СИСТЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ И СТРАТЕГИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ГОРНЫХ МАШИН
На стадии создания машины закладывается ее конструктивный ресурс, определяемый параметрами и особенностями конструкции, заложенными при проектировании, выработка которого планируется на весь срок службы горной машины. Так, для карьерных экскаваторов производства ООО «ИЗ-КАРТЭКС имени П.Г. Коробкова» конструктивный ресурс экскаваторов типа ЭКГ-10 и ЭКГ-15 при эксплуатации в нормальных условиях рассчитан на срок 17 лет с двумя капитальными ремонтами, в тоже время срок службы экскаваторов новой продуктовой линейки составляет 20 лет эксплуатации [1].
Технология изготовления и монтажа оказывает большее влияние на ресурс узлов и деталей экскаватора. Определяющее влияние на срок службы экскаваторов оказывают внешние факторы:
– Горно-геологические и горнотехнические;
– Качество подготовки забоя и горной массы;
– Качество управления экскаватором;
– Организация ведения горных работ;
– Система и уровень технического сервиса.
Наиболее распространенной системой ТО и Р карьерных экскаваторов является система планово- предупредительных ремонтов (ППР). Техническое обслуживание (ТО) и плановые ремонты проводятся в заранее установленные сроки по достижении наперед заданной наработки, гарантирующей недопущение отказа, и имеют дифференцированный объем. Достоинствами системы ППР являются: возможность планировать ремонтные работы и определять мощность ремонтной базы предприятия; обеспечение стабильной и устойчивой организации работы ремонтной службы; меньший расход запасных частей и меньшая стоимость ремонта по сравнению со стандартной системой. Недостатками системы ППР на большинстве горных предприятиях являются недостаточные точность планирования и, следовательно, эффективность сервисного обслуживания из-за формализованного подхода, разнородности условий эксплуатации ограниченного числа единиц техники и недостаточности достоверной статистической базы изменения технического состояния экскаваторов во времени.
В настоящее время совершенствование системы ППР в основном идет по следующим направлениям:
– переход к планированию межремонтных сроков по наработке, что в большей степени отражает фактический износ оборудования, чем планирование по времени;
– централизация всех видов ТО и Р и специализация ремонтных рабочих на выполнении узкого круга операций;
– внедрение агрегатно-узлового метода ремонта;
– внедрение методов и средств технической диагностики состояния машин;
– разработка и внедрение автоматизированных систем управления техническим состоянием оборудования.
На сегодняшний день система ППР устарела и имеет ряд недостатков, явно выражающихся в современных условиях функционирования горного предприятия – недооценка фактических условий работы и состояния оборудования, не ритмичность работы оборудования, устаревшие нормативы, значительные отклонения фактических данных работы оборудования от плановых, проведение излишних ремонтов, т.е. ремонтов исправного оборудования, и, как следствие – излишний рост эксплуатационных затрат [2].
Проведение технического обслуживания и ремонта основывается на применении трех базовых схем (стратегий): обслуживание по факту отказа, профилактическое обслуживание и обслуживание по состоянию[3].
Профилактическое обслуживание (PreventiveMaintenance — PM) не что иное, как система ППР.
Техническое обслуживание и ремонты по факту отказа, т.е. после наступления сбоя (RuntoBreakdown — RtB), так же известна, как реактивное техническое обслуживание (RtB). Подход обычно применяется для объектов, отказ которых не вызывает существенных последствий, а проведение работ по восстановлению несложен. Система RtB является наиболее простой системой обслуживания, но и наиболее дорогостоящей. При данной системе организации ТО и Р не производится каких-либо мероприятий по поддержанию технического состояния в течение запланированного периода эксплуатации, в том числе не контролируются технические и технологические параметры оборудования. Ремонт или замена оборудования производится при выходе его из строя (аварийный отказ) или при выработке ресурса. Как правило, стоимость ремонта по факту – многократно превышает планируемые расходы. В связи с тем, что экскаватор является сложной технической системой, и может быть отнесен к изделиям конкретного назначения вида I высокой категории опасности, а так же является одним из основных звеньев последовательной технологической цепочки горного производства, система RtB не применяется для обслуживания карьерных экскаваторов.
