Разработка методики оценки состояния оборудования очистных комплексов горных предприятий

© А.И. Сукманов, В.В. Зотов, С.С. Кубрин, 2012

УДК: 622.23.054

А.И. Сукманов, В.В. Зотов, С.С. Кубрин

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ОЧИСТНЫХ КОМПЛЕКСОВ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ *

Предлагается методика оценки состояния оборудования очистного комплекса горнодобывающего предприятия на основе критериев, характеризующих работу основных его узлов, с целью предупреждения отказов оборудования. Ключевые слова: горное оборудование, отказы, система мониторинга.

Необходимость управлять отказами оборудования является в настоящее время наиболее востребованной задачей на горнодобывающих предприятиях. В этой сфере сформированы и за последние 30 лет стали общепризнанными концепции управления отказами, в числе которых наиболее известна концепция RCM (Reliability Centered Maintenance) [1, 2]. Ее суть состоит в том, чтобы выбрать, и реализовать применимую к данному оборудованию стратегию управления отказами, которая обеспечивала бы минимизацию возможных последствий отказов при заданных ресурсных и временных ограничениях.

В частности, стандарт [3] выделяет такие возможные стратегии (методы) управления отказами, как ремонт по факту отказа, плановое восстановление и замена, работы по состоянию, обнаружение отказов, разовые изменения, комбинация работ. Выбор стратегии должен быть обоснованным для каждого возможного вида отказа и исходить из тяжести его последствий. Выбранная стратегия должна

уменьшать (устранять) последствия отказа в такой степени, которая оправдывает прямые и непрямые затраты на ее реализацию.

На практике, при эксплуатации очистного оборудования горнодобывающих предприятий чаще всего находит применение ремонт по отказу [4]. Как следствие ремонтов по отказу — большие внеплановые простои очистных комплексов. Каждый такой простой обходятся предприятию миллионными потерями в выработке продукции.

В этой связи, актуальным является внедрение предупреждающих стратегий для управления теми отказами, которые имеют значимые последствия для безопасности, экологии и экономики предприятия. Стандарт [3] для управления такими отказами рекомендует выполнение работ по состоянию. Причем под работами по состоянию следует понимать как работы по оценке технического состояния оборудования, так и последующий предупредительный ремонт, решение о котором принимается на основе полученных оценок состоя-

*Работа выполнена при финансовой поддержке в рамках Государственного контракта № 16.525.12.5008.

ния. При этом оценку состояния не следует сводить к технической диагностике. Перспективность стратегии по состоянию для снижения рисков и повышения эффективности горного оборудования подтверждается в работах отечественных специалистов [5—6].

Основываясь на актуальности задачи внедрения современных стратегий управления отказами на основе оценки состояния оборудования, НПП «СпецТек» и ИПКОН РАН приступили к совместной работе по созданию автоматизированной системы поддержки принятия решений и комплексного синтезирующего мониторинга, с подсистемой технического обслуживания, ремонта, анализа и оценки технического состояния очистного комплекса (ТОРОС). Подсистема должна предоставить ее пользователям интеллектуальные средства оценки, анализа и прогнозирования технического состояния оборудования по данным мониторинга его работы и расчета индексов состояния. На этой основе в подсистеме будет осуществляться выбор стратегий управления отказами, планирование и учет выполнения работ (рис. 1). Выбранные стратегии (методы) управления отказами будут определять долгосрочную программу работ, которая, в свою очередь, станет основой для формирования планов-графиков работ на заданный период (год, квартал и т.д.).

Разработанная НПП «СпецТек» и ИПКОН РАН методика, предназначенная для оценки технического состояния очистного комплекса шахты, позволяет определить следующее:

• находится ли оборудование в нормальном состоянии, не требующем какого-либо вмешательства;

• требуется ли дополнительное внимание со стороны персонала или повышенный контроль параметров оборудования;

• необходимо ли выполнение дополнительных измерений, испытаний и других профилактических мероприятий;

• требуется ли проведение ремонтов, модернизации, изменение режимов работы или вывод оборудования из эксплуатации.

Оценкой технического состояния оборудования является числовая величина, получаемая в результате выполнения определенного алгоритма — индекс состояния (ИС). Величина ИС характеризует состояние объекта с точки зрения соответствия его параметров нормативным значениям, с учетом значимости (веса) каждого параметра.

На рис. 2 показаны составляющие ИС очистного комплекса. Индекс состояния верхнего уровня (уровень 1) определяется по совокупности ИС уровня 2. Для определения последних выделяются подсистемы, которые влияют на состояние очистного комплекса. В свою очередь, ИС второго уровня определяются по критериям (уровень 3), влияние которых на состояние каждой подсистемы учитывается весовыми коэффициентами. Критерии, в свою очередь, рассчитываются на основе параметров (уровень 4), с помощью которых оценивается состояние того или иного узла. Для расчета одного критерия может использоваться как один, так и несколько параметров.

