Файл: Болошин, Н. Н. Надежность работы технологических узлов и оборудования обогатительных фабрик.pdf

Анализ схем соединения оборудования в технологических узлах для оценки надежности работы системы позволяет сделать выводы:

с точки зрения увеличения надежности общее резервирование является менее выгодным, чем раздельное резервирование, причем увеличение надежности тем более заметно, чем меньше масштаб резервирования;

в связи с тем, что основное технологическое оборудование характеризуется недостаточно высокой надежностью, построение

•схем с последовательным соединением элементов более трех при­ водит к недопустимо низкой надежности системы в целом. Исполь­ зование таких схем в проекте возможно только после проведения поверочного расчета на надежность;

для обеспечения 100%-ной производительности технологических узлов, имеющих разветвленную структурную схему, необходима установка резервных машин с предварительным определением ко­ личества резервных машин по формулам, приведенным в табл. 12, желательным уровнем надежности необходимо считать вероят­ ность безотказной работы не ниже 85% в интервале 24 ч для узлов измельчения, магнитных сепараторов, насосов и фильтров. Для узлов разгрузки бункеров, обладающих повышенной вероятностью отказа, вероятность безотказной работы необходимо обеспечивать

не ниже 85—90% в интервале 1—2 ч.

При разработке проектов в технологическом узле или отделе­ нии соединяется различное количество последовательно и парал­ лельно установленных машин, причем при одинаковой мощности установленного оборудования система может иметь разные харак­ теристики надежности.

При проектировании расчетная мощность технологического узла определяется вне зависимости от схемы соединения оборудования. Однако производительность технологической системы зависит также от структуры системы, т. е. от возможности отдельных эле­ ментов системы работать при отказе других. Когда оборудование определено проектом, структура системы становится главным, что определяет надежность работы системы и производительность*.

Рассмотрим для примера две структурные схемы корпуса сред­ него и мелкого дробления при разных конструктивных решениях: плоскостном и каскадном, которые показаны на рис. 8. В обоих случаях мощность и количество оборудования одинаковы; однако производительность корпуса при разных решениях будет раз­ личной.

При расчете примем коэффициенты технического использова­ ния каждого вида оборудования Кт_„= 0,8. Тогда коэффициент не­ исправности, равный 1— Кт. п, определяющий потери времени вследствие отказов (% суммы времени работы и отказа), состав-

* Взаимосвязь надежности работы системы и ее производительности опреде­ ляется влиянием коэффициента технического использования на коэффициент ис­ пользования оборудования во времени.

50

ляет 0,2 для каждой машины. Примем, что при каскадном и плос­ костном решениях корпуса 50% времени простоев приходится на ППР, который производится при остановке корпуса (этим самым каскадная схема становится в более выгодное положение). Тогда потери времени вследствие отказов в эксплуатационном периоде времени определяются скорректированным коэффициентом неис­ правности 0,1, а скорректированное значение коэффициента техни-

бункер

бункер

Рис. 8. Взаимосвязь оборудования в корпусе среднего и мелкого дроб­ ления н на складе руды:

а — в к о р п у с е д р о б л е н и я п р и п л о с к о с т н о м р е ш е н и и : / — к о н в е й е р ; 2 — г р о х о т ; 3 — д р о б и л к а К С Д -2 2 0 0 ; 4 — к о н в е й е р ; 5 — п и т а т е л ь ; 6 — г р о х о т ; 7 — к о н в е й е р ; 8 — д р о ­ б и л к а К М Д - 2 2 0 0 ; 9 — к о н в е й е р ; б — к о р п у с д р о б л е н и я п р и к а с к а д н о м р е ш е н и и ; / — п и ­ т а т е л ь ; 2 — к о н в е й е р ; 3 — д р о б и л к а К С Д -2 2 0 0 ; 4 — п и т а т е л ь ; 5 — г р о х о т ; в — д р о б и л - к а К М Д - 2 2 0 0 ; 7 — к о н в е й е р ; 8 — п и т а т е л ь ; в — н а с к л а д е р у д ы : / — п р и в з а и м о з а ­

м е н я е м ы х к о н в е й е р а х ; 2 — п р и н е в з а н м о з а м е н я е м ы х к о н в е й е р а х

ческого использования равно 0,9. Далее примем, что расчетная производительность каскада дробилок КСД-2200 и КМД-2200 равна 600 т/ч, а остальное оборудование технологической цепи выбрано для обеспечения этой производительности. При таких дан­ ных коэффициент технического использования технологической цепи корпуса при плоскостном решении

/ст.„ = (Дт„)3 = 0,9® = 0,7.

