Содержание
В угольных шахтах, опасных по газу и пыли, основой электрификации производственных процессов служит рудничное взрывобезопасное электрооборудование (РВЗЭО) — взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты (СВЗ).
Из этого определения (ГОСТ Р 51330.0) очевидно, что основным условием безопасного применения РВЗЭО является безопасное состояние СВЗ.
Для сохранения свойств безопасности РВЗЭО в процессе эксплуатации нормативными документами (НД) предусмотрено техническое обслуживание в виде осмотров с регламентированной периодичностью:
- Лицами, работающими на машинах и механизмах и дежурными электрослесарями – ежесменно.
- Механиком участка (его заместителем) — еженедельно с занесением результатов в оперативный журнал участка.
- Главным энергетиком (главным механиком) шахты или назначенным им лицом — не реже одного раза в три месяца с занесением результатов в «Книгу регистрации состояния электрооборудования и заземления».
- Специальной группой электрослесарей шахты под контролем главного энергетика (главного механика) шахты или назначенного им лица по графику, утвержденному техническим руководителем шахты [1].
Причины выхода из строя РВЗЭО оборудования
Перед спуском в шахту электрооборудование (ЭО) должно подвергаться ревизии и проверке его взрывобезопасности в порядке, установленном Госгортехнадзором России и отраженным в [2].
Опыт и выполненные исследования, в том числе НЦ ВостНИИ и в ГУ КузГТУ свидетельствуют, что действующая система осмотров не исключает эксплуатации РВЗЭО с поврежденными СВЗ, то есть в опасном для окружающей взрывоопасной среды состоянии.
Исследования, выполненные в 2006 — 2008 гг. в КузГТУ на шахтах Кузбасса [3], показали, что повреждения СВЗ при эксплуатации РВЗЭО являются следствием нескольких причин, основными из которых являются:
- Ошибочные или преднамеренные действия персонала при выполнении демонтажномонтажных работ, при первичном монтаже и при переноске ЭО на новое место установки вслед за подвиганием горных работ.
- Ошибочные или преднамеренные действия персонала при ремонтах в случае отказов ЭО в порядке текущей эксплуатации.
- Коррозия (ржавчина) на взрывозащитных поверхностях РВЗЭО из-за отсутствия антикоррозийных покрытий и низкой эффективности применяемых средств ее предотвращения.
Из числа приведенных выше периодических осмотров выявить повреждения СВЗ, вызванные:
- Ошибочными или преднамеренными действиями персонала.
- При еженедельных осмотрах механиком участка (его заместителем) при условии вскрытия оболочек и кабельных вводов ЭО, которое оказалось под воздействием оперативного или оперативно-ремонтного персонала.
- Нарушение целостности оболочки или кабельные вводы которого этот персонал вскрывал по разным причинам.
- Если механик участка не смог по разным причинам выявить поврежденные СВЗ, то ЭО будет эксплуатироваться в опасном состоянии либо до новой проверки через неделю, либо до ревизии, которую проводят по графику.
- Повреждения СВЗ в силу медленных коррозионных процессов могут быть выявлены при централизованных ревизиях РВЗЭО.
Таким образом, действующая периодичность осмотров РВЗЭО с целью проверки исправности СВЗ не привязана к воздействиям, вызванным подвижным характером горных работ и объективным процессам, приводящим к повреждениям СВЗ, и требуют корректировки.
В настоящее время методов расчета периодичности проведения осмотров и ревизий РВЗЭО нет.
В [4] было показано, что РВЗЭО в отличие от ЭО общего исполнения обладает функциональной избыточностью, то есть в процессе эксплуатации выполняет две функции — технологическую (ТФ) и функцию безопасности (ФБ).
Технологическая функция характеризуется отказными признаками, а действующие показатели надежности по ГОСТ 27.002 количественно выражают все ее свойства. Методика их получения и применения хорошо отработана и не представляет трудностей [4].
Оценка безопасности свойств взрывозащищенного электрооборудования и расчеты
Функция безопасности (ФБ) отказными признаками не обладает и поэтому требует для количественной оценки иного подхода.
В [4] было предложено несколько показателей функции безопасности РВЗЭО, которые в систематизированном виде приведены в таблице 1.
С помощью этих показателей можно оценить безопасные свойства любого взрывозащищенного электрооборудования или безопасность их применения:
- Вероятности исправного состояния RUC СВЗ и опасного состояния ROC для любого вида РВЗЭО могут быть получены расчетным путем, если известны вероятности повреждений СВЗ каждого вида. Определяются они путем статистической обработки результатов ревизий РВЗЭО [5].
- Вероятность повреждения одного вида СВЗ при монтажных и демонтажно-монтажных работах Рlm также может быть получена расчетным путем.
- Среднее время восстановления исправного состояния СВЗ TвS (среднее время ремонта) можно получить статистическим путем для каждого вида СВЗ на ремонтных предприятиях.
- Повреждение даже одной единицы СВЗ РВЗЭО переводит его в опасное состояние. Зная вероятность повреждения каждого вида СВЗ для различного РВЗЭО, по теореме умножения вероятностей можно определить вероятность исправного и неисправного состояния вида электрооборудования в целом.
