyfikacji obiektu badań,

- przebiegu pracy systemu transportu pionowego obejmujących tzw. cha­

rakterystyki techniczno-ruchowe obiektu badań,

- czasu trwania poszczególnych stanów niezawodnościowych.

Powyższe dane rejestruje się na kartach / rys. 2 . / w oparciu o doku­

mentację ruchową / Książka ruchu maszyny wyciągowej, Książka napraw ma­

szyny wyciągowej / prowadzoną przez maszynistów maszyn wyciągowych i do­

zór oddziału szybowego. .

Weryfikacja danych z badań eksploatacyjnych systemów transportu piono­

wego polega na kontroli prawidłowości zapisu w dokumentach źródłowych i dotyczy uszkodzonego urządzenia, układu, podzespołu lub części w zależ­

ności od poziomu złożoności. Przykładowo kontroluje się zgodność zapisu w Książce ruchu maszyny wyciągowej,prowadzonej przez maszynistę z zapisem w Książce napraw maszyny wyciągowej prowadzonej przez dozór oddziału szybowego.

7 . Zakończenie

Badania eksploatacyjne,prowadzone w oparciu o tzw. eksperyment natu­

ralny, wymagają dużego wysiłku organizacyjnego i nakładów finansowych oraz każą długo oczekiwać na wyniki.

Zaprezentowany w pracy sposób przeprowadzenia badań eksploatacyjnych systemów transportu pionowego z wykorzystaniem informacji zawartych w do-

O r g a n i z a c j a b a d a ń u e k a p l g a t a c y j n y c h s y s t e m ó w . . . ______________________ 55

031

&

•Ha*

O

*44 S= | jo ■R - I

N d

" 1 T3NO

<lfl

<ri

* O cd p.

P >> *» r-n ? CU

^ Cjj N — 1 Cd Ci t>J & 0 t; P,

ON

Kopalnia

*S B &

<v■s 0

-< £>

<ri 3

■§ 'C

■OT £ S

0

0ty) Qł gO

Czaspo­ prawnej pracypod­ zespołu to] <0

0) X

-M

•g L^J 0)

§

2 „ 0

e

•H > • r-ł N

tU)TJ i

0 -0. .1 p. <u >53 C u 'O— t 0 ? 2aj aj t.

N fc 5 O P. 3

t—

w0 0

£ ° i &

-co

1 A s i § O «*-■

¡2 ’ELiS vO

‘

*0 TJ

*3ad

aj cd 1

& *

8 5 * p 0 +> £ID P

0 0

<

1—

i ^ N

^ >>T3

S SiS Cd* 0P_

U -h 4° r

^ O OLTi

« *

J O 1

8

S-5 1 2 u «o* B 0 *>■ S

•H -H ” M 0 3

tn

< I n o ■3

0

0

_ 3

Q_

CO

tj ¡2 S e

• s l

pi 0

&

Nad

*0

■0 5 Q)r— i

•H .

O *

«10 p Q> *4 C O Cx3

ID O Llj

b

M CU

Cd*1

•HO

1*

| 6 aj

V ) ,Q

O O

■g.»

£

£ ® 3 , - S

r-ł

$S N <D N 03 0)

I) 0 u

2 : X i>j 0

<0 o .

p

■'i-

0

tao 0) r C <ri

aJ *h

•» rMP D _

|

e p. g .

TD c aj o>

fP N Tf

<ti Cd*

£ N układu dzespo 1

<u 1 P <u

^ N r(

rQ-C w S S “5

p

rO

<1ri

N P I 3

O04

bJ 2 1

• cu 5 £ CU .O

N 1 d L

-UPs i<aj

Ph N

P , «0

•H <U

•H S R S 8

T) 0)

cd -P 40 OJ t—<CO

0

•° S.

i S §;■§ P<0 ar w Q ^ i M va 3

CM

•Hty)

U cd 0

t5

R «

co cx T- £

Rys. 2. Karta przebiegu eksploatacji.

56 R . W . Hi ed ba ł

lamentacji źródłowej, umożliwia przy stosunkowo niewielkim wysiłku orga­

nizacyjnym i finansowym uzyskanie w krótkim czasie danych stanowiących wiarygodną podstawę do wszelkich eksploatacyjnych analiz trwałości i nie­

zawodności.

Powyższe stwierdzenie stanowi założenie niniejszej pracy, a przyjęta metodyka / rozdz. 1. / określa sposóh prowadzenia badań eksploatacyjnych urządzeń systemów transportu pionowego, od badań niezawodnościowych rzeczywistych obiektów, poptzez ustalenie rozkładów zmiennych losowych do określenia prawdopodobieństwa stanów eksploatacyjnych badanych urzą­

dzeń. Celem przeprowadzonych badań jest uzyskanie miarodajnych wskaźni­

ków i charakterystyk niezawodnościowych w rzeczywistych warunkach użyt­

kowania dla określonych urządzeń systemu transportu pionowego.

LITERATURA

Dl

[2! Niedbał R .>V.: Niektóre charakterystyki niezawodności hamulca szczęko­

wego maszyny wyciągowej. Praca doktorska, Politechnika Częstochowska.

Częstochowa 1978.

0PrAHH3AIiiifl HCCJLĘflOBAHHS 3KCilJiyATAIJI!0HHŁK CiICTEM BSPTKKAJIŁHOrO TPAHCilOPTA

P e 3 10 u e

B ciaiBe npsacTaBJieabi cnocod npoBeaeHM 3KcnJiyaTapnoHHHX HCCJieaoBaHEfi npO^HOCTH H HaaeJSHOCtH CHCT8M BepTHKaJIBHOPO TpaHCnopTa..

OCcyEfleim KpinopaK, k o t o p ł i o Ha?;o y^KTHBaTB iipn BHdcpe cooTBeTCTByiomnx odBCKTOB s j i h HCCBsaoBaHuft, a TaKse cnocoC cdopKH, periiCTpaipiH

.1! npOBBpKH CTaTHCTHNeCKHX jaHHbK.

HOW TO ORGANIZE THE EXPLOITATION EXAMINATIONS OF HOISTING SYSTEMS

S u m m a r y

In this paper there is presented a method of exploitation examinations on durability and reliability of hoisting systems. Criteria to select parti­

cular test subjects, method- of data collection as well as registration and verification of statistic data have been discussed.