Система обслуживания по фактическому состоянию (ConditionBasedMaintenance — CBM) является более прогрессивной системой ТО и Р и уже внедряется в ряде отраслей промышленности. Суть технологии состоит в том, что обслуживание и ремонты производятся в зависимости от реального текущего технического состояния механизма, контролируемого в процессе эксплуатации без каких-либо разборок и ревизий, на базе контроля и анализа соответствующих параметров. Идея системы обслуживания по состоянию (CBM) состоит в минимизации отказов путем применения методов мониторинга и технической диагностики состояния с использованием средств неразрушающего контроля.
При появлении каких-либо факторов, вызывающих отклонения от нормального состояния механизма, своевременное диагностирование позволяет обнаружить эти отклонения. При этом определяются реальные причины происходящих изменений в каждой конкретной ситуации, принимаются обоснованные решения по их устранению.
Необходимым условием применения системы CBM является оснащение машин современными информационно-диагностическими системами.
Преимущества такой системы технического обслуживания и ремонта очевидны:
· предприятие имеет объективные данные о текущем техническом состоянии оборудования;
· не нарушается нормальная работа механизма из-за необоснованного вмешательства;
· технически достоверно определяются необходимые сроки и объемы ремонтных и наладочных работ, контролируется качество их выполнения.
Недостатком системы обслуживания по состоянию CBM является ситуация, когда необходимость проведения ремонтных работ на нескольких экскаваторах одновременно превышает возможности ремонтной службы, что ставит под удар всю систему обслуживания; одновременный вывод из эксплуатации нескольких основных технологических машин нарушает устойчивость работы всего предприятия.
Система бережливого производства (LeanProduction) – концепция, основанная на неуклонном стремлении к устранению всех видов потерь. Широко известны такие системы бережливого производства, как 5S, TQM, JIT и TPM. Особое внимание стоит уделить системе всеобщего производительного обслуживания, известной в английском сокращении как TPM (TotalProductivityMaintenance). Термин «всеобщее» относится не только к производительному и экономичному техническому обслуживанию, но и ко всей полной системе эффективного ухода за оборудованием в течение его срока службы, а также к включению в процесс каждого отдельного сотрудника и различных отделов через привлечение отдельных операторов к техническому обслуживанию.
TPM — концепция управления производственным оборудованием, нацеленная на повышение эффективности технического обслуживания. Этот метод сервиса оборудования построен на основе стабилизации и непрерывном улучшении процессов технического обслуживания, системы планово-предупредительного ремонта, работы по принципу «нет дефектов» и систематического устранения всех источников непроизводительных потерь.
Техническое обслуживание, ориентированное на надежность (Reliability-centered Maintenance — RCM) –философия техобслуживания, позволяющая внедрить процесс непрерывного совершенствования в существующую практику обслуживания и производства. Данная аббревиатура впервые появилась еще в 1978 году, но в России данная система до последнего времени не была широко распространена.
Одной из основных задач применения RCM является создание структурированной базы знаний о фактическом состоянии оборудования и процессах ТОиР.
RCM — непрерывный процесс сознательного допущения перехода объекта из исправного – в работоспособное состояние в конкретных условиях его эксплуатации. Этот процесс заключается в комплексном применении всех возможных способов сервисного обслуживания и их элементов в единый процесс формирования и оптимизации программы ТО и Р, направленный на поддержку разумного уровня надежности (с прогнозированием допустимого уровня рисков некритичных отказов), а также обеспечение оптимальных стоимости обслуживания и продолжительности жизненного цикла производственных активов.
Ориентироваться на надежность оборудования означает признавать, что проект и реальная эксплуатация различаются. Подход, ориентированный на надежность, означает структурирование программы ТО и Р на основе понимания потребностей и приоритетов оборудования, а также ограничений по ресурсам (персонал и финансы) [4].
Практика применения вышеуказанных концепций технического обслуживания показывает, что универсальных рациональных решений нет, и общие концепции приходится настраивать под конкретные условия. Отсюда возникает задача снизить потенциальное разнообразие вариантов проведения работ до разумного обоснованного уровня системы технического обслуживания, применимого к текущим условиям эксплуатации карьерных экскаваторов.
Все вышесказанное дает возможность сделать следующий вывод: при существовании различных концепций технического обслуживания, остается открытым вопрос о совершенствовании стратегии технического сервиса карьерных экскаваторов. Такая система сервиса должна опираться не только на строгую техническую процедуру, но и на добросовестное их выполнение CM&R (Conscientious Maintenance and Repair).
