Сучасні засоби та методики діагностики обладнання гірничодобувної та гірничопереробної галузі згідно з концепцією «Надійне обладнання». Стратегія попереджувального технічного обслуговування для обчислювального обладнання цпс Проактивне технічне

ЗВАРЮВАННЯ. РЕНОВАЦІЯ. ТРИБОТЕХНІКА: тези доповідей / Відп. ред. ; М-во освіти та науки РФ; ФДАВУ ВПО “УрФУ ім. першого Президента Росії Б.М. Єльцина”, Нижнєтагіл. технол. ін-т (філ.). – Нижній Тагіл: НТІ (філія) УрФУ, 2013. – 76 с.

Під час ремонтних зупинок виконується ревізія механізмів та заміна зношених деталей новими. Частота ремонтів може визначатись частотою відмов обладнання – ремонти за відмовою. Але вони займають багато часу, тому що до них немає можливості підготуватися. Для виправлення цього розроблено планово-попереджувальні ремонти(ППР), які виконуються після певного напрацювання. Такий підхід скорочує час ремонтів, але допускає передчасні ремонти, бо зношування не повторюється з великою точністю. Із 90-х років наявність несправностей визначають вібродіагностикоюпрацюючого обладнання. Це виключає передчасні ремонти, що відбилося у назві ремонтів – за фактичним станом(РФС). Подальше скорочення ремонтів можливе збільшенням післяремонтного напрацювання обладнання. Це досягається застосуванням заходів щодо уповільнення зношування; такі ремонти отримали назву проактивних(ПАР). Зміст проактивної частини ремонтів:

• оптимізація зовнішнього впливу, зокрема зниження пікової (від вібрацій, ударів та іншого) його складової;
• оптимізація мастила;
• зміцнення робочих поверхонь.

Оптимізація зовнішнього впливу

Зовнішній вплив, що викликає зношування, визначається потужністю обладнання. Але зниження потужностіспричиняє падіння продуктивності. Тим не менш, такий шлях можливий, якщо річне вироблення обладнання, що експлуатується з меншим навантаженням, за рахунок малих ремонтних простоїв виявиться більше, ніж у разі роботи з великим навантаженням та значними ремонтними простоями та витратами.

Інший шлях оптимізації зовнішнього впливу полягає у зменшенні його руйнівної дії без зниження потужності, шляхом зниження концентрації напруг. Наприклад, корпус 12-метрового штампу для формування труб великого діаметру після нетривалої експлуатації розламався надвоє. Його ремонтне зварювання без додаткових заходів щодо посилення видавалося не перспективним. Аналіз напруженого стану конструкції показав, що рівень еквівалентних напруг по лінії зламу різко знижується в результаті зміни лише на 7° кута розташування нижніх ребер жорсткості. Подальша експлуатація модернізованого штампу підтвердила справедливість цього рішення.

Пікова складова навантаження може виникати від неполадок. Тверда наплавка торців візків випалювальних машин не тільки знизила зношування і частоту ремонтів самих візків, але за рахунок того, що одночасно усунувся перекіс візків, знизилися навантаження на приводну зірку і вчетверо зменшилися заміни її секторів.

Пікові навантаження створює вібрація. Вакууматор складається з ємності із двома патрубками. Через один розплав сталі всмоктується у вакууматор, а через інший зливається назад у ківш. Всмоктуючий патрубок при роботі створював вібрацію, яка руйнувала вогнетривку футеровку. Скріплюючі елементи зменшили вібрацію і вдвічі збільшили стійкість вакууматора.

Оптимізація мастила

Мастило є прошарком, який переводить зовнішнє (велике) тертя поверхонь у внутрішнє (невелике) тертя мастильного матеріалу. Розрізняють рідинне мастило, коли тертьові поверхні розділяє суцільний стійкий шар мастил, і граничне мастило - з більш тонким і уривчастим шаром масла. Рідинне мастило забезпечується спеціальним пристроєм підшипників, а граничне - виходить в результаті вільного розміщення на поверхнях тертя мастильних речовин. Як останні історично першими застосовувалися олії тваринного та рослинного походження. В останній чверті XIX століття почалося виробництво більш дешевих мінеральних олій із нафти. Їхні властивості виявилися не такими хорошими, тому йшов тривалий процес поліпшення їх присадками. До середини XX століття відноситься поява синтетичних олій. Маючи низьку в'язкість, що мало залежить від температури, і хімічну стабільність, вони забезпечують кращі мастильні властивості, завдяки чому досягається зниження тертя та зносу в порівнянні з нафтовими маслами.

