Нормативные уровни надежности

 

Сущностью норматива надежности системы электроснабжения является уровень безотказности и ремонтопригодности системы, обеспечивающий выполнение планового задания по добыче угля с заданной вероятностью.

Фактический объем добычи угля зависит от множества факторов, трудно- поддающихся учету и в общем случае является случайной величиной. Основной количественной мерой случайного процесса является вероятность его реализации за определенное время, поэтому для учета случайной величины объема угледобычи задаются вероятностью его достижения за определенное время. Для обеспечения гарантии выполнения планового задания следует задаваться высокими значениями вероятности. Как правило, используют значения 0.9, 0.95 и 0.99.

Вероятность выполнения планового задания P_в.з является вероятностью того, что фактическое время выполнения задания t_з не превысит времени t, отведенного на выполнение этого задания

 

.

 

Вероятность невыполнения (срыва) задания определяется как вероятность события, несовместимого с выполнением задания

 

.

 

Как правило, вследствие резерва в производительности горных машин,

условие t_з>t выдерживается, поэтому имеется избыточное время

 

.

 

Соотношение различных интервалов времени в течение смены по добыче угля иллюстрирует рис. 16.4. Эти интервалы времени определяются следующим образом.

t - оперативный интервал времени; t₃ - время на выполнение планового задания, t_и - избыточное время; t_иэ - длительность переры­вов электроснабжения; t_un - прочие простои.

Оперативный интервал времени, отводимый для выполнения запланированного задания по добыче угля

t = T_см · n_см,

где T_см - длительность рабочей смены по добыче угля, ч;

n_см - число добычных смен за сутки.

Минимальный интервал времени, необходимый для выполне­ния планового задания

 

где t_ц - длительность одного цикла по выемке угля, ч;

n_ц - количество циклов по выемке угля (за сутки);

t_бвр - время на буровзрывные работы для одной смены, ч;

Т_пз - время на подготовительно-заключительные операции для одной смены, ч.

При наличии резерва времени появление простоев не всегда приводит к срыву задания, так как в течение резервного времени работоспособность системы можно восстановить, и она успеет выпол­нить задание. Последнее возможно, если суммарная продолжитель­ность простоев t_np не превысит резервного времени t_пр ≤, t_и.

Таким образом, для систем, обладающих временной избыточ­ностью, вероятность выполнения задания можно определить как ве­роятность того, что суммарное время простоя не превысит избыточ­ного времени

Для определения вероятности выполнения планового задания в функции оперативного (нормативного) интервала времени t, в [7] получено следующее соотношение:

 

Частным случаем этого выражения является вероятность без­отказной работы системы, получаемая при t_и = 0:

 

В соответствии с результатами исследований [21], для успеш­ного выполнения суточных плановых заданий по добыче угля дли­тельность перерывов электроснабжения t_m не должна превышать 10-15% избыточного времени t_и, и с учетом перерывов внешнего по отношению к участковой сети электроснабжения должно выпол­няться условие

 

где коэффициент 0,95 учитывает перерывы внешнего электро­снабжения.

С учетом зависимости (16.4) для шахт Донбасса при суточной производительности комплексно-механизированных лав Q_сут, рав­ной 400-1500 т, длительность перерывов электроснабжения t_иэ мож­но определить по формуле

Затем, задаваясь вероятностью выполнения планового задания 0,9 или 0,95, по графикам (рис. 16.5) находят нормативный уровень надежности системы электроснабжения - нормативную наработку на отказ системы Т_н и нормативное время восстановления системы Т_вн. При этом, как правило задаются парой аргументов- t_u и Т_вн, по­сле чего находят Т_в. Можно задаться t_u и Т_н, после чего найти Т_вн. В любом случае значения Т_н и Т_вн находятся в строгом соответствии между собой.

 

 

16.3.3 Обеспечение нормативного уровня надежности

 

Полученные нормативные значения наработки на отказ Т_н и времени восстановления T_вн сравниваются с полученными для за­данной системы электроснабжения показателями безотказности Т_с и ремонтопригодности T_в.c. Система способна выполнять плановое за­дание, если выполняется условие:

 

 

При невыполнении условия систему корректируют. Коррек­ция системы представляет собой итерационный процесс, заклю­чающийся в замене элементов системы и (или) изменении их коли­чества с целью улучшения показателей безотказности и ремонто­пригодности (увеличения Т_с и уменьшения Т_в.с) с последующим их расчетом. В первую очередь увеличивают надежность элементов, вызывающих наибольшие удельные перерывы электроснабжения, приходящиеся на единицу наработки на отказ (см. таблицу 16.1). Процедуру повторяют до выполнения условия (16.6). Если на оче­редной итерации резервы по увеличению надежности системы ока­жутся исчерпаны и не будут достигнуты нормативные уровни, тогда изменяют режим работы участка для увеличения резерва времени, либо решают обратную задачу - из формулы (16.5) находят мень­шую величину планового задания, которое способна обеспечить данная система электроснабжения

Эффективным способом повышения надежности систем элек­троснабжения является сокращение длины кабельных линий. Для этого рекомендуется приближение распределительного пункта к потребителям участка и рациональное секционирование секций сбор­ных шин ЦПП и ВРП. Существенный вклад в повышение надежно­сти дает замена электрооборудования на более современное с уве­личенной наработкой на отказ и сниженным временем восстановле­ния, применение энергопоездов и резервирование электрооборудо­вания.

Для увеличения наработки на отказ кабельных линий следует соблюдать правила прокладки и подвески кабеля и применять спе­циальные защитные элементы (ограждения, кожухи и т. п.), для пе­редвижных забойных механизмов целесообразно применение траковых кабелеукладчиков. Эти меры позволяют увеличить наработку на отказ кабелей на 20-40%.

Уменьшение времени восстановления кабельной сети достига­ется при использовании резервного фидерного кабеля, который должен быть проложен параллельно имеющемуся или храниться на распределительном пункте. Гибкие кабели передвижных механиз­мов целесообразно секционировать и оконцовыватъ каждую секцию штепсельным разъемом. При наличии резервных секций кабеля их замена может быть произведена в течение значительно меньшего времени по сравнению с заменой или ремонтом всего кабеля. Это уменьшает среднее время восстановления кабельной линии прибли­зительно в три раза.

При резервировании малонадежных элементов забойного электрооборудования следует по возможности уменьшить время пе­рехода на резерв. Например, резервный пускатель целесообразно за­ранее подсоединить сетевым отделением к электрической сети уча­стка, а потребитель к отделению выводов подсоединять с помощью отрезка кабеля с подсоединенной на его конце штепсельной муфты. Желательно применять современные пускатели со штепсельными выводами.

Следует также учитывать, что при отсутствии автоматическо­го включения резерва (АВР) ненагруженное резервирование не уве­личивает безотказность системы, его можно рассматривать только как средство улучшения ремонтопригодности.