Прогрессивные технологии технического обслуживания вращающегося оборудования

Ю.С. Дорошев, С.В. Нестругин

ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБОРУДОВАНИЯ

^Эатраты на содержание и ремонт оборудования предприятий увеличиваются по мере его эксплуатации и могут составлять величину, на порядок выше стоимости нового оборудования. В поисках путей снижения этих затрат необходимо проанализировать существующие системы технического обслуживания (ТО).

Наиболее простой, не требующей специального оборудования для контроля технологических параметров, а также какого-либо технического обслуживания в течение предполагаемого периода эксплуатации, но и наиболее затратной является реактивная система технического обслуживания (РТО), при которой ремонт или замена оборудования производится в случае выхода его из строя (как правило, внезапного) или выработки ресурса.

Более высокий уровень управления обслуживанием по сравнению с РТО обеспечивается системой планово-преду-предительного ремонта (ПНР) - более чем 30 % снижение эксплуатационных затрат. Идея ППР заключается в ремонте или замене оборудования ранее среднестатистического отказа с заданной вероятностью. ППР в настоящее время является основным видом ТО, как правило, система ППР содержит 3 (или более) уровня обслуживания - текущий, средний и капитальный ремонты. Однако, как показывает опыт, разборки оборудования, осуществляемые по регламенту ППР, сокращают реальный межремонтный период в среднем на 15-30 %. Это обусловлено тем, что в реальных условиях не существует сильной взаимосвязи между сроком эксплуатации и техническим состоянием (ТС) оборудования, если не присутствуют эрозийные формы износа и разрушения деталей, линейно связанные со сроком службы.

В связи с этим, возникает необходимость перехода на более прогрессивную систему ТО, которая уже внедряется на предприятиях ряда отраслей промышленности - обслуживания по фактическому состоянию (ОФС). Идея ОФС состоит в минимизации (устранении) отказов путем применения методов отслеживания

и распознавания технического состояния оборудования методами неразрушающего контроля по совокупности его эксплуатационных характеристик. Техническая база ОФС основана на взаимосвязи между эксплуатационными параметрами и дефектами: различные дефекты имеют строго определенные диагностические признаки, появляющиеся при их возникновении, и диагностические параметры, меняющиеся по мере их развития. В качестве диагностических признаков используются технологические и режимные параметры (температура, нагрузка, давление, влажность и т.п.), а также параметры вибрации (вибрационная скорость, вибрационное ускорение, вибрационное перемещение). Надежность большинства механического и электромеханического оборудования напрямую определяется вращающимися узлами и деталями, испытывающими высокие динамические нагрузки и подверженными наибольшему износу. Именно с этим связано особое внимание специалистов к вопросам диагностики подобных узлов. За последние несколько десятилетий вибрационная диагностика стала основой контроля и прогноза состояния вращающегося оборудования. Физической причиной ее быстрого развития является огромный объем диагностической информации, содержащийся в колебательных силах и вибрации машин, работающих как в номинальных, так и в специальных режимах. Техническим обеспечением вибрационной диагностики являются высокоточные средства измерения вибрации и цифровой обработки сигналов, возможности которых непрерывно растут, а стоимость снижается.

В случае перехода предприятия на систему ТО по ОФС, возникает возможность создания так называемой проактивной системы обслуживания (ПАО). Идея ПАО заключается в обеспечении максимального возможного межремонтного срока эксплуатации оборудования за счет применения современных технологий обнаружения и подавления источников отказов, принятию мер по недопущению возникновения дефектов (т.е. в идеале

- создание “вечного” оборудования, не требующего ТО). ПАО включает в себя несколько компонентов: анализ причин возникновения остановов, аварий, обеспечение соблюдения требований ТУ при монтаже и ремонте оборудования, оценка ТС оборудования после ремонта, обеспечение высококвалифицированными кадрами служб диагностики и ремонта. Последний компонент

является ключевым в системе ПАО, поскольку именно в уровне квалификации кадров - обслуживающего персонала, служб диагностики и ремонта заложен большой резерв в увеличении межремонтного интервала. Например, по статистике, бездефектный подшипник выходит из строя по причине естественного износа только в 10% случаях, а в 90 % случаях - по причинам неквалифицированного, халатного обслуживания, в том числе 40 % - нарушения смазки, 30 % - нарушения сборки и установки, 20 % - неправильного применения, повышенной вибрации и др. Также можно было бы избежать сокращения межремонтного интервала за счет повышения качества ремонта, который в настоящее время проводится с нарушениями в 20 % случаях. Таким образом, комплексы горного оборудования необходимо рассматривать не как технические, а как эргастические системы. Человеческий фактор необходимо учитывать при анализе работоспособности оборудования в разработке системы ТО наряду с экономическими, техническими, технологическими, информационными и др.

Современные технологии контроля и диагностики состояния оборудования, использующие вибрационную диагностическую информацию, можно разделить на три основные группы [1, 2]:

- технологии комплексного контроля и управления оборудованием;

- технологии вибрационной наладки, т.е. поддержания вибрации оборудования в пределах, определенных стандартами и/или техническими условиями;

- технологии превентивной диагностики, т.е. глубокой диагностики, обеспечивающей долгосрочный прогноз состояния оборудования.

