Повышение эффективности диагностирования щеточно-коллекторного узла карьерных самосвалов

Карьерные самосвалы играют значительную роль в инфраструктуре угольных разрезов, перемещая различные горные породы, в том числе уголь, от мест добычи до потребителей. Они являются неотъемлемой частью технологического цикла при открытой добыче полезных ископаемых. Любой неожиданный выход из строя или неисправность оборудования и подсистем карьерного самосвала причиняет серьезные экономические убытки, включая расходы на восстановление работоспособности и упущенную выгоду из-за снижения производительности на добычном участке вследствие нарушения технологического цикла. Поэтому необходимо свести к минимуму количество и время непредвиденного ремонта. В статье представлен новый подход к диагностированию тяговых электродвигателей, включая щеточно-коллекторный узел и подшипники. Это позволяет расширить возможности диагностики узлов и элементов электродвигателей. В статье подробно рассмотрена методика, обеспечивающая достоверность диагностики, а также описана возможность дистанционного диагностирования и предложены способы автоматизации процесса. Также представлена математическая модель, используемая для мониторинга состояния щеточно-коллекторного узла. В отчете представлена методика прогнозирования остаточного ресурса электрощетки электродвигателя постоянного тока. Эта методика основана на использовании контролируемых показателей надежности, которые описаны в математической модели. Использование вибрационной диагностики в этой модели значительно повышает точность прогнозирования и возможность обнаружения отказов на электродвигателе постоянного тока. Приведена общая формула для расчета остаточного ресурса электрощетки, а также рассмотрены способы улучшения прогнозирования при использовании вибродиагностических методов для изучения ресурса электрощетки.

Филина О. А., Малозёмов Б. В., Лисицын П. С. Повышение эффективности диагностирования щеточно-коллекторного узла карьерных самосвалов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 10-1. — С. 261—279. DOI: 10.2501 8/0236_1493_2023_101_0_261.

Филина Ольга Алексеевна — ст. преп. кафедра электротехнических комплексов и систем. Количество опубликованных научных работ — 188. Область научных исследований — Диагностика и надежность, электродвигатели подвижной состав, Новосибирский государственный технический университет, 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, e-mail: olga_yuminova83@mail.ru;
Малозёмов Борис Витальевич — канд. техн. наук, доцент кафедры электротехнических комплексов. Количество опубликованных научных работ — 154. Область научных исследований — Диагностика и надежность, Компьютерные, сетевые и информационные технологии, Новосибирский государственный технический университет, 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20. e-mail: mbv5@mail.ru;
Лисицын Павел Сергеевич — ассистент кафедры «Электротехнических комплексов» Новосибирского государственного технического университета (НГТУ-НЭТИ), магистр.

1. Wu X., Kukartsev V. V., Tynchenko V. S., Bukhtoyarov V. V., Tyncheko Y. A., Kukartsev V. A. Overview of Methods for Enhanced Oil Recovery from Conventional and Unconventional Reservoirs // Energies. 2023, vol. 16, 4907. DOI: 10.3390/en16134907.

2. Сычев Ю. А., Костин В. Н., Сериков В. А., Аладьин М. Е. Анализ несинусоидальных режимов в системах электроснабжения горных предприятий с нелинейной нагрузкой и конденсаторными установками // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 1. — С. 159–179. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_1_0_159.

3. Хазин М. Л., Апакашев Р. А. Карьерные самосвалы на водородном топливе // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 1. — С. 47–59. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_1_0_47.

4. Filina O., Yashagina A., Salnikova O. Determination of the characteristic points of approximation for traction electric machines of electric rolling stock // Proceedings — 2021 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2021. 2021, pp. 791–796.

5. Шешко О. Е. Эколого-экономическое обоснование возможности снижения нагрузки на природную среду от карьерного транспорта // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 2. — С. 241–252.

6. Абрамов Б. И., Иванов А. Г., Шиленков В. А., Кузьмин И. К., Шевырев Ю. В. Электропривод современных шахтных подъёмных машин // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5−2. — С. 145−162. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2022_52_0_145.