У 30-х роках XX століття став відомим ефект Ребіндера. Він показав, що тертя здатне знижувати надзвичайно тонкий (5 нм) шар. поверхнево-активних речовин(ПАР), який можна назвати "невидимою мастилом". Для нанесення ПАР на поверхню на Заході було розроблено розчин, названий “Епілам”. Надалі нові розчини ПАР за аналогією продовжували називати епіламами, привласнюючи кожному оригінальну назву (марку). У 60-х роках у НДІЧаспромі був розроблений епілам ЕН-3 – розчин стеаринової кислоти в ізооктані. Потім з'явилися та удосконалюються епілами на основі фторованого ПАР. Наприклад, 0,05% розчин перфторполіефірної кислоти 6МКФ-180 у Хладоні 113 (епілам Ефрен-2). Епіламова "невидима мастило" не скасовує застосування звичайної мастила, але підвищує її ефективність (знижуючи тертя і знос), за рахунок виключення контакту тертьових поверхонь незмазаними ділянками. Епіламування передбачає попереднє знежирення поверхні, змочування її епіламом та сушіння на повітрі, що цілком доступне до застосування у ремонтах.

У 60-х роках у СРСР було зареєстровано наукове відкриття №41 - "ефект беззносу". Його суть у тому, що з мастила, що містить дрібнодисперсні частинки, на поверхнях тертя осідає їх тонкий шар. За ним визнається здатність зношування та відновлення у міру збільшення зазору між поверхнями тертя. Таким чином, незважаючи на тертя та зношування, первинні поверхні деталей, будучи захищеними обложеним шаром, залишаються без зносу. Звідси походження назви "ефект беззносу". Для його досягнення до масла додають дисперсні порошки м'яких (мідь, серпентиніт, фторопласт) і твердих (кераміка, алмаз) матеріалів. Найбільш стійкі ставлення до них такі. Мідні добавки погано утримуються на поверхні, тому потрібна їхня постійна присутність у мастилі. Серпентиніт має здатність до дифузії зі створенням міцного шару з низьким коефіцієнтом тертя. Тверді частинки алмазу та кераміки, заповнюючи мікронерівності, створюють деяку подобу підшипника кочення. Добавками до олій досягається відновлення зносу без розбирання механізмів та зниження тертя.

Оптимізація вибору мастильних матеріалів може доповнюватись удосконаленням систем доставки їх до вузлів тертя. Цим без капітальних вкладень продовжується міжремонтне напрацювання обладнання.

Зміцнення робочих поверхонь

Для всіх поєднань пар тертя існує деякий діапазон навантажень і швидкостей тертя, в якому знос на кілька порядків нижче, ніж поза цим діапазоном. У машинобудуванні йде безперервний пошук шляхів переміщення зазначеного діапазону області більш високих значень тисків і швидкостей. У цьому значної ролі грає зміцнення. У третій чверті XX століття широке його застосування (загартування ТВЧ, цементація, азотування, наплавлення, напилення та інше) дозволило суттєво уповільнити зношування та збільшити (до мікронного рівня) точність виготовлення деталей. Без зміцнення підвищення точності не має сенсу, бо в цьому випадку дорогі мікронні сполучення через швидке зношування перетворюються на рядові вже на початку експлуатації. Завдяки мікронному припасуванню деталей, мінімізовані зазори, знижений шум, динамічні навантаження, вібрація, з'явилася можливість роботи з мінімальним зношуванням на великих швидкостях. У механізмах прибрали регулювальні елементи, що служать для вибірки зазорів при швидкому зношуванні, що також позитивно позначилося на надійності машин та обладнання. Машини нового покоління настільки суттєво збільшили напрацювання, що їх називали "безремонтними".

Охоплення зміцненням функціональних поверхонь машин ще не оптимальне, тому роботи зміцнення під час ремонтів цілком виправдані. Звернімо увагу на карбонітрацію і ручне плазмове загартування. Вони розроблені нещодавно, але мають перспективи для застосування, саме при ремонтах, оскільки належать до категорії фінішних.

Карбонітрація- Розроблена в СРСР у 70-х роках і являє собою насичення поверхні азотом і вуглецем в розплаві солі ціанату калію. Властивості карбонітрованого шару подібні до властивостей шару, отриманого азотуванням. На поверхні є тонкий шар (близько 5 мкм) твердого карбонітриду, під яким розташовується насичений азотом шар (0,2 мм) з твердістю, що поступово зменшується. Відмінність у тому, що азотуванням зміцнюються лише леговані сталі, а карбонітрація здатна зміцнювати звичайні вуглецеві сталі ().

Таблиця 1 – Твердість карбонітрованих поверхонь (вимірювання виконані ультразвуковим твердоміром УЗІТ-3)

Карбонітрація не вимагає такого ретельного попереднього очищення як азотування і виконується набагато швидше (2 години замість 48 годин), ніж азотування. Деталі машин можуть виготовлятися за креслярськими розмірами і відразу після карбонітрації прямувати в експлуатацію. При цьому знижується трудомісткість виготовлення, набуває зносо-і корозійної стійкості. Наприклад, застосування карбонітрації замість гарту ТВЧ знизило витрату провідних валів-шестірнів редуктора бурового верстата СБШ-250 в 6 разів.

1.1. Система технічного обслуговування та ремонтів обладнання підприємства

Під системою ТОіРмається на увазі сукупність взаємозалежних засобів, документації та виконавців, необхідних для підтримки та відновлення якості виробів, що входять до цієї системи.