- Состояние СВЗ РВЗЭО может быть оценено при экспертизе промышленной безопасности, когда требуется дать заключение о возможности продления срока безопасной эксплуатации [6]. При этом вероятностными методами может быть оценено время его безопасной эксплуатации Тбэ.
Для вывода аналитической зависимости Tбэ и его количественного определения введем следующие:
- Рu — вероятность, что РВЗЭО (объект обследования), признанное по результатам обследования исправным, действительно исправен (не имеет поврежденных СВЗ) т.е. это вероятность правильного диагностирования исправного состояния.
- Рр — вероятность исправного состояния РВЗЭО непосредственно в процессе эксплуатации.
Тогда фактическая вероятность исправного состояния равна:
(1)
Допустим, что в процессе эксплуатации повреждения СВЗ возможны (как указанно ранее):
- При переносках РВЗЭО на новое место установки (производятся демонтажно-монтажные работы со вскрытием взрывонепроницаемых оболочек) за счет ошибочных или преднамеренных действий ремонтного персонала.
- При восстановлении работоспособности отказавшего РВЗЭО в порядке текущей эксплуатации, когда при отказах вскрываются взрывонепроницаемые оболочки и повреждения СВЗ возможны также за счет ошибочных или преднамеренных действий персонала.
Обозначив через λ1 и λ2 — потоки указанных выше воздействий (потоки повреждений СВЗ), получим вероятность исправного состояния РВЗЭО в процессе эксплуатации (при экспоненциальном законе распределения наработок на повреждение СВЗ):
(2)
После подстановки (2) в (1) получаем:
(3)
С помощью соотношения (3) можно получить среднее время исправной работы РВЗЭО (среднее время эксплуатации без повреждений СВЗ), то есть прогнозируемое время Tбэ работы без повреждений СВЗ:
(4)
где
- t — ожидаемое время эксплуатации объекта (РВЗЭО).
Если заключение экспертизы о безопасной эксплуатации РВЗЭО выдается сроком на 3 года, тогда:
t = 3- 8760 = 26280 час.
где
- 8760 — число ч в году.
Если в заключении указан срок 2 года, соответственно:
t = 2- 8760= 17520 час.
Статистические оценки λ1 и λ2 для различного РВЗЭО приведены в [3]. Для магнитных пускателей конвейеров они равны соответственно:
0,765*10-4 и 0,0765*10-4.
Подставляя значения λ1 и λ2 в (4) при t=26280 получим Tбэ= 10600Pu.
Метод определения вероятности исправного состояния СВЗ магнитного пускателя Рu и его расчет показан в [5]. Значение ее составляет:
Ruc= Рu = 0,33.
Тогда прогнозируемое время безопасной эксплуатации магнитного пускателя составит:
Тбэ = 10600*0,33 = 3498 час.
Если проводить ревизии с периодичностью 3498 час., то вероятность безопасной работы в годовом цикле будет равна:
P(3498)=exp(-3498/8760)=0,6776.
Число ревизий при этом составит:
np=8760/3498=2,5.
Соответственно периодичность составит:
Tp=12/2,5=4,8 мес.
Соответственно можно сделать следующие выводы:
- При планировании осмотров РВЗЭО с целью контроля исправного состояния его СВЗ целесообразно исходить из факта действий ремонтного и оперативно-ремонтного персонала, вызванных переноской ЭО на новое место установки или ремонтом в случае отказов в порядке текущей эксплуатации.
- Периодичность осмотров по графикам, утверждаемых техническим руководителем шахты, может быть рассчитана по прилагаемой методике.
Список литературы
- Правила безопасности в угольных шахтах (ПБ 05-618-03). Серия 05. Выпуск 11 / Кол. авт. — М.: Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России». 2003. — 296 с.
- Правила безопасности в угольных шахтах. Инструкции. Кн. 2 / Постановление Госгортехнадзора России от 30.12.94 г., № 67. — М.: Недра, 1996. — 254 с.
- Разработка руководящего документа, определяющего порядок освидетельствования состояния средств взрывозащиты рудничного взрывозащищенного электрооборудования и устанавливающего сроки и условия его дальнейшей безопасной эксплуатации. Отчет о НИР. Государственный контракт от 22 февраля 2007 г. № 26 — ОП-07. Научн. руковод. д-р техн. наук, проф. Г.И. Разгильдеев. — Кемерово, 2007.
- Безопасность и надежность взрывозащищенного электрооборудования // Разгильдеев Г.И., Серов В.И. — М.: Недра, 1992- 207 с.
- Разгильдеев Г.И., Друй В.М. Метод определения вероятности опасного состояния рудничного взрывозащищенного электрооборудования. // Вести. Кузбасского гос. тех. унив., № 4, 2008. С. 49-52.
- Положение о порядке продления срока безопасной эксплуатации технических устройств на опасных производственных объектах (РД03-484-02). Серия 03 Выпуск 21 / Кол. авт. — М.: 2005. — 16 с.
Источник: Метод расчета длительности безопасной эксплуатации рудничного взрывозащищенного электрооборудования до проведения ревизии средств взрывозащиты / В.М. Друй, Г.И. Разгильдеев // Вестник КузГТУ. — 2010. — №6. — C. 90-93.
