Методические основы оценки технического состояния оборудования роботизированных комплексов для добычи угля и прогнозирования его изменения в процессе эксплуатации

П.Б. Герике¹, В.И. Клишин^{1, 2}, Б.Л. Герике^{1, 2
1} Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация
² Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, г. Кемерово, Российская Федерация
Горная Промышленность №S2 / 2023 стр. 37-46

Резюме: В статье рассмотрены вопросы построения прогностических оценок работоспособности оборудования в составе роботизированного комплекса для подземной добычи угля. Из всех видов возможных отказов оборудования выделены постепенные отказы, позволяющие построить деградационные модели на основе функциональных методов диагностики их технического состояния по параметрам виброакустических сигналов, температурных полей и работающего масла. Для всех рассмотренных видов неразрушающего контроля обоснованы предельные состояния оборудования по используемым диагностическим критериям. Проанализированы различные модели изменения технического состояния горных машин, входящих в роботизированный комплекс, обоснованы критерии оценки адекватности модели фактическим значениям и определены две основные оценки границ интервала: доверительный интервал и интервал предсказания. Разработаны методики долгосрочного (для существующей системы планово-предупредительных ремонтов) и краткосрочного (для системы профилактического обслуживания) прогнозирования изменения технического состояния оборудования роботизированного комплекса для подземной разработки угольных месторождений. Предложенные фактографические модели основаны на обработке и анализе статистического материала, полученного при мониторинге диагностических параметров.

Ключевые слова: роботизированный комплекс, параметры вибрации, параметры температурного поля, параметры горюче-смазочных материалов, техническое состояние, изменение, оценка

Для цитирования: Герике П.Б., Клишин В.И., Герике Б.Л. Методические основы оценки технического состояния оборудования роботизированных комплексов для добычи угля и прогнозирования его изменения в процессе эксплуатации. Горная промышленность. 2023;(S2):37–46. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-S2-37-46

Информация о статье

Поступила в редакцию: 03.08.2023

Поступила после рецензирования: 28.08.2023

Принята к публикации: 29.08.2023

Информация об авторах

Герике Павел Борисович – кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории угольного машиноведения, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-2085-6108; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Клишин Владимир Иванович – доктор технических наук, член-корреспондент РАН, профессор, директор Института угля, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Герике Борис Людвигович – доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук; профессор кафедры горных машин и комплексов, Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0001-9586-8723; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

1. Шундулиди И.А., Марков А.С., Калинин С.И., Егоров П.В. Выбор параметров технологии отработки мощных угольных пластов с выпуском межслоевых и подкровельных пачек угля. Кемерово: Кемер. отд-ние Акад. горн. наук; 1999. 258 с.

2. Jabinpoura A., Bafghib A.Y., Gholamnejad J. Application of vibration in longwall top coal caving method. International Academic Journal of Science and Engineering. 2016;3(2): 102–109.

3. Rakesh K., Kumar S.A., Kumar M.A., Rajendra S. Underground mining of thick coal seams. International Journal of Mining Science and Technology. 2015;25(6):885–896. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2015.09.003

4. Hebblewhite B.K. Status and Prospects of Underground Thick Coal Seam Mining Methods. In: The 19th International Mining Congress and Fair of Turkey, IMCET2005, Izmir, Turkey, June 09–12, 2005, pp. 169–178.

5. Guo J., Ma L., Wang Y., Wang F. Hanging wall pressure relief mechanism of horizontal section top-coal caving face and its application – A case study of the Urumqi coalfield, China. Energies, 2017;10(9):1371. https://doi.org/10.3390/en10091371

6. Unver B., Yasitli N.E. Modelling of strata movement with a special reference to caving mechanism in thick seam coal mining. International Journal of Coal Geology, 2006;66(4):227–252. https://doi.org/10.1016/j.coal.2005.05.008

7. Клишин В.И., Шундулиди И.А., Ермаков А.Ю., Соловьев А.С. Технология разработки запасов мощных пологих пластов с выпуском угля. Новосибирск: Наука; 2013. 248 с.

8. Клишин В.И., Фокин Ю.С., Кокоулин Д.И., Кубанычбек Б. Разработка мощных пластов механизированными крепями с регулируемым выпуском угля. Новосибирск: Наука; 2007. 135 с.

9. Артемьев А.А., Потапенко B.C., Иванов C.Л., Кремчеев Э.А., Поддубная А.А., Фокин А.С. К вопросу оценки ресурса элементов трансмиссий горных машин. Горное оборудование и электромеханика. 2007;(9):31–35.

10. Герике П.Б., Герике Б.Л. Прогнозирование остаточного ресурса горных машин и оборудования. Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. 2020;(6):144–150.

11. Клюев В.В., Фурсов А.С., Филинов М.В. Подходы к построению систем оценки остаточного ресурса технических объектов. Контроль. Диагностика. 2007;(3):18–23. Режим доступа: http://www.idspektr.ru/download/kd_03_2007.pdf

12. Решетов А.А., Аракелян А.К. Неразрушающий контроль и техническая диагностика энергетических объектов. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та; 2010. 470 с.

13. Бигус Г.А., Даниев Ю.Ф., Быстрова Н.А., Галкин Д.И. Основы диагностики технических устройств и сооружений. M.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана; 2015. 445 с.