1. Ганин А.Р., Донченко Т.В., Шибанов Д.А. Практические результаты внедрения экскаваторов новой продуктовой линейки ООО «ИЗ КАРТЭКС имени П.Г. Коробкова» на горных предприятиях России / Горная промышленность, №2, 2013, C. 6-9
2. Дорошев Ю.С. Повышение технологической надежности карьерных экскаваторов: монография / Ю.С. Дорошев, С.В. Нестругин. — Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2009. — 194 с.
3. Шибанов Д.А., Иванов С.Л., Фокин А.С., Мазепа Е.А. Развитие концепции технического обслуживания карьерных экскаваторов / Шибанов Д.А., Иванов С.Л., Фокин А.С., Мазепа Е.А. // «Опыт прошлого – взгляд в будущее» — 2-я Международная научно-практическая конференция молодых ученых и студентов, Материалы конференции: ТулГУ, Тула, 2012, 579 с. – С. 22-27.
Источник
Организация обслуживания горной машины
Техническое обслуживание представляет собой совокупность организационных и технических мероприятий, направленных на предупреждение отказов, обеспечение исправного состояния в процессе эксплуатации и готовности объектов к использованию. К основным задачам технического обслуживания (ТО) относятся:
¾ предупреждение ускоренного износа и старения;
¾ устранение последствий износа и старения;
¾ поддержание основных технических характеристик элементов на заданном уровне;
¾ продление межремонтных сроков эксплуатации систем.
При формировании стратегии обслуживания горного оборудования рекомендуется следующая последовательность действий.
1. Определение параметров распределения случайной наработки на отказ. Для построения стратегии обслуживания машин и установок необходимо иметь данные по длительности их работы между ремонтами, о видах и причинах отказов, мероприятиях по восстановлению работоспособности, размеров затрат на ремонт и ликвидацию последствий аварийного отказа. Данные обрабатываются методами математической статистики. Зная конкретный вид и аналитическое выражение функции распределения исследуемой случайной величины, можно рассчитать вероятности безотказной работы и отказов объектов для любых значений наработки.
Рис.5.4. Зависимость коэффициента запаса от числа машин
При подборе распределения между теоретической кривой и статистическим распределением неизбежны некоторые расхождения по различным причинам. Оценить погрешность и обосновать выбор теоретической кривой можно с помощью одного из критериев согласия (Пирсона, Стьюдента и др.)
2. Определение оптимальных сроков замены элементов горных машин. Выбор оптимальных сроков ремонтов может быть произведен только для принятой стратегии обслуживания горного оборудования участка. В качестве критерия при расчете оптимальных сроков используются экономические, технические, экологические и другие показатели. Можно также использовать в качестве критерия отношение затрат на замену узла (детали) к длительности межремонтного срока.
Различают затраты на плановую замену Апл узла машины и аварийную Аав (т.е. затраты на ликвидацию последствий аварии при внезапном отказе узла или детали). Тогда отношение
Е = 
(5.45)
назовем коэффициентом стоимости. Из этого отношения видно, что с увеличением затрат на замену в условиях аварийной ситуации коэффициент стоимости Е стремится к нулю, а в общем случае его значение находится в пределах 1 > Е > 0. На основе численного решения уравнения, отображающего зависимость затрат от срока замены, определяются оптимальные сроки и вероятность их достижения по накопленной информации о надежности горного оборудования. По результатам расчетов проводится качественный анализ данных и назначаются сроки и виды ремонтов.
3. Назначение видов технического обслуживания и ремонта. Для поддержания работоспособного состояния машин в процессе их эксплуатации планируют периодическое проведение технического обслуживания и ремонтов. Техническое и ремонтное обслуживание горных машин представляет собой систему мероприятий по техническому уходу, поддержанию и восстановлению работоспособности горных машин, которое устанавливается на основе рекомендаций системы планово-предупредительных ремонтов (ППР) и расчетных значений межремонтных периодов. В Положении о планово-предупредительной системе технического обслуживания и ремонта оборудования угольных и сланцевых шахт установлены виды, регламенты и принципы организации технического обслуживания и плановых ремонтов, номенклатура основной технической документации для установления ремонтных нормативов, принципы организации учета, хранения и движения запасных частей и оборудования и др.