В якості цілейсистеми ТОіР визначено такі:

• підтримка обладнання у працездатному стані протягом усього терміну експлуатації;
• забезпечення надійної роботи устаткування;
• забезпечення продуктивності та якості продукції, що випускається;
• виконання вимог щодо охорони праці та захисту навколишнього природного середовища.

Організація системи ТОіР підприємства здійснюється на основі прийняття (явним чином або відповідно до практики, що склалася) рішень за наступними фундаментальним питанням ():

• вибір стратегії ТОіР обладнання;
• визначення методу організації ремонтного обслуговування виробництва;
• розробка критеріїв оцінки ефективності ремонтного обслуговування виробництва.

Рисунок 1.1 – Фундаментальні питання при організації системи ТОіР

1.2. Стратегії технічного обслуговування та ремонтів обладнання

Під стратегією ТОіРмається на увазі узагальнююча модель дій, необхідні досягнення поставлених цілей шляхом координації і розподілу відповідних ресурсів підприємства . Фактично, стратегія ТОиР є набір правил прийняття рішень, якими ремонтна служба (РС) підприємства керується своєї діяльності із забезпечення працездатності устаткування.

Коротка характеристика основних стратегій ТОіР наведена у .

Таблиця 1.1 - Коротка характеристика основних стратегій ТОіР

Під реактивнимимаються на увазі стратегії ТОіР, необхідність ремонтних впливів в яких обумовлюється настанням деякої критичної в рамках цієї стратегії події (відмови, досягнення граничних величин параметрів, що регламентуються). Превентивністратегії ТОіР спрямовані на запобігання виникненню критичної події та характеризуються можливістю здійснення попереднього планування та підготовки ТОіР (замовлення ремонтних бригад, матеріально-технічного забезпечення) на противагу реактивним стратегіям, коли необхідність проведення ТОіР, а, відповідно, та забезпечення їх підготовки, до настання критичної події непередбачувані.

Історично першою (як найменш вимоглива до рівня організації та культури праці) склалася стратегія експлуатації повністю, Яка передбачає здійснення операцій з ТОіР обладнання для досягнення критичного стану, яке, зазвичай, характеризується неможливістю виконання заданих функцій, тобто втратою працездатності. До основних переваг цієї стратегії ТОіР слід віднести найбільшу тривалість міжремонтного періоду, що відповідає терміну служби обладнання, та мінімальні витрати на утримання ремонтної служби, домінуючою функцією якої в цьому випадку стає відновлення працездатності обладнання після виходу його з ладу. З іншого боку, відсутність можливості планування ресурсів (фінансових, тимчасових, робочої сили та інших), необхідних виконання ТОіР, призводить до значного збільшення тривалості останніх і підвищених витрат на ліквідацію аварій, зокрема до втрат виробництва. Створення складських запасів товарно-матеріальних цінностей, зазвичай, перестав бути задовільним рішенням, оскільки тягне у себе зниження ліквідності підприємства. Обсяг таких запасів у ряді випадків (особливо у галузях, де використовується унікальне одиничне обладнання) перевищує економічно обґрунтовані межі. Незважаючи на зазначені недоліки, у разі недорого резервованого, а також типового обладнання, відмова якого не надає критичного впливу на технологічний процес, не становить небезпеки для довкілля, здоров'я та життя людини, дана стратегія успішно застосовується і досі.

У першій половині ХХ століття зі зростанням серійності виробництва та підвищенням продуктивності промислових підприємств втрати в результаті відмов обладнання набули критичного значення. На зміну стратегії експлуатації повністю прийшла стратегія ППРабо ремонтів за регламентом, Що передбачає превентивні ТОіР на підставі статистичних відомостей про термін служби обладнання. Зниження кількості аварійних відмов відноситься до основних переваг цієї стратегії, хоча ймовірність їх виникнення не виключається повністю, а фіксується в межах, що задаються. Стратегія ППР забезпечує найкращі умови для планування ресурсів, “проте основний недолік ППР переважує всі його переваги, він полягає у проведенні ремонтів фактично справного обладнання, а також примусовій заміні деталей незалежно від їхнього залишкового ресурсу (у складному обладнанні різниця ресурсів окремих деталей може досягати 500% ). Усе це призводить до невиправданого зростання експлуатаційних витрат. До недоліків ПВР також слід віднести зниження залишкового ресурсу обладнання та збільшення ймовірності відмови при введенні в роботу після ремонту” . Ця стратегія забезпечила найкращу інтеграцію в рамках планової економіки і дозволила усунути ряд недоліків стратегії експлуатації, що історично склалася раніше, до відмови. Більше повне використання ресурсу устаткування досягалося рахунок зниження ймовірності пошкодження деталей з потенційно великим ресурсом , Що могло мати місце при виході з ладу елементів, що визначали термін служби обладнання в цілому при експлуатації повністю. В даний час стратегія ППР продовжує використовуватися на багатьох підприємствах, насамперед, для відповідального обладнання та обладнання, вихід якого з ладу може становити небезпеку для довкілля, здоров'я та життя людини. В інших випадках стратегія ППР застосовується найчастіше лише декларативно, що зумовлено зростанням вимог до ефективності системи ТОіР підприємства в умовах ринкової економіки.