7. Filina O., et al. Vibration diagnostics of the brush-collector assembly, as means of assessing // Proceedings of the 2022 4th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering, REEPE 2022. DOI: 10.1109/REEPE53907.2022.9731424.

8. Щуров Н. И. и др. Исследование работы коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей на математических моделях // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. — 2010. — № 1. — С. 326–329.

9. Степанов Е. Л. Методы и средства повышения ресурса щёток тяговых электродвигателей. Дис. канд. техн. наук: 05.09.01: 2010. — Новосибирск, 2010. — 214 с.

10. Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Valuev D. V., Qi M. Review Models and Methods for Determining and Predicting the Reliability of Technical Systems and Transport // Mathematics. 2023, vol. 11, 3317. DOI: 10.3390/math11153317.

11. Андреева Л. И. Выбор стратегии ремонтного обслуживания горной техники // Известия высших учебных заведений // Горный журнал. — 2021. — № 4. — С. 83−91. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-4-83−91.

12. Герике П. Б., Герике Б. Л. Формирование единого диагностического критерия для оценки технического состояния горного оборудования // Горное оборудование и электромеханика. — 2021. — № 2. — С. 17−22. DOI: 10.26730/1816-4528-2021217−22.

13. Voitovich E. V., Kononenko R. V., Konyukhov V. Y., Tynchenko V., Kukartsev V. A., Tynchenko Y. A. Designing the Optimal Configuration of a Small Power System for Autonomous Power Supply of Weather Station Equipment // Energies. 2023, vol. 16, 5046. DOI: 10.3390/en16135046.

14. Герике П. Б. О едином диагностическом критерии для выявления дефектов электрических машин по параметрам механических колебаний // Известия Уральского государственного горного университета. — 2019. — № 2 (54). — С. 100−106.

15. Абу-Абед Ф. Н., Мартынов Д. В., Сергиенко С. В., Кордюков Р. Ю. Имитационная модель оценки производительности ремонтно-диагностического комплекса // Программные продукты и системы. — 2015. — № 5. — С. 107−116. DOI: 10.15827/0236— 235X.109.107−116

16. Aldannawy H., Rouabhi A., Gerbaud L. Percussive drilling: Experimental and numerical investigations // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2022, vol. 55, no. 3, pp. 1555−1570. DOI: 10.1007/s00603-021-02707-5.

17. Виноградов А. Б., Гнездов Н. Е., Журавлев С. В., Сибирцев А. Н. Результаты разработки и испытаний комплекта электрооборудования карьерного самосвала грузоподъемностью 240 т // Электротехника. — 2015. — № 3. — С. 38−45.

18. Хазин М. Л. Электрифицированный автотранспорт для подземных и открытых горных работ // Известия Уральского государственного горного университета. — 2019. — № 1(53). — С. 128−135. DOI: 10.21440/2307-2091-2019-1-128−135.

19. Khalikov I. H., Kukartsev V. A., Kukartsev V. V., Tynchenko V. S., Tynchenko Y. A., Qi M. Review of Methods for Improving the Energy Efficiency of Electrified Ground Transport by Optimizing Battery Consumption // Energies. 2023, vol. 16, 729. DOI: 10.3390/en16020729.

20. Shchurov N. I., Dedov S. I., Malozyomov B. V., Shtang A. A., Klyuev R. V., Andriashin S. N. Degradation of Lithium-Ion Batteries in an Electric Transport Complex // Energies. 2021, vol. 14, 8072. https://doi.org/10.3390/en14238072.

21. Martyushev N. V., Malozyomov B. V., Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Qi M. Mathematical Modeling of the State of the Battery of Cargo Electric Vehicles // Mathematics. 2023, vol. 11, 536. https://doi.org/10.3390/math11030536.

22. Zhang Wei, Yang J., Zhang W., Ma F. Research on regenerative braking of pure electric mining dump truck // World Electric Vehicle Journal. 2019, vol. 10, pp. 39. DOI: 10.3390/ wevj10020039.

23. Oparina T. A., Zagorodnii N. A., Efremenkov E. A., Qi M. Mathematical Analysis of the Reliability of Modern Trolleybuses and Electric Buses // Mathematics. 2023, vol. 11, 3260. DOI: 10.3390/math11153260.