Сущность системы планово-предупредительных ремонтов состоит в подготовке и выполнении в соответствии со структурой ремонтного цикла установленных видов технического обслуживания и плановых ремонтов. Объемы работ для конкретных условий эксплуатации систем горного оборудования разрабатываются энергомеханической службой объединений и шахт.
4. Построение графиков ремонтов. Для построения графика ремонтов вначале строится временная ось и на ней откладывается общий срок эксплуатации оборудования Тсл. Для каждого узла на оси откладывается срок замены узла Топт, если вероятность достижения оптимальной наработки w превышает 0,9, и Тср, если это значение меньше 0,9. При необходимости близко расположенные сроки ремонтов узлов объединяются в один. В зависимости от сложности работ назначается вид ремонта.
В окончательном варианте график ремонтов пересчитывается в суточном измерении (т.е. вычитается время на ремонтные смены в течение суток).
5. Расчет количества запасных узлов (элементов). Горное оборудование относится к системам многократного действия, которые должны выполнять заданные функции в течение длительного времени. За это время в системе может произойти случайное число отказов, обусловленное ненадежностью отдельных ее элементов. Расчет количества запчастей должен производиться с учетом количества плановых замен и аварийных отказов. в зависимости от количества обслуживаемых одноименных машин и вероятности достижения плановых сроков ремонтов используются коэффициенты запаса.
В горно-добывающей и перерабатывающей промышленности восстановление основных технических характеристик оборудования и технологических схем осуществляется организацией системы планово-предупредительных ремонтов (ППР) 19.
Ремонт — это комплекс работ для поддержания и восстановления исправности или работоспособности объекта. Ремонт, предусмотренный в нормативной документации и осуществляемый в плановом порядке, называется плановым. Система ППР на предприятиях химической промышленности предусматривает, в основном, два вида ремонтов:
—текущий — ремонт, осуществляемый в процессе эксплуатации для гарантированного обеспечения работоспособности объекта и состоящий в замене и восстановлении его отдельных частей и их регулировке;
—капитальный — ремонт, осуществляемый для восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановлению ресурса объекта с заменой или восстановлением любых его частей, включая основные, и их регулировкой;
—межремонтное обслуживание(проверка состояния) технологического оборудования и транспортных средств.
Системой ППР устанавливаются сроки (нормативы) пробега оборудования до каждого вида ремонта и время простоя в ремонте. Ремонтный цикл — наименее повторяющиеся интервалы времени или наработка оборудования, в течение которых выполняются в определенной последовательности все установленные виды ремонта. Он исчисляется с момента окончания одного капитального ремонта (КР) до окончания последующего КР. Продолжительность работы оборудования между двумя последовательными текущими ремонтами (ТР) называется межремонтным периодом. Структура ремонтного цикла задает чередование ремонтов всех видов в определенной последовательности и через определенные промежутки времени, исходя из единых отраслевых нормативов. Допустимые отклонения от норматива для ремонтного цикла — 
, а для межремонтного периода — 
. Изменение сроков проведения остановочных ремонтов допускается в исключительных случаях только по согласованию с подрядными организациями (если планировалось их участие в ремонте) и с разрешения вышестоящей организации, ранее утвердившей сроки остановочного ремонта.
Основными исходными документами при составлении общего плана ремонта являются годовые планы и графики ремонтов производств, цехов, технологических установок и отдельного оборудования. Планы и графики ППР составляют исходя из производственного плана и действующих нормативов на ремонт. При этом необходимо учитывать реальные возможности, силы и средства ремонтной службы, а иногда и сезонность. В годовых графиках устанавливают месяцы, в течение которых данное оборудование должно быть отремонтировано. На их основании составляют месячные графики ремонтов, в которых указывают календарные дни простоя каждого объекта в ремонте того вида, который предусмотрен годовым планом.
Система ППР имеет ряд недостатков:
-нормами межремонтных периодов не учитываются условия эксплуатации оборудования;
-не предусматривается корректировка сроков межремонтных периодов с увеличением возраста оборудования;
-часть ремонтных нормативов установлена эмпирически без накопления и математической обработки большого объема информации по отказам оборудования;
-отсутствие банка статистических данных об отказах оборудования, позволяющего рассчитывать характеристики надежности, которые могут быть использованы для разработки рекомендаций по повышению надежности.
