Проблемы повышения технологической надежности горного оборудования

2010

УДК 622.271:621.879

Ю. С. Дорошев, А. С. Киричук

ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ ГОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Эффективное использование оборудования по назначению, повышение качества ремонта горного оборудования и квалификации машинистов, водителей, ремонтников, а также совершенствование системы технического обслуживания и ремонта - острые проблемы горнодобывающих предприятий [4]. Причем в качестве главной проблемы все-таки следует назвать обеспечение высокой технологичности горного оборудования при ремонтах, т.е. совокупность свойств, позволяющих добиться оптимальных затрат времени, труда и средств при ремонтах, исходя из показателей качества, объема производства и условий выполняемых работ. Необходимость научного подхода к решению данной задачи вызвана еще и тем, что на предприятиях горной промышленности в ремонтной службе ощущается острый недостаток запчастей, специального оборудования.

Для поддержания технического состояния горных машин на необходимом уровне в горном производстве реализуются различные 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. Стоимость ремонта по факту аварии существенно (иногда до 10 раз) дороже запланированного ремонта. Более высокий уровень управления обслуживанием по сравнению с РТО обеспечивается системой планово-предупредительного ремонта (ППР) - 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 в общем случае содержит проведение следующих мероприятий: ТО - ежесменное, ежесуточное, месячное, сезонное; плановые ремонты - текущие, средние, капитальные; наладки и ревизии - полугодовые и годовые. Плановые ремонты проводятся в установленные нормативами системы ППР сроки и имеют дифференцированный объем (Т1, Т2, Т3,... К) в соответствии со структурой ремонтного цикла, разработанной для определенного вида оборудования [1]. Перечень ремонтных работ для каждого вида планового ремонта не известен. Он устанавливается по результатам осмотров оборудования во время технического обслуживания. 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 [2]. 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.

Системы управления ремонтами оборудования продолжают эволюционировать. За рубежом двадцать лет назад говорили о системах управления именно техобслуживанием и ремонтами. Существовали так называемые системы CMMS (от Computerized Maintenance Management Systems). В 90-х годах CMMS в большинстве случаев были расширены за счет функциональности для управления закупками и складскими запасами, людскими ресурсами (ремонтным персоналом), соответствующим документооборотом - то есть элементами концепции ERP (Enterprise Resource Planning). Возникли системы комплексного управления основными фондами - ЕАМ (Enterprise Asset Management).

В промышленно развитых странах получила распространение система информационных технологий сквозной поддержки сложного изделия на протяжении всего его жизненного цикла, или CАLS - технологии. В России эта система получила название ИПИ - технологий (Информационная поддержка жизненного цикла изделия) [3]. В основе ИПИ - технологий лежит стандартизированное, упорядоченное представление данных об изделии и обеспечение коллективного доступа к этим данным. ИПИ - технологии предполагают фирменное сервисное гарантийное и постгарантийное обслуживание, при этом практически отпадает необходимость в ППР, а эксплуатация оборудования становится гораздо более удобной. Такие технологии должны включать в себя систему управления надежностью: сбор сведений о надежности агрегатов -отказах, аварийных и плановых ремонтах, влиянии ТО на надежность, а также диагностику технического состояния с помощью специальных средств. В России внедряются подобные системы в наукоемких отраслях промышленности (ФГУП «ЦНИИАтоминформ», ГП «Красная звезда», ВНИИ автоматики), в горной промышленности внедряются элементы ИПИ - технологий с привлечением подрядных организаций для разовых сервисных работ.

В горной промышленности совершенствование системы ППР велось и ведется по следующим направлениям [5]: переход планирования межремонтных сроков в единицах наработки, максимально отражающих фактический износ оборудования; централизация всех видов ТО и специализация ремонтников на выполнение узкого круга операций; внедрение агрегатно-узлового метода ремонта; организация смазочного хозяйства на уровне, отвечающем современным требованиям; комплексная механизация наиболее трудоемких ремонтных и других связанных с ними вспомогательных работ; внедрение методов и средств технической диагностики состояния машин; разработка и внедрение АСУ техническим состоянием оборудования.