На межі 70-80-х років ХХ століття у ремонтному обслуговуванні виробництва знайшла застосування мобільна та переносна вібровимірювальна апаратура, що дозволяє здійснювати вібромоніторинг обладнання на основі частотного аналізу. У той же час відбувався прискорений розвиток теорії надійності та досліджень у галузі експлуатаційних властивостей обладнання. Все це зумовило виникнення нової науково-ужиткової галузі знань – технічної діагностики, досягнення якої були використані як основа для реалізації стратегії ТОіР по ТЗ. В першу чергу, стратегія ТОіР по МС спрямована на усунення недоліків стратегії ППР, що історично передувала їй, а саме на зниження кількості необґрунтованих ремонтних впливів з метою максимального використання ресурсу обладнання. При застосуванні цієї стратегії рахунок моніторингу ТЗ ймовірність аварійних відмов устаткування зводиться до можливого мінімуму. Девіз цієї стратегії звучить так: "Обладнання має бути зупинено на ремонт за мить до передбачуваного виходу з ладу". Зменшення витрат на ТОіР обладнання, мінімізація кількості непланових відмов, зниження кількості планових простоїв, зумовлених монтажно-складальними операціями, – незаперечні переваги, що супроводжують впровадження стратегії ТОіР щодо МС. Стратегія ТОіР щодо МС висунула нові вимоги до рівня культури праці. У рамках ремонтних служб та контролюючих органів виділяються підрозділи технічної діагностики, збільшується значення особистого професіоналізму, кваліфікації та досвіду робітників, керівників та спеціалістів. З іншого боку, оскільки регламентація ТОіР обумовлюється стохастичним фактором – фактичним ТЗ обладнання – знижується ефективність довгострокового планування ресурсів (орієнтовний термін попередження відмов, а отже, і планування проведення ТОіР у разі використання засобів технічної діагностики переважно не перевищує двох-трьох місяців).

З метою забезпечення високих показників працездатності обладнання промислових підприємств останнім часом все більшої популярності набуває проактивна стратегіяТОіР. Аналіз, проведений у роботі, дозволяє визначити проактивну стратегію ТОіР як найбільш ефективну та доцільну для впровадження у сучасних економічних умовах. Проактивна стратегія поєднує в собі переваги превентивних ремонтних впливів системи ППР та інформаційне забезпечення процесу прийняття рішень, характерне для ТОіР по ТЗ обладнання.

1.3. Проактивна стратегія технічного обслуговування та ремонтів обладнання

СутністьПроактивна стратегія ТОіР обладнання полягає у виконанні необхідних ремонтних впливів, спрямованих на зниження швидкості розвитку або усунення несправностей, які виявлені на основі відомостей про фактичне ТЗ обладнання.

Теоретичні основиПроактивної стратегії ТОіР обладнання постулюють, що спочатку всі види несправностей присутні в зародковому або явному вигляді у всіх машинах, що пускаються в експлуатацію. Різні фактори, що супроводжують експлуатацію (проектні та непроектні навантаження, вплив факторів навколишнього середовища та прилеглого обладнання, умови експлуатації, проведення ТОіР та інші), тією чи іншою мірою призводять до розвитку різних видів несправностей. Визначальний вплив сукупності факторів викликає прискорений розвиток однієї або кількох несправностей, що стають детермінуючими по відношенню до працездатності машини. Вибираючи ремонтні дії таким чином, щоб зменшити вплив визначальних факторів, можна зменшити швидкість розвитку несправностей, підтримуючи працездатний стан машини. Раціональний вибір та якісна реалізація цих і лише цихремонтних дій є завданням РС.

Проактивна стратегія ТОіР () базується на оцінки ТЗ обладнання, яка може здійснюватися такими методами:

• моніторинг технологічних параметрів;
• візуальний огляд;
• контроль температури;
• акустична та вібраційна діагностика;
• обстеження із застосуванням методів неруйнівного контролю (магнітного, електричного, вихрострумового, радіохвильового, теплового, оптичного, радіаційного, ультразвукового, контролю проникаючими речовинами).

Рисунок 1.2 – Ремонтне обслуговування обладнання в рамках проактивної стратегії ТОіР

Підставою для прийняття рішення щодо необхідності виконання ремонтного впливує ситуація, коли ТС одного елемента (деталі, вузла, механізму) обладнання призводить до погіршення ТС суміжних (просторово та/або функціонально) елементів.

Перелік можливих ремонтних впливів:

• догляд за обладнанням (прибирання, очищення, протикорозійне оброблення);
• регулювання, налаштування, налагодження (центрування, балансування);
• забезпечення з'єднань (відновлення цілісності зварних швів, затягування різьбових з'єднань);
• змащування поверхонь тертя;
• заміна швидкозношуваних деталей;
• відновлення чи заміна базових деталей, у тому числі корпусних.

