Reliability and maintainability of scraper conveyor used in coal mining in the Jiu Valley

Abstract

Purpose. The aim of the study is to determine and analyse causes of faults in the operation of TR-7A scraper conveyor and to estimate the required time for their remediation and select the methods of their prevention and elimination. Methods. The characteristic of a system, such as the scraper conveyor, intended to fulfil its specified function in time and operation conditions, can be studied, theoretically, by determining its operational reliability. This implies the existence of a framework that incorporates several interconnected components of technical, operational, commercial and management nature. The quantitative expression of reliability was based on elements of mathematical probability theory and statistics (exponential distribution law), failure and repair mechanism not being subject to certain laws. Findings. The following TR-7A subassemblies, if defective, could have been the cause of a failure: chains, hydraulic couplings, chain lifters, drive, return drums, some electrical equipment. After 28 months of monitoring the TR-7A operation, we have established the number of failures (defects) ni, the operating time between failures ti, frequency of failures fc, time to repair tri, weight repair time pr, mean time between failures (MTBF), mean time to repair (MTR). Originality. Data collection and processing involves the adoption of specific procedures to allow the correct highlighting of the causes and frequency of failures. The accomplishment of this approach allowed finding the solutions for increasing reliability of some subassemblies of TR-7A conveyor (i.e., those subjected to abrasive wear). Practical implications. One solution was to use materials with compositional and functional gradient in the case of worn surfaces of some subassemblies. It was successfully applied for the chain lifters where a significant increase in the mean time between failures was obtained. The field of application of these materials can be extended to the metal subassemblies of machines and equipment with abrasion wear that occurs both in underground mines and in quarries.

Мета. Визначення та аналіз причин несправностей у роботі скребкового конвеєра, оцінка часу їх усунення та вибір методів їх запобігання й ліквідації при видобутку вугілля. Методика. Скребковий конвеєр ТР-7А, який призначений для виконання заданої функції у часі та в певних умовах експлуатації був теоретично вивчено шляхом визначення його експлуатаційної надійності. Це має на увазі наявність структури, яка включає кілька взаємопов’язаних компонентів технічного, експлуатаційного, комерційного та управлінського характеру. Кількісне вираження надійності засноване на елементах математичної теорії ймовірностей і статистики (експоненціального закону розподілу); з урахуванням того, що механізм поломки і ремонту обладнання не підпорядковується певним законам. Результати. Визначено вузли конвеєра TR-7A, які в разі несправності, можуть бути причиною відмови в роботі: ланцюги, гідравлічні муфти, ланцюгові підйомники, привід, поворотні барабани, деякий електричне обладнання. Після 28 місяців моніторингу роботи TR-7A було визначено кількість поломок (несправностей) ni, робочий час між поломками ti, частота поломок fc, час ремонту tri, вагова частка часу ремонту pr, середній час між поломками (MTBF), середній час ремонту (MTR). Наукова новизна. Встановлено коректні причини і частота збоїв у роботі скребкових конвеєрів на основі нового підходу збору та обробки експериментальних даних. Реалізація даного підходу дозволила знайти рішення для підвищення надійності деяких вузлів конвеєра ТР-7А, схильних до абразивного зносу. Практична значимість. Одним з рішень було використання матеріалів з композиційним і функціональним градієнтом для відновлення зношених поверхонь деяких вузлів. Цей підхід був успішно застосований для ланцюгових підйомників, в результаті чого середній час між поломками значно збільшився. Такі матеріали можуть застосовуватися для відновлення металевих вузлів машин і устаткування, схильних до абразивного зносу як при підземній, так і відкритій розробці родовищ.

Цель. Определение и анализ причин неисправностей в работе скребкового конвейера, оценка времени их устранения и выбор методов их предотвращения и ликвидации при добыче угля. Методика. Скребковый конвейер ТР-7А, который предназначен для выполнения заданной функции во времени и в определенных условиях эксплуатации, был теоретически изучен путем определения его эксплуатационной надежности. Это подразумевает наличие структуры, которая включает несколько взаимосвязанных компонентов технического, эксплуатационного, коммерческого и управленческого характера. Количественное выражение надежности основано на элементах математической теории вероятностей и статистики (экспоненциального закона распределения); с учетом того, что механизм поломки и ремонта оборудования не подчиняется определенным законам. Результаты. Определены узлы конвейера TR-7A, которые в случае неисправности, могут быть причиной отказа в работе: цепи, гидравлические муфты, цепные подъемники, привод, возвратные барабаны, некоторое электрическое оборудование. После 28 месяцев мониторинга работы TR-7A было определено количество поломок (неисправностей) ni, рабочее время между поломками ti, частота поломок fc, время ремонта tri, весовая доля времени ремонта pr, среднее время между поломками (MTBF), среднее время ремонта (MTR). Научная новизна. Установлены корректные причины и частота сбоев в работе скребковых конвейеров на основе нового подхода сбора и обработки экспериментальных данных. Реализация данного подхода позволила найти решения для повышения надежности некоторых узлов конвейера ТР-7А, подверженных абразивному износу. Практическая значимость. Одним из решений было использование материалов с композиционным и функциональным градиентом для восстановления изношенных поверхностей некоторых узлов. Этот подход был успешно применен для цепных подъемников, в результате чего среднее время между поломками значительно увеличилось. Такие материалы могут применяться для восстановления металлических узлов машин и оборудования, подверженных абразивному износу как при подземной, так и открытой разработке месторождений.