В настоящее время ряд предприятий применяет переходную систему ППР с элементами ОФС. Такая система обслуживания называется «ППР со скользящим графиком» и вводится на начальном этапе внедрения ОФС. Например, за 4 - 12 недель до запланированного срока проведения ремонта (ТО) оборудования формируется и направляется запрос о его состоянии в группу диагностики. Если результаты проведенного группой диагностики обследования показывают, что агрегат находится в исправном (работоспособном) состоянии, то ТО может быть задержано на 6 - 12 месяцев. Когда подходят сроки очередного ТО оборудования, описанная процедура повторяется, и так до тех пор, пока не будут обнаружены признаки приближения состояния оборудования к предельному. Отмечаются следующие особенности ППР со скользящим графиком:

- контроль ТС оборудования производится комиссионно, с периодичностью, предусмотренной графиком ППР, причем, в состав комиссии вводят начальника установки (бригадира), механика, энергетика, специалиста службы ТД;

- по результатам распознавания ТС оборудования делается заключение о возможности дальнейшей эксплуатации оборудования с оформлением акта и приложением результатов контроля;

- при удовлетворительных результатах оценки состояния оборудования делается запись в акте изменения срока ремонта с заключением комиссии о продлении срока эксплуатации на время до очередного ремонта;

- при неудовлетворительных результатах оценки состояния механик выводит оборудование в ремонт в установленном порядке;

- служба ТД проводит мониторинг согласно графика ППР, собственного графика измерений и по заявке механика.

В системе технического обслуживания и ремонта горного оборудования нет теоретически обоснованных решений данных вопросов. Это приводит к слишком широкому выбору рекомендаций по формированию структур ремонтного цикла, назначению различных межремонтных периодов для одной и той же машины. Заводы изготовители, научно-проектные институты рекомендуют для одного и того же оборудования разные виды и периодичности ремонтов, не учитывают конкретные условия эксплуатации машин. Поэтому проблема оптимизации структуры ремонтного цикла для различных типов оборудования применительно к конкретным условиям эксплуатации является одной из важнейших задач.

Снижение уровня надежности горного оборудования в связи с выработкой его ресурса, приводит к сокращению ремонтного цикла и удорожанию ремонтов. Следует отметить, что исследования по установлению уровня качества горного оборудования на предприятиях Дальнего Востока не проводились, методика сбора и обработки статистической информации и экспериментальной оценки качества горных и транспортных комплексов отсутствует. В связи с этим оценка и разработка способов повышения качества эксплуатации горного оборудования являются актуальными научными проблемами.

Выводы

1. Затраты на содержание и ремонт оборудования предприятий увеличиваются по мере его эксплуатации и могут составлять величину, которая на порядок выше стоимости нового оборудования. Состояние основных фондов в угольной отрасли является критическим -экскаваторный парк страны на 90 % отработал свой ресурс, его обновление в ближайшие годы невозможно. При общем снижении инвестиций на техническое обслуживание и ремонт необходимо обеспечивать требуемый уровень надежности и безопасности эксплуатации горного оборудования.

2. Продолжительная и надежная работа горных машин возможна только при условии систематического и качественного проведения мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту (ТОиР). Существующая система обслуживания по регламенту (ППР) в силу ряда причин не всегда обеспечивает необходимое качество ремонта, более того, сокращает реальный межремонтный период в среднем на 15-30 %.

3. Современные достижения в области неразрушающих методов контроля технического состояния позволяют перейти на новую технологию проведения ТОиР - обслуживание по фактическому состоянию (ОФС). Для реализации данной технологии необходимо проведение ряда мероприятий, основными из которых являются приобретение необходимого оборудования и организация службы технической диагностики, мониторинг технического состояния, изменение структуры ремонтной службы, информационное обеспечение системы ТОиР.

1. Бараш М.И., Дмитриев Е.А., Огнев Н.Т. Вероятностные методы расчета структуры ремонтного цикла электрооборудования экскаваторов // Труды Иркутского политехнического института. - Иркутск, 1973. - С. 83-89.

2. Баркова Н.А. Введение в виброакустическую диагностику роторных машин и оборудования: Учеб. пособие. -СПб.: Изд. центр СПбГМТУ, 2003. - 160 с.

3. Груздева Е.Н. Как правильно организовать техническое обслуживание сложного оборудования // Электроцех. -2006, октябрь. - С. 5-8.

4. Дорошев Ю.С., Нестругин С.В. О необходимости разработки методов отслеживания и распознавания технического состояния оборудования по совокупности его эксплуатационных характеристик. Проблемы освоения георесурсов Российского Дальнего Востока и стран АТР. - Владивосток, 2006. - С. 131-132.

5. КвагинидзеВ.С. Эксплуатация карьерного горного и транспортного оборудования в условиях Севера. - М.: Изд-воМГГУ, 2002. -243 с. ЕШ

— Коротко об авторах ---------------------------------------------

Дорошев Ю.С. - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой горной электромеханики Дальневосточного государственного технического университета, Г орный институт.

Киричук А.С. - главный механик, Разрезоуправление «Лучегорское» Дальневосточной генерирующей компании.