Ремонтні дії здійснюються в рамках наступних груп заходів з ТОіР обладнання:

1. Профілактичне технічне обслуговування- комплекс заходів, що проводяться періодично, які спрямовані на попередження або зниження швидкості розвитку дефектів шляхом забезпечення проектних умов взаємодії вузлів обладнання (очищення від технологічних відходів, продуктів зносу, корозії, опадів, відкладень та інші; видалення пилу, бруду, олії, шлаку, окалини) , просипи сировини, сміття та інші;
2. Коригувальне технічне обслуговування– комплекс заходів, що проводяться за необхідністю, які спрямовані на запобігання або зниження швидкості розвитку дефектів шляхом забезпечення проектних умов взаємодії вузлів обладнання (регулювання та налагодження обладнання, у тому числі центрування, балансування; відновлення з'єднань деталей, забезпечення цілісності металоконструкцій та трубопроводів; відновлення покриттів, забарвлення та інші).
3. Прогностичне технічне обслуговування– комплекс заходів, спрямованих на встановлення фактичного ТЗ обладнання з метою прогнозування його зміни в процесі подальшої експлуатації та виявлення найбільш доцільного моменту застосування та необхідних видів ремонтних впливів (вимірювання технічних та технологічних параметрів, відбір проб; контроль, випробування, перевірка режимів роботи обладнання; контроль) ТЗ обладнання, у тому числі методами технічної діагностики, дефектоскопія методами неруйнівного контролю, технічний огляд обладнання, огляд, обстеження, ревізія та інші).
4. Поточний ремонт- Комплекс заходів, спрямованих на забезпечення працездатності обладнання шляхом заміни або відновлення окремих його вузлів, які не є базовими, крім змінного обладнання.
5. Капітальний ремонт- Комплекс заходів, спрямованих на забезпечення працездатності обладнання шляхом заміни або відновлення базових його вузлів та деталей.

Вибір проактивної стратегії ТОіР дозволяє забезпечити:

• збільшення строку служби обладнання за рахунок зниження швидкості розвитку або усунення несправностей, що зароджуються, на початковій стадії їх виникнення;
• виключення вторинних пошкоджень елементів обладнання, викликаних виходом з ладу суміжних (просторово та/або функціонально) елементів;
• обґрунтування та виконання лише необхідних ремонтних впливів, що зменшує витрати та навантаження на РС, а також знижує ймовірність виникнення відмов, викликаних помилками монтажу та втручанням у функціонування працездатного обладнання;
• скорочення витрат на ремонтне обслуговування виробництва, обумовлене зміною структури ТОіР на користь збільшення кількості недорогих профілактичних впливів замість витратних ремонтних операцій (заміна, відновлення);
• раціональний вибір часу, видів та обсягів ТОіР внаслідок ранніх термінів попередження виникнення несправностей при використанні методів та засобів технічної діагностики та неруйнівного контролю;
• зниження ймовірності аварійних відмов, зумовлених незадовільним ТЗ обладнання;
• підвищення коефіцієнта готовності обладнання, що забезпечує можливість збільшення обсягів виробництва та зниження собівартості продукції;
• формування довіри до виробника з боку споживача за рахунок своєчасного виконання договірних зобов'язань та покращення якості продукції як комплексний результат підвищення культури праці.

1.4. Способи організації ремонтного обслуговування виробництва

Спосіб організаціїремонтного обслуговування виробництва зумовлює структуру РС підприємства, що безпосередньо впливає на ефективність системи ТОіР в цілому.

Класичні методиОрганізації РС характеризуються діапазоном форм від децентралізованої до централізованої, які відрізняються ступенем концентрації управління силами та засобами в рамках єдиної спеціалізованої структури на підприємстві ().

Рисунок 1.3 – Класичні методи організації ремонтного обслуговування виробництва

Спосіб організації ремонтного обслуговування, що характеризується розподілом сил та засобів РС між виробничими підрозділами підприємства, називається децентралізованим.

Централізованаорганізація РС має на увазі наявність спеціалізованої структури у складі підприємства, на яку покладено весь обсяг функцій по ТОіР обладнання виробничих та допоміжних підрозділів, а також несе всю повноту відповідальності за забезпечення працездатності обладнання.

Спосіб побудови РС на основі широкого діапазону проміжних форм, що відрізняються різним ступенем централізації, називається змішаним.

Найбільш поширеними на вітчизняних підприємствах є змішані форми організації РС, тоді як зарубіжна практика свідчить про високу ефективність централізованих форм ТОіР обладнання, у тому числі побудови системи ТОіР на основі альтернативних способів організації РС.

Альтернативні методиорганізації ремонтного обслуговування виробництва () мають на увазі залучення зовнішніх ресурсів (сил та засобів) для забезпечення та виконання ТОіР обладнання підприємства. Залежно від ступеня використання ресурсів зовнішніх підприємств та передачі їм відповідної відповідальності за забезпечення працездатності обладнання розрізняють підряднийі сервіснийспособи виконання робіт з ТОіР.