Технологии комплексного контроля и управления вращающегося оборудования развиваются по пути совершенствования вибрационных систем аварийного отключения и сигнализации, в которых в качестве информационного параметра используются величины низкочастотной вибрации в полосе частот от 2(10) Гц до 1000(2000) Гц и скорость ее нарастания.

Технологии вибрационной наладки используются для обеспечения безопасных уровней вибрации высокооборотных машин и включают в себя ряд сервисных работ, таких как центровка, балансировка, изменение колебательных свойств (отстройка от

резонансов) машины, устранение дефектов в узлах машины или фундаментных конструкциях. В частности, балансировка машин в собственных опорах, в отличие от балансировки на специальных балансировочных станках, позволяет устранить технологические дисбалансы и значительно ускорить и облегчить эту трудоемкую и сложную процедуру. Технологии вибрационной наладки существенным образом зависят от типов машин и особенностей в разных областях промышленности.

Технологии превентивной диагностики машин являются наиболее сложными из диагностических технологий. Основными задачами превентивной диагностики является обнаружение в машине всех потенциально опасных дефектов на ранней стадии развития, наблюдение за их развитием и на этой основе долгосрочный прогноз состояния машины. Определение вида каждого из обнаруженных дефектов позволяет резко повысить достоверность прогноза, так как каждый вид дефекта имеет свою скорость развития. Окупаемость лучших систем превентивной диагностики вращающегося оборудования обычно не превышает 3 -6 месяцев после обучения специалиста-диагноста и подготовки контролируемого оборудования для проведения диагностических измерений. Превентивная вибрационная диагностика реализует, прежде всего, диагностику узлов оборудования по высокочастотной вибрации (5-25 кГц), так как зарождающиеся дефекты не являются источником значительной колебательной энергии, достаточной для заметного изменения вибрации всей машины на низких и средних частотах. Но поскольку решение о выводе оборудования в ремонт следует принимать при появлении развитых дефектов, а их количественная оценка более достоверно оценивается по низкочастотной (реже среднечастотной) вибрации, то превентивная диагностика стала использовать вибрацию машины во всем диапазоне частот.

Основную трудность в превентивной диагностике составляют определение эталонных и пороговых значений диагностических параметров. В настоящее время максимальную эффективность прогнозирования обеспечивает прогнозирование по заранее известному тренду, построенному с момента начала нормальной работы однотипных машин до полного их выхода из строя, то есть по всему жизненному циклу подобных машин. Составление «истории» измерений параметров одной машины не

всегда оказывается эффективным приемом, так как любое обслуживание машины или ее текущий ремонт может сильно изменить вибрационную картину конкретной машины. В этой связи важно иметь достаточный массив экспериментальных данных однотипных групп машин, работающих в сходных условиях. Предельные длительности достоверного прогноза безаварийной работы типовых машин составляют около 6 месяцев.

Современные системы превентивной диагностики, использующие диагностическое программное обеспечение для автоматической диагностики подшипников качения, позволяют достоверно диагностировать подшипники качения по однократным измерениям вибрации. Для этого достаточно произвести три измерения - спектра низкочастотной вибрации, спектра огибающей высокочастотной случайной вибрации и формы высокочастотного сигнала, из которой определяется пикфактор и среднеквадратическое значение.

Переход на прогрессивные технологии технического обслуживания связан с решением целого комплекса проблем - технических, организационных, социальных, создания автоматизированных систем управления техническим обслуживанием. Решение всего комплекса вопросов является научной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение, внедрение которой может внести значительный вклад в ускорение научно -технического прогресса.

Опыт предприятий промышленно развитых стран показывает, что приемлемый уровень начальных капитальных вложений для типичного промышленного предприятия в средства обеспечения технического обслуживания по фактическому состоянию должен составлять не более 1% стоимости оборудования, предназначенного к мониторингу, а в средства обеспечения ремонта -не более 2%. В этом случае отношение затраты/прибыль при хорошей организации достигает 1:5, то есть рентабельность составляет 500%.

С внедрением программы обеспечения ремонта (по данным Министерства энергетики США) с применением ОФС затраты на проведение ППР снижаются от 10 до 30%, а межремонтный интервал оборудования увеличивается не менее чем на 50 %. ------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Барков А.В., Баркова Н.А., Азовцев А.Ю. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации: С-Петербург: издательский центр Санкт-

Петербургского морского университета, 2000.

2. Барков А.В., Баркова Н.А. Вибрационная диагностика машин и оборудования. Анализ вибрации: С-Петербург: издательский центр Санкт-Петербургского морского университета,2004. ЕШ

— Коротко об авторах --------------

ДорошевЮ.С. - ДВГТУ, г.Владивосток, Нестругин С.В. - р/у «Лучегорское».

------------------ ----- © А.С. Жуков, 2008

А.С. Жуков

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГАЗОПРОВОДОВ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА НА ОСНОВЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБСЛЕДОВАНИЙ

Обеспечение высокой надежности объектов газовой отрасли я вляется важнейшей технико-экономической задачей ОАО