بخشی از مقاله
چکیده
سیستم هیدرولیک یکی از مهمترین زیرسیستمهای ماشینآلات و دستگاههای متحرک پیشرفته در اکثر صنایع به شمار میآید . در این مقاله، قابلیت اطمینان زیرسیستم هیدرولیک یک دستگاه اکسکاواتور هیدرولیکی با استفاده از دادههای خرابی ثبت شده طی یکسال در معدن سنگآهن گلگهر، بررسی شده است. به منظور تأیید فرض توزیع یکسان و مستقل دادهها، آزمونهای روند و همبستگی سری روی دادهها انجام گرفتند. با توجه به نتایج آزمونها، فرآیند تجدیدشونده برای مدلسازی انتخاب شد.
سپس، برای انتخاب بهترین توزیع انواع توزیعهای آماری با استفاده از نرمافزار Easyfit مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج آنالیز نشان داد که زمانهای بین خرابیهای این سیستم از تابع توزیع ویبول دو پارامتری پیروی میکند. سپس، نتایج تحلیلها نشان داد که قابلیت اطمینان این سیستم از ساعات اولیه کار دستگاه، با شیب تند کاهش مییابد و پس از گذشت 550 ساعت عملیات پیوسته به صفر میرسد و عملکرد آن متوقف خواهد شد. در نهایت، فاصله زمانی تعمیر و نگهداری پیشگیرانه برای این سیستم بر اساس قابلیت اطمینان %90، 10 ساعت محاسبه گردید.
-1 مقدمه
اکسکاواتور هیدرولیکی یکی از ماشینآلات اصلی و گران-قیمت در معادن روباز میباشد که از شش زیرسیستم عملیاتی اصلی تشکیل شده است. به منظور ساخت سیستمی سودبخش و به طور مداوم آماده به کار، بهینه-سازی هر زیرسیستم در ارتباط با زیرسیستم دیگر ضروری است. سیستم هیدرولیک یکی از مهمترین زیرسیستمهای اکسکاواتور هیدرولیکی میباشد که اکثر عملیات بارگیری و تخلیه در این ماشین توسط این زیرسیستم مدیریت میشود.
هر گونه خرابی در سیستم هیدرولیک که منجر به توقف اکسکاواتور شود، میتواند توقف عملیات، کاهش بهرهوری و در نتیجه افزایش هزینههای ناشی از توقف تولید را به دنبال داشته باشد. بنابراین، مطالعه قابلیت اطمینان به منظور ارزیابی کارایی این سیستم و انتخاب یک استراتژی تعمیر و نگهداری مناسب، بسیار مهم است. از دهه 1960 تاکنون، بهطور پیوسته مطالعات زیادی روی قابلیت اطمینان سیستمهای معدنی انجام شده است.
اما حجم این تحقیقات در مقایسه با وسعت و حجم ماشینآلات و سیستمهای معدنی بسیار ناچیز است.[1] در سال 2001 سامانتاٌ و همکاران قابلیت اطمینان سه دستگاه شاول و زیرسیستمهای آنها را با آنالیز دادههای مربوط به خرابی مطالعه نمودند.[2] قابلیت اطمینان کارخانه سنگشکن در سال 2008 توسط برابادیٍ و کومارَ بررسی شد.[3] در سال 2011 حسینی و همکاران قابلیت اطمینان سیستم هیدرولیک یک دستگاه درام شیرر را با استفاده از روش تحلیل آماری ارزیابی نمودند.
[4] رحیمدل و همکاران در سال 2014، قابلیت اطمینان ناوگان حفاری موجود در معدن مس سرچشمه را با در نظر گرفتن پنج زیرسیستم برای ماشین حفاری، مدلسازی نمودند.[5] قابلیت اطمینان یک دستگاه ناوزنجیری زرهی توسط مرشدلو و دهقانی در سال 1394 مورد ارزیابی قرار گرفت.[1] در سال 2016 الهکرمی و همکاران قابلیت اطمینان موتور دامپتراک را مورد مطالعه قرار دادند.[6] در این مقاله، تلاش شده است تا با استفاده از روش تحلیل آماری، قابلیت اطمینان سیستم هیدرولیک یک دستگاه اکسکاواتور هیدرولیکی موجود در معدن سنگآهن گل-گهر مدلسازی شود. هدف اصلی این تحقیق، شناسایی رفتار خرابی سیستم هیدرولیک و انتخاب یک استراتژی تعمیر و نگهداری مناسب برای بهبود کارایی اکسکاواتور هیدرولیکی میباشد.