Рисунок 1.4 – Альтернативні методи організації ремонтного обслуговування виробництва

Для забезпечення необхідного рівня результативності системи ТОіР обладнання поширене спільне використання класичних та альтернативних способів організації ремонтного обслуговування виробництва на підприємстві.

1.5. Критерії оцінки ефективності ремонтного обслуговування виробництва

Оцінка ефективностіремонтного обслуговування виробництва виконується виходячи з критеріїв, прийнятих для підприємства. Дійсна система критеріїв дозволяє здійснювати аналіз як фактичної результативності наявної системи ТОіР, а й оперативно виявляти її недоліки, визначати шляхи подальшого вдосконалення та розвитку.

Розрізняють технічні та економічні підходи до оцінки ефективності РС підприємства. Технічні підходивідрізняються переважною спрямованістю на оцінку критеріїв, що характеризують працездатність обладнання, можливість його використання для реалізації заданого технологічного процесу. Економічні підходидозволяють виконувати оцінку результативності РС шляхом зіставлення витрат на ТОіР та втрат виробництва, зумовлених ТЗ обладнання.

В даний час питання узагальненої техніко-економічноїоцінки ефективності ремонтного обслуговування виробництва, яка дозволяла б виконувати комплексний аналіз результативності системи ТОіР обладнання, слід віднести до розряду опрацьованих недостатньо, що залишає підприємствам простір для вироблення власних підходів до його вирішення. Зазначене, наприклад, зроблено у роботах [ , ].

Необхідно окремо звернути увагу на поширену помилку. Для оцінки ефективності системи ТОіР неприпустимо використання критеріїв, що характеризують діяльність, що здійснюється РС (обсяги виконуваних робіт: у кількісних, часових, натуральних, вартісних та інших подібних показниках). Інтенсивність виконання ремонтних робіт найчастіше не свідчить про досягнення основної мети ремонтного обслуговування виробництва – забезпечення працездатності обладнання. Оцінка ефективності системи має виконуватися виходячи з зовнішніх, а чи не внутрішніх показників її роботи.

Тільки дієва методика оцінки ефективності ремонтного обслуговування виробництва дозволяє якісно виконати аналіз системи ТОіР, результативності діяльності РС, забезпечити інформаційний супровід процесу ухвалення рішень.

1.6. Аварійність

Аварії промислового обладнання призводять до переривання технологічного процесу, що супроводжується неминучими матеріальними втратами, а також може бути причиною техногенних катастроф та загибелі людей. Забезпечення працездатності обладнання з переходом від усунення наслідків аварій до запобігання їх причинам є основним завданням РС підприємства.

Для оцінки аварійності устаткування може бути обрані експлуатаційні (сумарний час простоїв) чи економічні (втрати виробництва, вартість ліквідації аварій) показники. При цьому в загальному випадку для підприємства доцільно оцінювати не абсолютні величини, а динаміку зміни обраних параметрів у часі.

З іншого боку, інтерес може представляти порівняльний аналіз зважених показників аварійності (припустимо, суми втрат виробництва та вартості ліквідації аварій за деякий референтний період, віднесеної до суми витрат на ТОіР обладнання) підприємств галузі для виявлення найбільш ефективних форм організації та методів удосконалення РС.

Оцінка показників аварійності може бути успішно використана як індикатор ефективності заходів щодо реформування РС для оцінки впроваджуваних технічних та організаційних рішень. На основі порівняння економічних втрат від аварій та коштів, що виділяються на фінансування РС, можуть бути встановлені їх оптимальні обсяги. Те саме справедливо і для оцінки чисельності ремонтного персоналу.

Положення та системи, що визначають порядок розслідування аварій на промислових підприємствах, зазвичай розробляються на підставі «Порядку розслідування та обліку нещасних випадків, профзахворювань та аварій на виробництві», затвердженого постановою Кабінету Міністрів України №1112 від 25.08.2004р. Однак часто невирішеною залишається головне завдання. Мова йде про повноцінне та ефективне використання отриманої в ході розслідування інформації, причому не стільки для усунення, скільки для запобігання подальшим аваріям на тому ж чи однотипному обладнанні.

Розслідування аварії передбачає поетапне вирішення наступної послідовності завдань:

1. Збір фактичної інформаціїпро подію та оперативні дії персоналу, візуальний огляд місця та об'єкта аварії.
2. Вивченнятехнологічних та технічних характеристик об'єкта аварії.
3. Аналіз історіїоб'єкта (аналогічних аварій, проведених робіт з технічного обслуговування та ремонтів).
4. Формування робочої гіпотези, проведення додаткових досліджень за потребою (якщо додаткові дослідження спростовують гіпотезу, висувається нова, достовірність якої піддається перевірці).
5. Визначення причинаварії, супутніх їй технічних чинників, винних (розвиток підтвердженої робочої гіпотези).
6. Розробкапротиаварійних заходів.
7. Моніторингвиконання протиаварійних заходів.

Отримана інформація може бути використана при вирішенні низки технічних та технологічних питань, питань матеріального постачання, управління персоналом, розвитку РС.