14. Kuzin E.G., Gerike B.L, Drozdenko Yu.V., Lupiy M.G., Grigoryeva N.V. Diagnostics of technical condition of gear units of belt conveyors for the aggregate of methods of nondestructive testing. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017;253:012013. https://doi.org/10.1088/1757-899X/253/1/012013

15. Герике Б.Л., Клишин В.И., Кузин Е.Г. Распознавание технического состояния редукторов горнотранспортного оборудования. Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. 2017;(3):184–192.

16. Gerike P.B., Gerike B.L., Klishin V.I. Analyzing the vibration parameters of gas-cleaning units operated in coal and mining industry of Kuzbass. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;823:012012. https://doi.org/10.1088/1755-1315/823/1/012012

17. Герике Б.Л., Клишин В.И., Пудов Е.Ю., Кузин Е.Г. Построение системы интеллектуального обслуживания редукторов горношахтного оборудования. Горный журнал. 2017;(12):68–73. https://doi.org/10.17580/gzh.2017.12.13

18. Вавилов В.П. Инфракрасная термография и тепловой контроль. М.: ИД Спектр; 2009. 544 с.

19. Хорешок А.А., Кузин Е.Г., Шальков А.В., Мамаева М.С., Лупий М.Г. Оценка энергоэффективности транспортных установок по результатам технической диагностики. Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2017;(5):79–85. https://doi.org/10.26730/1999-4125-2017-5-79-84

20. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: Машиностроение; 1968. 480 с.

21. Кузин Е.Г. Совершенствование технического обслуживания редукторов на основании мониторинга параметров эксплуатационных материалов. В кн.: Пудов Е.Ю., Клаус О.А. (ред.) Перспективы инновационного развития угольных регионов России: cб. тр. 6-й Междунар. науч.-практ. конф., Прокопьевск, 10–12 апреля 2018 г. Прокопьевск: филиал КузГТУ в г. Прокопьевске; 2018. С. 47–52.

22. Gerike B.L., Klishin V.I., Kuzin E.G. Identification of mine rescue equipment reduction gears technical condition. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017;84:012022. https://doi.org/10.1088/1755-1315/84/1/012022

23. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. 8-е изд., стереотип. М.: Высшая школа; 2002. 575 с.

24. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Исследование зависимостей. М.: Финансы и статистика; 1985. 487 с.

25. Шпаков П.С., Попов В.Н. Статистическая обработка экспериментальных данных. М.: Издательство Московского государственного горного университета; 2003. 268 с.

26. Профос П. (ред.) Измерения в промышленности. Кн. 1. Теоретические основы. М.: Металлургия; 1990. 492 с.

27. Drygin S., Peton N., Ahmad S. Oil whirl instability on a gearbox and gas turbine unbalance. In: International Machine Vibration Analysis Conference (IMVAC Europe). Antwerp, Belgium. June 03–06, 2019.

28. Краковский Ю.М. Математические и программные средства оценки технического состояния оборудования. Новосибирск: Наука; 2005. 200 с.

29. Yu J., Peton N. Fluid Film Bearing Damage Detection Based on Vibration Data. In: 48th Turbomachinery Symposium. Houston, Texas, USA. September 10–12, 2019.

30. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука; 1971. 164 c.

31. Ширман А.Р., Соловьев А.Б. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования. М.; 1996. 276 с.

32. Graham K.S. Advanced vibration analysis. 2013. 637 p.

33. Broomhead D.S., King G.P. Extracting qualitative dynamics from experimental data. Physica D: Nonlinear Phenomena. 1986;20 (2-3):217–236. https://doi.org/10.1016/0167-2789(86)90031-X

34. Сушко А.Е., Грибанов В.А. Проблемы оценки технического состояния динамического оборудования опасных производственных объектов. Безопасность труда в промышленности. 2011;(10):58–65.

35. Герике Б.Л., Герике П.Б., Ещеркин П.В. Математическая модель оценки фактического состояния бурового станка. Уголь. 2010;(2):45–46.

36. Kovalev V., Gerike B, Khoreshok A., Gerike P. Preventive maintenance of mining equipment based on identification of its actual technical state. In: Proceedings of the Taishan Academic Forum – Project on Mine Disaster Prevention and Control, October 17–20, 2014, Qingdao, China. Amsterdam, Paris, Beijing: Atlantis Press; 2014, pp. 184–189. https://doi.org/10.2991/mining-14.2014.29

37. Kuzin E., Bakin V., Dubinkin D. Mining equipment technical condition monitoring. E3S Web of Conferences. 2018;41:03020. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20184103020

38. Герике Б.Л., Шахманов В.Н. Оценка остаточного ресурса вентиляторов главного проветривания при незначительном числе наблюдений. В кн.: Современные тенденции и инновации в науке и производстве: материалы 3-й Междунар. науч.-практ. конф., Междуреченск, 2–4 апреля 2014 г. Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева; 2014. С. 26–27.

39. Герике Б.Л., Копытин Д.В., Тациенко В.П. Опыт использования цифровых технологий в оценке технического состояния комплексов глубокой разработки пластов. Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2019;(3):72–80. https://doi.org/10.26631/arc3-2019-72-80