Моніторинг технічного стану шахтних копрів"
Автор: Клим Андрій Богданович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Будівництво та цивільна інженерія (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут будівництва та інженерних систем
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Клим А.Б., Кущенко В.М. (керівник). Моніторинг технічного стану шахтних копрів. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2021. Розширена анотація. Укісні шахтні копри станкової системи є найбільш розповсюдженими спорудами шахтних підйомних установок на вугільних шахтах України, в середньому термін експлуатації цих споруд складає 50…70 років, що за важких умов експлуатації відображає значну ступінь їх фізичного зносу [3, 4]. Для систем шахтно підйомних установок, які виконують вантажу-людське вертикальне транспортування (клітьового підйому), особливо великий ризик раптового руйнування виникає при раптових аваріях, які відносяться до класу відповідальності СС3. Відповідно до нормативних вимог [1, 2] для будівельних споруд що відносяться до класу відповідальності СС3, є необхідним оснащувати їх автоматизованими системами моніторингу технічного стану. Відповідно до даних роботи [3] аварійні навантаження від розриву підіймального каната перевищують навантаження нормальної експлуатації у 5…9 разів, а також інші аварійні навантаження у 2…2,6 рази. Таким чином, при проектуванні конструкцій шахтних копрів, аварійні навантаження від розриву підіймального каната є найбільш визначальними. Тому в даній роботі було розглянуто механізм вичерпання несучої здатності споруди при проектних аварійних навантаження розриву підйомного канату [3, 5]. Встановлено, що в процесі експлуатації шахтного копра в наслідок абразійно-корозійних впливів частіше за все пошкоджуються елементи з’єднувальної решітки станка, укосини і підкопрової рами. Тому в даній роботі було розглянуто вплив відмови окремих вузлів та елементів з’єднувальної решітки станка і укосини на спектр власних частот коливань споруди [3-8]. Мета роботи: на характерному реальному об’єкті розрахунковим методом обґрунтувати і запропонувати принципіальну схему моніторингу технічного стану сталевих конструкцій укісних шахтних копрів. Об’єкт дослідження: забезпечення безпеки гірничо-технічних споруд шахтних підйомних установок. Предмет дослідження: моніторингу технічного стану сталевих конструкцій укісних шахтних копрів. Завдання роботи: ? виконати пружно-пластичний аналіз характерної споруди при поступовому збільшені аварійного навантаження від розриву підйомного канату, з метою визначення ключових елементів несучої системи після відмови, яких відбувається прогресуюче руйнування споруди в цілому; ? виконати аналіз впливу характерних експлуатаційних пошкоджень несучих конструкцій на спектр власних частот коливань споруди в цілому; ? запропонувати принципову схему моніторингу технічного стану сталевих конструкцій укісних шахтних копрів. Результати дослідження. В результаті пружно-пластичного аналізу сталевих конструкцій укісного шахтного копра було встановлено механізм вичерпання несучої здатності при поступовому збільшені аварійного навантаження від розриву підйомного канату, який показав наявність двох ключових елементів в складі конструкцій укосини, після руйнації якого відбувається лавино-образне (непропорційне) руйнування споруди в цілому. У зв’язку з високою відповідальністю ключових елементів є необхідним реалізація моніторингу їх напружено-деформованого стану в процесі експлуатації. В результаті чисельних експерементів було встановлено вплив характерних експлуатаційних пошкоджень конструкцій шахтного копра на спектр власних частот коливань. Отримані залежності спектр власних частот коливань від виду пошкоджень можна використати, як діагностичні ознаки цілісності конструктивної системи споруди. В результаті виконаної роботи запропонована наступна принципова схема моніторингу технічного стану сталевих конструкцій укісного шахтного копра, яка складається: а) вібраційний моніторингу для контролю параметрів спектра власних частот коливань і віброшвидкості, вібродатчиками встановлених на верхніх фасадних фермах і між підшківними фермами; б) тензометричний контроль напружено-деформованого стану ключових елементів гілок укосини; в) розрахункова модель, яка за використання діагностичних даних дозволяє оперативно визначати технічний стан споруди. Ключові слова: укісний шахтний копер, аварійне навантаження, пружно-пластичний аналіз, ключові елементи, спектр власних частот коливань, моніторинг технічного стану. Перелік використаних літературних джерел: 1. ДСТУ-Н Б В.1.2-17:2016 Настанова щодо науково-технічного моніторингу будівель і споруд / ДП «УкрНДНЦ». – К.: ДП «УкрНДНЦ», 2017. – 38 с. 2. РД 12.005-94 Металеві конструкції шахтних копрів. Вимоги до експлуатації. – К.: Госвуглепром України, 1994 – 68 c. 3. Кущенко В.Н. Обеспечение безопасности строительных конструкций укосных шахтных копров - Макеевка ДонНАСА, 2006.-203 с. 4. Кущенко В.Н. Физический износ и аварии металлических конструкций шахтных копров // Металлические конструкции.- 2006.- Т.9, №1.- С. 43-58. 5. Клим А., Кущенко В. Технічний моніторинг сталевих конструкцій шахтних корпів. Молодіжна наукова ліга, сучасні аспекти та перспективні напрямку розвитку науки, том 3, 2021 – с. 155-158 6. Кущенко В.М., Нечитайло О.Є. Analysis of the fatigue Strength of resting nodes of multiple-rорe friction pulleys of a framed shaft headgear/ Вісник Національного університету «Львівська політехніка», No904: Теорія і практика будівинцтва. - 2018. - с. 17 – 22 7. Kushchenko V.M., Nechytailo O.E. Monitoring of Dуnamic Loads on Steel Headfrаmes. Springer Naturе Switzerland AG 2021 Z. Blikharskyy(Ed): Eco Comfort 2020, LNCE 100, рp 245-252 8. Kushchenko V.M., Khomitskyi D.O. Vibration Monitoring of Steel Shaft Headgears. Springer Nature Switzerland AG 2020 Z. Blikharskyy (Ed): Eco СЕЕ 2019, LNCE 47, рp 227-234