Доцільним є виконання таких видів аналізу:

• причинно-факторний, який полягає у виявленні характерних проблем підприємства (наприклад, недостатня кваліфікація експлуатаційного персоналу, відсутність стабільного та своєчасного матеріально-технічного забезпечення, невідповідність обсягів та періодичності ремонтів обладнання інтенсивності його експлуатації та інші);
• просторовий, метою якого є визначення "вразливих місць" як окремих машин, так і агрегатів, комплексу обладнання підприємства загалом;
• тимчасовий, який спрямований на виявлення сезонних закономірностей, циклічності аварійних ситуацій, тенденцій та прогнозів їх виникнення.

Результати проведеного аналізу є підставою для розробки заходів, спрямованих не тільки і не стільки на боротьбу зі наслідками аварій, але більшою мірою на усунення причин та запобігання можливості повторення надалі. [

В даний час, відповідно до протоколу МЕК 61850, обчислювальне обладнання широко застосовується на рівні приєднання та підстанційному рівні. До його основних завдань входять контроль та управління інтелектуальними електронними пристроями, такими як реле захисту, PMU (блоки векторних вимірювань), пристроями сполучення, цифровими осцилографами (реєстраторами) та пристроями аналізу GOOSE/SMV. Крім того, комп'ютери на ЦПС використовуються для моніторингу навколишнього середовища та в системах спостереження.

Будь-які проблеми в роботі обчислювального обладнання, не кажучи вже про його відмову, здатні безпосередньо вплинути на роботу окремо взятої підстанції та енергосистеми загалом. Отже, надійність і працездатність підстанційних комп'ютерів є ключовим чинником ефективної роботи підстанції, а управління всією сукупністю обчислювальної техніки набуває особливої ​​важливості нарівні з іншим відповідальним обладнанням підстанції.

Навіщо необхідно попереджувальне технічне обслуговування обчислювального устаткування ЦПС?

На електричних підстанціях реалізуються три типові підходи до експлуатації та обслуговування обладнання (у тому числі і комп'ютерів):

1. Післяаварійне технічне обслуговування (у разі поломки обладнання або його напрацювання на відмову)

При такому підході обладнання залишається в роботі доти, доки не станеться його поломка. Ремонт або заміна пошкодженого обладнання відбувається лише після того, як проблема вже виникла. Хоча цей підхід і використовується на деяких підстанціях, він не рекомендується для застосування до відповідального підстанційного обладнання, включаючи обчислювальне.

2. Планове технічне обслуговування

Заходи з технічного обслуговування виконуються через певні інтервали часу. Для обчислювального обладнання краще проводити планове обслуговування, ніж післяаварійне. За результатами низки досліджень перехід з післяаварійного на планове технічне обслуговування дозволяє користувачам заощадити від 12% до 18% виділених коштів.

Проте планове обслуговування має свої недоліки:

• Якщо несправності обладнання виникають до часу технічного обслуговування, що планується, то така ситуація зводиться до проведення післяаварійного ТО.
• Іноді при плановому обслуговуванні виконується надлишковий (понад необхідний) обсяг заходів.
• Планове техобслуговування може виявитися досить трудомістким.

3. Попереджувальне технічне обслуговування (ТО за поточним станом)

Подібне технічне обслуговування проводиться в тих випадках, коли в ході періодичного моніторингу обладнання виявляється явна тенденція до погіршення його стану. Попереджувальне ТО дозволяє досягти економії коштів у межах 8-12%, порівняно з витратами на планове обслуговування.

Вам напевно не стане новиною той факт, що сьогодні технічне обслуговування обчислювального обладнання ЦПС все частіше будується саме на останньому з перерахованих вище підходів. В даний час підстанційні комп'ютери відносять до категорії "критично важливого обладнання" та включають їх у програму запобіжного технічного обслуговування.

Багато операторів підстанцій та системні інтегратори також включають технічні вимоги до обчислювального обладнання до своїх тендерних специфікацій. Наприклад, важливою частиною конкурсних вимог є підтримка необхідних значень завантаження ЦП та використання пам'яті комп'ютерами, що задіяні у процесах обробки даних та комунікації на підстанціях. Деякі типові вимоги, що вказуються в тендерах, наведені в наступній таблиці:

Стратегія попереджувального технічного обслуговування ефективно та у повному обсязі впроваджуєтьсяу разі, якщо персонал має знаннями, навичками і часом, необхідні виконання відповідних заходів. Стратегія запобіжного ТО дозволяє систематично виконувати ремонт і відновлення обладнання в запланованому порядку і мати при цьому запас часу на постачання необхідних для ремонту матеріалів, таким чином знижуючи потребу певного набору ключових запасних компонентів. Оскільки роботи з технічного обслуговування виконуються лише тоді, коли це необхідно, також має місце збільшення виробничої потужності об'єкта. Хоча для переходу на попереджувальне ТО та необхідні початкові інвестиції в діагностичне обладнання, програмне забезпечення та навчання персоналу, вигода від використання цього виду техобслуговування швидко переважує зазначені витрати. Такий підхід до технічного обслуговування є найкращим варіантом для критично важливого підстанційного обладнання.