а при каскадном решении корпуса

А'т„ = (Kr, J = 0,9е = 0,5.

Тогда средняя производительность технологической линии на длительном промежутке эксплуатационного режима (например, между ППР) определяется цифрами: для плоскостного решения корпуса — 420 т/ч, для каскадного решения корпуса — 300 т/ч.

На рис. 8 приведены схемы двух компоновочных решений склада руды при одинаковом количестве и мощности установлен­ ного оборудования. Для первого решения, где предусмотрена взаимозаменяемость конвейеров, вероятность безотказной работы склада в два раза выше. При одной и той же надежности вторая схема может обеспечить только половинную производительность по разгрузке.

51

Приведенные примеры показывают, как схема соединения обо­ рудования и характеристики надежности влияют на производи­ тельность технологического отделения.

§ 5. Связь между надежностью и экономичностью [41]

При проектировании обогатительных фабрик имеется необхо­ димость не только оценить надежность технологических узлов и оборудования, но и согласовать оценочные параметры надеж­ ности с рядом других проектных требований, например, в отно­ шении стоимости, металлоемкости, весо-габаритных характеристик и других проектных показателей.

Можно создать обогатительную фабрику весьма высокой на­ дежности, например, за счет глубокого резервирования технологи­ ческого оборудования, однако такая фабрика будет не всегда приемлемой с точки зрения других требований, например капиталь­ ных затрат.

Отсюда возникает необходимость найти такие проектные реше­ ния, которые в наибольшей степени удовлетворяли бы различным, большей частью противоречивым требованиям, предъявляемым к разрабатываемому проекту, и позволили бы разработать опти­ мальную по различным показателям схему будущей фабрики.

Объективный ответ на данный вопрос может быть получен при наличии количественных значений — показателей проектируемой фабрики, и в частности параметров надежности. Поэтому для ре­ шения вопроса должны быть применены математические методы.

Математически задача сводится к определению условий, при которых исследуемый параметр, например вероятность безотказ­ ной работы, приобретает экстремальные значения. При этом должны учитываться и другие заданные требования. Последова­ тельность выполнения таких исследований по различным заданным

•проектным характеристикам фабрики дает возможность найти наиболее согласованные решения, позволяющие выбрать опти­ мальный вариант схемы фабрики.

Существует ряд математических методов, пригодных для ре­ шения рассматриваемой задачи: метод неопределенных коэффи­ циентов Лагранжа, методы итерации, наискорейшего спуска и др. Здесь будет рассмотрен лишь случай применения метода неопре­ деленных коэффициентов Лагранжа.

При исследовании рассматриваемого вопроса могут быть по­ ставлены задачи двух типов: прямые — по определению максималь­ ной надежности узла фабрики и при заданных значениях других проектных характеристик (стоимости, веса и т. п.) и обратные — по установлению минимальных величии указанных характеристик при заданной надежности системы.

Рассмотрим решение задачи первого типа, пользуясь методом неопределенных коэффициентов Лагранжа [40].

.52

Исходными данными являются: рассматриваемая проектная характеристика узла, например его предельная масса G0; вероят­ ности безотказной работы элементов узла Pi, массы элементов си­ стемы qi. Повышение надежности системы достигается поэлемент­ ным резервированием (рис. 9).

Требуется определить максимально возможную величину ве­

Используя метод множителей Лагранжа, можно показать, что решение рассматриваемой задачи сводится к решению уравнения

Решение уравнения (58) может быть произведено любым из известных численных методов, в частности методом итерации.

как правило, не являются целыми числами, окончательное опре­ деление вида схемы резервирования должно производиться путем сравнительного расчета нескольких вариантов.

53