03 марта 2016г.
На карьерах железнорудных месторождений и цветных металлов, представленных в основном крепкими породами, шарошечный способ занимает 95-100%, на угольных разрезах около 50%, на карьерах по добыче нерудных полезных ископаемых около 60%. Как показывает практика бурения, долото является наиболее изнашиваемым элементом. При бурении 45-55% аварий от общего количества приходится на аварии с долотами. Причиной выхода долота из строя является износ вооружения шарошек долота и износ опор. При этом в стоимости проходки на 1 метр скважины расходы на шарошечные долота достигают 60-70%. Значительные затраты объясняются большой стоимостью и относительно невысокой стойкостью шарошечных долот. Бурение сопровождается непрогнозируемыми ударными нагрузками и значительным увеличением напряжений в опорах качения шарошечного долота.
Для оценки фактического состояния и прогнозирования ресурса шарошечных долот необходимо применение диагностического контроля при приемке, а также и в процессе эксплуатации шарошечного долота.
На Рисунке 1 представлена установка для проверки технического состояния шарошечного долота методом вибродиагностики.
После приемки нового долота от предприятия-изготовителя производится удаление консервантного масла,промывка в масленой ванне, подшипниковые опоры заполняются смазкой.
Устанавливается долото в токарном станке (1) и проводится этап обкатки при незначительной осевой нагрузке и оборотах (от 40 до 80 об/мин),обеспечивающий приработку тел качения и беговых дорожек. Затем, поочередно на каждой из лап долота (3) устанавливается датчик вибрации (6) и выполняются диагностические измерения. Для того чтобы кабель (7) не наматывался на долото его прокладка производится сквозь отверстие в корпусе долота и через отверстие в шпинделе. Прижимной невращающийся диск (4) покрыт резиновой футеровкой обеспечивающей равномерное прижатие шарошек долота и осевое усилие. Показания снимаются с помощью виброанализатора STD-3300.
Осевая нагрузка в станках вращательного шарошечного бурения в зависимости от физико-механических свойств пород и прочности
долот колеблется от 900 до 2200 кг на 1 см диаметра
долота, а частота
вращения бурового
става - от 40 до 150 об/мин.Для диагностирования принимаем максимальное число оборотов - 150 об/мин (2,5 Гц).
Основные параметры контроля:
-
форма волны, среднеквадратическое значение (СКЗ) виброскорости, пиковое
значение виброперемещения и виброускорения;
-
от 0,5 Гц до 1000 Гц;
- 6 усреднений;
- 3200 линий.
Сигнал снимается с помощью вибропреобразователя модели
603ICPс боковым входом, способ крепления - магнит. Для спектрального анализа используются прямые
спектры и спектры огибающей виброускорения, а также форма волны сигнала.
Измерения вибрации проводятся на каждой
из лап шарошечного долота в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Контроль параметров и анализ данных выполняется по индивидуальному набору критериев и предельных значений на каждой измерительной точке для разных видов шарошечных долот.
Граница нормального состояния определяется на 4 дБ выше исходной, или по сумме средне-нормальной величины и дисперсии, взятой с некоторым
коэффициентом.
При определении «нормального состояния» используется следующий метод:
принятие в качестве критериев «нормального состояния» данных замеров
контролируемых параметров на новых шарошечных долотах, после обкатки и приработке (исходное состояние).
В дальнейшем, по мере накопления сведений об особенностях вибрации конкретных типов шарошечных долот, не только на этапе приемки
от предприятия-изготовителя, а также в процессе
их эксплуатации, полученные данные будут подвергнуты статистической обработке
для определения индивидуальных частотных полос и допустимых значений. Что позволит уже на этапе приемки оценить техническое состояние шарошечных долот и прогнозировать их эксплуатационный ресурс.
Список литературы
1.
Посташ С.А. Повышение
надежности и работоспособности шарошечных долот. М.: Машиностроение, 1982. 120 с.
2.
Смирнов Н.В.,
Дунин-Барковский
И.В.
Курс теории вероятностей и математической
статистики
для технических приложений. М.: Наука, 1969. 511 с.
3.
Ширман А.Р., Соловьев А.Б. Практическаявибродиагностика
и
мониторинг
состояния
механического оборудования. Москва, 1996.
135 с.