В этой связи необходимо совершенствовать систему ППР на основе выбора оптимальной стратегии ТО. Стратегия ТО — это набор правил, принимаемых в процессе организации ТО для повышения эффективности функционирования системы в зависимости от ее состояния на протяжении всего времени работы. Сущность трех стратегий ТО объектов химической промышленности состоит в следующем:
-групповая стратегия, осуществляемая по календарным срокам независимо от наработки машин и оборудования;
-индивидуальная стратегия, осуществляется по выработке заранее установленных межремонтных ресурсов;
-нулевая стратегия, при которой ремонты проводятся по техническому состоянию в момент возникновения отказа.
Процесс оптимизации стратегии ТО состоит в выборе последовательности проведения планово-предупредительных ремонтов при максимальной эффективности функционирования оборудования. При этом исходной является априорная и (или) апостериорная информация об интенсивности отказов оборудования, множестве состояний функционирования систем, затратах трудовых и материальных ресурсов на проведение ремонтных работ, продолжительности ТО и ремонта оборудования и др.
Оптимизация графика ППР проводится в основном по двум направлениям:
1. С целью обеспечения максимального выпуска продукции. Тогда целевой функцией является максимум прибыли, при этом затраты на ремонт считаются постоянными. Здесь необходимо учитывать ограничения на численность и специальности ремонтников.
2. С целью минимальных отклонений трудозатрат от среднего (оптимального) значения.
Сформулируем основные направления совершенствования системы ППР 15:
-разработка научно и технически обоснованных нормативов межремонтных периодов и циклов;
-совершенствование структуры ремонтного цикла с целью обеспечения минимальных затрат на ремонт (в основном за счет сокращения ТР и увеличения длительности межремонтных периодов путем повышения надежности оборудования);
-сокращение времени простоя оборудования в ремонте и снижение трудозатрат на ремонт;
-замена средних показателей межремонтных периодов дифференцированными (с учетом работы оборудования в нормальных и тяжелых условиях, т.е. коррозионные среды, повышенные температура, давление, влажность, наличие вязких сред и т.п.);
-учет в нормативах процесса старения оборудования и необходимости увеличения затрат на ремонт по мере его эксплуатации.
Технологические способы обслуживания горных машин базируются на глубоком изучении сущности технологического процесса и особенностей технологических режимов работы машин. Они позволяют полностью устранять или значительно сокращать причины возникновения проектно-конструкционных и эксплуатационных отказов оборудования.
К технологическим способам относятся:
1. Защита от коррозии аппаратов, машин и трубопроводов, вызываемой агрессивными средами при высоких температурах и давлениях. Основные способы защиты:
-использование химико-технологических способов (исключение химической несовместимости различных видов сырья и веществ; исключение веществ, обладающих повышенной коррозионной способностью; ввод ингибиторов коррозии; повышение качества подготовки сырья и др.);
-применение коррозионно-стойких материалов;
-применение защитных неметаллических покрытий.
2. Способы создания безопасных и благоприятных условий для массо- и теплообмена, для химического взаимодействия между веществами.
3. Способы организации рациональных гидроаэродинамических и температурных режимов функционирования оборудования.
Данные способы реализуются на этапах проектирования и эксплуатации горного оборудования и машин.
Контрольные вопросы
1. Назовите и обоснуйте основные методы формирования требуемого уровня надежности горного оборудования на этапе проектирования.
2. Назовите основные методы формирования требуемого уровня надежности горного оборудования на этапе проектирования.
3. Как организовать ускорение испытаний.
4. Результаты и анализ эксплуатационных наблюдений.
5. Цели и задачи испытаний горного оборудования.
6. Организация и порядок проведения испытаний горного оборудования
7. Стендовые испытания горных машин.
8. Коэффициент готовности системы.
9. Система профилактики планово-предупредительных ремонтов
10. Организация поддержания работоспособного состояния машин в процессе их эксплуатации
11. Методы организации технического обслуживания горного оборудования
12. Моделирование процесса прогнозирования надежности горных машин, виды прогнозирования.
13. Диагностические признаки и параметры прогнозирования состояний объектов
14. Цели, источники, методы сбора информации
15. Планирование хронометражных наблюдений.
16. Обработка статистической информации.
17. Определение параметров распределения.
18. Модели профилактики машин
19. Выбор интервала профилактической замены для различных групп деталей.
20. Модели профилактики планового и аварийного ремонтов.
21. Расчет количества запасных частей
22. Последовательность действий при формировании стратегии обслуживания горного оборудования.
Источник
