Расчет надежности системы утилизации хвостов флотации и разработка мероприятий по обеспечению надежной работы

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Введение            3

 

Раздел 1. Технологическая  схема и её описание     5

 

Раздел 2. Качественный анализ надежности системы     9

 

Раздел 3. Количественный анализ надежности системы          10

 

Раздел 4. Разработка мероприятий  по улучшению надежности систем         12

 

Вывод                        16

 

Список литературы                 17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Человеческая практика свидетельствует, что любая деятельность является потенциально опасной. Для человека всегда существует риск опасности. Риск можно представить как сочетание  вероятности события с определенными  нежелательными последствиями: выход  из строя оборудования, травмирования, заболевания, гибель людей, материальные потери, и тому подобное. Стоит отметить, что количество рисков опасностей относительно гибели людей как во всем мире, так  и в Украине, растет.

Оценка допустимой степени риска  человека в развитых странах считается  индивидуальным риском, который равняется 10~6 на год. Малым считается индивидуальный риск гибели 10~4 на год. На сегодня разработана  и существует концепция принятого (допустимого) риска, сущность которой  заключается в стремлении обеспечить такую степень безопасности, которую  воспринимает общество в это время.

Целью курсовой работы является изучение и закрепление основ  теории надёжности, приобретение навыков  выполнения практических расчётов и  самостоятельного решения технических  задач, связанных с обеспечением надёжности технологических систем природоохранного назначения.

Задачей курсовой работы является качественная и количественная оценка надёжности технологических систем, предназначенных для очистки  газа, сточных вод или переработки  отходов, разработка мероприятий по повышению надёжности таких систем и оценка эффективности этих мероприятий.

Надежностью называют свойство объекта  сохранять во времени в установленных  пределах значения всех параметров, характеризующих  способность выполнять требуемые  функции в заданных режимах и  условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки. Расширение условий эксплуатации, повышение  ответственности выполняемых радиоэлектронными средствами (РЭС) функций, их усложнение приводит к повышению требований к надежности изделий.

Надежность является сложным свойством, и формируется такими составляющими, как безотказность, долговечность, восстанавливаемость и сохраняемость. Основным здесь является свойство безотказности - способность изделия непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение времени. Потому наиболее важным в обеспечении надежности РЭС является повышение их безотказности.

Особенностью проблемы надежности является ее связь со всеми этапами "жизненного цикла" РЭС от зарождения идеи создания до списания: при расчете  и проектировании изделия его  надежность закладывается в проект, при изготовлении надежность обеспечивается, при эксплуатации - реализуется. Поэтому  проблема надежности - комплексная  проблема и решать ее необходимо на всех этапах и разными средствами. На этапе проектирования изделия  определяется его структура, производится выбор или разработка элементной базы, поэтому здесь имеются наибольшие возможности обеспечения требуемого уровня надежности РЭС. Основным методом  решения этой задачи являются расчеты  надежности (в первую очередь - безотказности), в зависимости от структуры объекта  и характеристик его составляющих частей, с последующей необходимой  коррекцией проекта. Некоторые способы  расчета структурной надежности рассматриваются в данном пособии.

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  СХЕМА УТИЛИЗАЦИИ ХВОСТОВ ФЛОТАЦИИ И ЕЁ ОПИСАНИЕ

 

 

Уголь с шахты поставляется на ЦОФ, где подвергается обогащению флотацией. Обогащение углей  — технический процесс уменьшения содержания минералов, примесей в топливе или разделение рядового топлива на сорта по крупности кусков, химическим  (гумусовые и сапропелевые угли) или физическим свойствам (блестящие, матовые и волокнистые угли). Для обогащения угля применяются сортировка, сухое и мокрое обогащение. Продукт обогащения называется концентратом угля.

Флота́ция (фр.  flottation, от flotter — плавать) — процесс разделения мелких твёрдых частиц (главным образом, минералов), основанный на различии их в смачиваемости водой. Гидрофобные (плохо смачиваемые водой) частицы избирательно закрепляются на границе раздела фаз, обычно газа и воды, и отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых водой) частиц. При флотации пузырьки газа или капли масла прилипают к плохо смачиваемым водой частицам и поднимают их к поверхности. Флотация — один из основных методов обогащения полезных ископаемых, применяется также для очистки воды от органических веществ и твёрдых взвесей, разделения смесей, ускорения отстаивания в химической, нефтеперерабатывающей, угольной и других отраслях промышленности. 

В результате флотации образовываются обогащенный уголь и хвосты флотации.

Хвосты флотации - отходы процессов обогащения полезных ископаемых (пустые и слабоминерализованные породы, железные минералы), в которых содержание ценного компонента ниже, чем в исходном сырье.

Хвосты представляют собой  частицы пустой породы, получающиеся в результате механической переработки  руд и углей (дробления, измельчения, классификации, флотации, магнитной  сепарации и др.).

Переработка— повторное использование или возвращение в оборот отходов производства или мусора. Хвосты флотации также являются отходами. На ЦОФ и УПП серьёзно стоит вопрос о переработке отходов углеперерабатывания. Поэтому в данной курсовой работе я предлагаю схему утилизации хвостов флотации (рис.1) и расчёт надежности этой схемы.