Оценка состояния оборудования включает в себя несколько этапов (рис. 3):

• построение модели оценки состояния,

• мониторинг параметров,

• расчет критериев и индексов состояния,

Экспертная оценка тяжестей Экспертная

Рис. 1. Определение стратегий и оценка состояния

• анализ ИС, формирование оповещений и рекомендаций,

• выполнение рекомендаций.

Построение модели включает в себя анализ структуры объекта оценки, выделение подсистем, определение критериев оценки и перечня параметров, определение метода расчета ИС, выбор шкалы ИС с граничными значениями, разработку типовых оповещений и рекомендаций, соответствующих различным значениям ИС.

Шкала (интервал) ИС формируется на основании экспертных оценок, и включает граничные значения для анализа ИС и его представления. В соответствии с представлением ИС определяется техническое состояние узла, единицы оборудования, или всего комплекса.

Для различных значений ИС, попадающих в тот или иной интервал,

разрабатываются типовые оповещения и рекомендации, то есть определяются действия, которые необходимо выполнить.

Индекс состояния очистного комплекса рассчитывается с учетом средневзвешенного значения по всем составляющим:

у = Е, И/2= е, И4

1 Е, И ' 2 ЕИ/'

/ = I, ^ Л,

3 I , ^'

где 1\ — ИС очистного комплекса; /2 — ИС объектов (подсистем) очистного комплекса; /з — ИС критериев (узлов);

— вес индекса состояния ¡-того объекта (подсистемы) очистного комплекса; — вес индекса состояния ¡-того критерия (узла); — вес ¡-того

Рис. 2. Составляющие индекса состояния очистного комплекса

Рис. 3. Этапы оценки состояния

параметра; ^зЛ — ИС ¡-того объекта (подсистемы) очистного комплекса;

— ИС ¡-того критерия (узла); ¡л! — оценка (значение) ¡-того параметра.

Для нахождения значения ИС также могут быть использованы следующие методы:

• по максимуму выбранного па-раметра\критерия;

• по минимуму выбранного пара-метра\критерия;

• по сумме параметров\крите-риев.

Далее проводится мониторинг параметров (рис. 3), которые были выбраны при построении модели оценки состояния. На основе этого рассчитываются ИС объектов и критериев, что показывает состояние очистного комплекса в целом и определяет, какой из критериев влияет на состояние оборудования в большей степени. Все рассчитанные ИС заносятся в общую базу данных для проведения анализа и выработки соответствующих мероприятий в зависимости от значения ИС. При этом продолжается мониторинг параметров для перерасчета ИС, который даст возможность понять правильность выбора:

• подсистем и критериев для оценки ИС очистного комплекса;

• перечня рассматриваемых параметров;

• оповещений и рекомендаций;

• шкалы оценки ИС.

На этой основе возможен пересмотр используемой модели оценки

1. Nowlan F. S., Heap H. F. Reliability-centered Maintenance. San Francisco: Dolby Access Press, 1978. 466 p.

2. Moubray J. Reliability-centered Maintenance. Second Edition. NY: Industrial Press Inc, 1997. 426 p.

3. SAE JA 1011:2009 «Evaluation Criteria for Reliability-Centered Maintenance (RCM) Processes». Surface Vehicle/Aerospace Standard: Society of Automotive Engineers.

4. Антоненко И.H., Крюков И.Э. Информационные системы и практики ТОиР:

состояния и ее коррекция. Таким образом, согласно методике модель оценки состояния постоянно совершенствуется, что позволяет рассчитывать ИС с максимальной степенью достоверности.

В предлагаемой методике необходимо оперировать множеством параметров, критериев и индексов состояния. Ее реализация требует обработки и анализа большого объема данных, что представляется невозможным без внедрения автоматизированной информационной системы. В этой связи система ТОРОС изначально проектируется как автоматизированная и информационная — на базе специального программного обеспечения TRIM, предназначенного для управления процессами эксплуатации, обслуживания и ремонта оборудования. В данный момент идет выполнение пилотного проекта внедрения такой автоматизированной информационной системы и представленной методики на шахте им. Кирова ОАО «СУЭК-Кузбасс».

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

этапы развития //Главный энергетик. 2011. №10. С. 37-44.

5. Андреева Л. И., Красникова Т. И. К вопросу об управлении риском эксплуатации оборудования промышленного предприятия// Рудник будущего. 2010. №2. С. 81-86.

6. Темченко А.А., Кияновский Н.В., Темченко В.М. Разработка теории и обоснование стратегий эксплуатации горнообогатительного оборудования// Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. №7. С. 253-260. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Сукманов Алексей Игоревич — руководитель проекта НПП «СпецТек»,

Зотов Василий Владимирович — кандидат технических наук, доцент, Московский государственный горный университет, ud@msmu.ru

Кубрин Сергей Сергеевич — доктор технических наук, и.о. зав. лабораторией, ИПКОН РАН, info@ipkonran.ru