-2 مفاهیم تئوری
-1-2 تحلیل قابلیت اطمینان
برای قابلیت اطمینان تعاریف متعددی وجود دارد که کاملترین و جامعترین آن عبارت است از »احتمال اینکه دستگاه کار موردنظر را تحت شرایط معین در فاصله زمانی مشخص بدون خرابی انجام دهد.« امروزه روشهای متنوعی برای بررسی و تحلیل قابلیت اطمینان سیستمهای مهندسی و دستگاهها ارائه شده است. روشهای اصلی در این حوزه عبارتند از روش تحلیل انواع خرابیها و تأثیرات آنهاُ، روش تحلیل درخت خطاِ، روش مارکوف ّ و روش تحلیل آماری.[7] در این مقاله، از روش تحلیل آماری به عنوان کاملترین و جامعترین روش استفاده شده است.
در روش تحلیل آماری زمانهای بین خرابیها - TBF - ْ به عنوان متغیرهای تصادفی استفاده میشوند. برای تشخیص نوع دادهها و قبل از مدلسازی قابلیت اطمینان، دو مرحله آزمون بر روی دادهها انجام میگیرد. در مرحله اول دادهها برای تعیین وجود یا عدم وجود روند مورد ارزیابی قرار میگیرند. برای این منظور از آزمونهای روند استفاده میشود که به طور کلی به دو گروه آزمونهای گرافیکی و تحلیلی تقسیم میشوند. در میان روشهای تحلیلی آزمون نظامی روشی پرکاربرد است و بهترین و قابل اعتمادترین نتیجه را ارائه میدهد.
در این روش، فرض صفر این است که دادهها از فرآیند پواسون ناهمگن تبعیت نمیکنند. بر مبنای این فرض، شاخص U دارای توزیع مربعکای - - 2 با درجه آزادی - 2n-1 - است. برای کنترل صحت فرض صفر، پس از محاسبه U برای دادهها، از جدول استاندارد توزیع مربع-کای استفاده میشود. درصورتیکه فرض موجود در سطح اعتماد بالای %95 پذیرفته شود، آنگاه مشخص میشود که دادهها دارای روند نیستند و در صورت رد این فرض، دادهها دارای روند تشخیص داده میشوند و برای مدل-سازی باید از روشهای فرآیند پواسون غیرهمگن استفاده شود. در روش گرافیکی نمودارهای خرابی تجمعی در مقابل زمان خرابی تجمعی رسم میشوند که وجود حالت تحدب، تقعر و یا به طور کلی انحناء در نحوه قرارگیری نقاط، نشان دهنده روند در دادههاست.[1,4]
در مرحله دوم به منظور ارزیابی استقلال یا همبستگی دادهها، آزمون همبستگی سری صورت میگیرد. برای بررسی همبستگی دادههای خرابی یک دستگاه از روش گرافیکی استفاده میشود. در این روش، اُnمین دادههای خرابی به صورت تابعی از n-1 - اُ - مین دادههای خرابی در یک فضای XY رسم میشوند. اگر نقاط موجود دارای نظم و ترتیب خاصی نباشند، نشان دهنده آن است که دادههای متوالی دارای همبستگی نیستند، در غیر اینصورت دادهها غیرمستقل خوانده میشوند و برای مدل-سازی از فرآیند پواسون همگن استفاده میشود.
[7,8] در صورت عدم وجود روند و همبستگی، دادهها از نظر آماری »مستقل و مانا« نامیده میشوند و برای مدلسازی این نوع دادهها از فرآیند تجدیدشوندهٌ و آمار کلاسیک استفاده میشود. برای این منظور، توابع توزیع مختلف بر روی دادهها امتحان میشوند تا بهترین توزیع انتخاب شود. برای انتخاب بهترین تابع چگالی احتمال خرابی از آزمون آماری کلموگروف-اسمیرنوفٍ استفاده می-شود.[1,3,4] روندنمای مربوط به تعیین نوع مدلسازی دادههای آماری در شکل1 ارائه شده است.
-2-2 برنامهریزی تعمیر و نگهداری
در صنعت معدنکاری، نگهداری و تعمیرات - نت - َ سهم قابل توجهی از کل هزینههای عملیاتی را به خود اختصاص میدهد. با در نظر گرفتن زمان اجرای نگهداری و تعمیر، استراتژیهای تعمیر و نگهداری معمولأ به دو دسته اصلی، تعمیر و نگهداری اصلاحی - - CMُ و تعمیر و نگهداری پیشگیرانه - - PMِ تقسیم میشوند.