 

 

 

 

 

Рис.1 Технологическая схема  утилизации хвостов флотации

 

 

 

 

 

 

Описание  технологической схемы утилизации хвостов флотации

 

1. насос ФГ 14,5
2. золомер
3. ленточный классификатор КЛ-10
4. циклон-сепаратор ЦС 500/360
5. гидроциклон ГЦМ-710
6. сгуститель С10-1
7. ленточный в/фильтр ЛС-10
8. хвостохранилище

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 2 КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ

 

 

Отказом системы будет  считаться невозможность переработки хвостов флотации. Любая остановка агрегата ведет к остановке системы.

Отказ системы возможен, если:

- перегреется насос

- остановится лента на ленточном классификаторе КЛ-10

- забьется труба в циклоне-сепараторе

- забьется труба в гидроциклоне

- по механическим причинам остановится сгуститель

- по электрической части произойдет поломка ленточного в/фильтра

- переполнится хвостохранилище

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2 «Дерево отказов» до замены оборудования

 

РАЗДЕЛ 3 КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ

 

 

Время эксплуатации оборудования - 15 лет

 

 

 

Для расчёта  надежности элементов используется формула:

 

,

 

где  – интенсивность отказов, ч^-1 (см. табл. 1)

       t – время эксплуатации оборудования, ч

 

Для расчёта  надежности системы используется формула:

 

 ,

где  n – число элементов

 

Таблица 1 – Интенсивность  отказов для некоторых элементов

 

№ п/п	Наименование оборудования	, ч-1
1	Насос ФГ 14,5	1,6*10-4
2	Ленточный классификатор  КЛ-10	10-4
3	Циклон-сепаратор ЦС 500/360	0,01*10-4
4	Гидроциклон ГЦМ-70	0,01*10-4
5	Сгуститель С10-1	10-4
6	Ленточный в/фильтр ЛС-10	10-4
7	Хвостохранилище	10-7

 

Расчёт  надежности системы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходя из проведенных  расчётов, можно сделать вывод, что  элементы 4,5 и 8 являются надежными. А элементы 1,3,6, и 7 подлежат замене или резервированию, т.к. они не являются надежными.

 

     

 

Отсюда следует, что системы  является ненадежной и необходимо принимать  меры по улучшению надежности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 4 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ

 

 

Проведем замену всех элементов  системы на новые со временем эксплуатации полгода. Ставим резервный ремонтируемый насос и резервный ремонтируемый ленточный фильтр, а также ремонтируемые ленточный классификатор и сгуститель (см. рис. 3)

 

 

Рис.3 Новая технологическая схема

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4 «Дерево отказа»  после замены оборудования

 

Время эксплуатации оборудования – 0,5 года (4380 часов)

 

Для расчёта надежности резервных  элементов используется формула:

 

,

 

где  P_i – надежность элемента

       P_iа – надежность резервного элемента

 

Для расчёта надежности восстанавливаемых  элементов используется формула:

 

 

где µ - интенсивность ремонтов, ч^-1 (см.табл. 2)

 

Для расчёта надежности системы  используется формула:

 

 

 

Таблица 2 – Интенсивность ремонтов для некоторых элементов

 

№ п/п	Наименование оборудования	µ, ч-1
1	Насос ФГ 14,5	8*10-2
2	Ленточный классификатор  КЛ-10	0,5*10-2
3	Гидроциклон ГЦМ-70	0,01*10-4
4	Ленточный в/фильтр ЛС-10	0,5*10-2

 

Расчёт  надёжности системы

 

 

Р_1,1а = 1-(1-0,99)(1-0,99)=0,9999

 

 

 

 

 

Р_7,7а = 1-(1-0,98)(1-0,98)=0,9996

Р₈

 

 

Система надежна, т.к. Р_с ≥Р_н = 0,85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫВОД

Исходя из полученных данных и расчётов надежности, можно сделать вывод, что надёжность всей системы напрямую зависит от надежности каждого элемента этой системы.

При расчете надежности системы утилизации хвостов флотации со временем эксплуатации 15 лет без восстановления было выявлено, что 4 элемента из 7 были ненадежны, что дало очень низкую надежность системы Р_с=4,25*10^-21.

Поэтому было необходимо принять  меры по повышению надежности. Были проведены следующие мероприятия:

1. все оборудование было заменено на новое со временем эксплуатации 0,5 года
2. новый насос (1) сделали ремонтируемым и установили точно такой же резервный насос
3. новый ленточный фильтр ЛС-10 (7) сделали ремонтируемым и установили точно такой же резервный
4. новый ленточный классификатор КЛ-10 (3) сделали ремонтируемым
5. новый сгуститель сделали ремонтируемым (6)

После проведения мероприятий  надежность системы заметно увеличилась  Р_с=0,95.

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Хенли Е.Дж., Кумамото Х. Надійність проектування технічних систем і оцінка риску. - К.: Вища школа, 1987 - 544 С.
2. Ильин Ю.А. Расчёт надёжности подачи воды. - М.: Стройиздат, 1987 - 320 С.
3. Половко А.М., Маликов И.М., Жигарев А.Н., Зарудный В.И. Сборник задач по теории надёжности. - М.: Советское радио, 1977 - 408 С.
4. ДСТУ 2470-94 Надёжность техники. Системы технологические. Термины и определения. 
5. ДСТУ 2861-94 НТ. Анализ надёжности.
6. ДСТУ 2862-94 НТ. Методы расчёта показателей надёжности.