Як реалізується попереджувальне ТО на підстанціях

В даний час більшість комп'ютерів поставляється із вбудованими засобами моніторингу апаратної частини. Ця функція реалізована на рівні BIOS або як частина операційної системи.

Моніторинг апаратної частини на рівні BIOS

Більшість компонентів сучасного комп'ютера містять датчики, які контролюють такі параметри, як температура, споживана потужність та швидкість обертання вентиляторів. Одним із варіантів зчитування значень цих параметрів є моніторинг апаратної частини на рівні BIOS. Однак доступ до BIOS можна отримати лише на етапі завантаження комп'ютера.

Моніторинг продуктивності

Обмежена функціональність засобів моніторингу продуктивності системи, яку пропонують операційні системи Windows та Linux, зазвичай поширюється лише на температуру системи та деякі інші параметри, чого може бути недостатньо для реалізації стратегії запобіжного технічного обслуговування.

Windows

Виберіть вкладку Performance (Швидкодія) у Диспетчері завдань (Task Manager) Windows, щоб переглянути динаміку продуктивності комп'ютера.

Нижче наведено деякі інструменти операційної системи Linux, які можна запускати за допомогою командного рядка та використовувати для моніторингу показників вашого комп'ютера.

• VmStat - Статистика віртуальної пам'яті.
• Iotop – Моніторинг введення/виведення диска Linux.
• Monitorix – Моніторинг системи та мережі.
• Collectl - Високопродуктивний інструмент моніторингу формату "все в одному".

Ключем до організації коректного запобіжного технічного обслуговування комп'ютерів є застосування функції моніторингу апаратної частини в BIOS та засобів моніторингу продуктивності, що входять до складу операційної системи, щоб визначати статус ключових компонентів та використовувати інструмент для безперервного контролю цих значень. Користувачі повинні вміти визначати граничні значення для ключових компонентів комп'ютера та контролювати стан цих компонентів з урахуванням заданих граничних значень. Якщо параметри ключових компонентів перевищують граничні значення, система повинна бути запрограмована автоматично видавати сигнал тривоги.

Тим не менш, більшість рішень, доступних сьогодні на ринку, може контролювати тільки системну температуру і деякі інші параметри, яких явно недостатньо для втілення повноцінної стратегії запобіжного технічного обслуговування комп'ютерів ЦПС. Більше того, багато систем не надають користувачам можливість визначати порогові значення для ключових компонентів комп'ютера, а також можуть не мати функції аварійної сигналізації. Якщо на вашій підстанції використовується попереджувальне технічне обслуговування, то найпростішим підходом буде використовувати існуючі засоби моніторингу для зчитування параметрів ключових компонентів комп'ютерів та для подальшого введення цих даних у наявну попереджувальну систему. Таким чином система зможе видавати аварійні сигнали, відштовхуючись від заданих порогових значень для цих відповідальних компонентів.

Рішення компанії Моха

Рішення щодо попереджувального технічного обслуговування від компанії Моха (т.зв. Proactive Self-Maintenance – проактивне самостійне ТО) включає наступні компоненти:

• • службове ПЗ (утиліта) проактивного моніторингу;
  • централізоване рішення щодо проактивної дистанційної аварійної сигналізації.

Утиліта проактивного моніторингу

Службове програмне забезпечення компанії Moxa – Proactive Monitoring – це мало місця, що використовує невеликий обсяг обчислювальних ресурсів і легка у використанні утиліта, яка дозволяє вам відстежувати цілу низку системних параметрів.

Proactive Monitoring для контролю ключових компонентів вашого комп'ютера використовуються датчики апаратних засобів, розташовані на материнській платі виробництва Моха. Ви можете переглядати поточні значення параметрів для компонентів комп'ютера, що цікавлять, просто натискаючи відповідні кнопки в інтерфейсі користувача. Для контролю важливих компонентів застосовуються індикатори відповідного обладнання (KPI), що визначаються користувачем. Візуальна та/або звукова сигналізація запускається автоматично при спрацьовуванні реле або фіксації внутрішніх системних переривань SNMP, коли значення індикаторів KPI перевищують свої граничні величини. Для операторів це дуже зручно, оскільки дозволяє заздалегідь розпланувати заходи щодо технічного обслуговування та не відключати систему безпосередньо до початку ТО.

Централізоване проактивне рішення щодо дистанційної аварійної сигналізації на базі Ethernet від компанії Моха

Готове до застосування проактивне рішення щодо аварійної сигналізації від компанії Моха має наступні переваги:

• • Централізована візуальна/звукова аварійна сигналізація на щиті керування (ОПУ) через Ethernet.
  • Для потреб сигналізації на комп'ютері не потрібне встановлення вихідних реле.
  • Немає обмежень щодо використання кабелю.
  • Комбіновані внутрішньосистемні переривання SNMP (пастки) дозволяють фіксувати системні помилки швидше і точно.

Висновки

Наразі підстанційні системи активно задіяні у впровадженні цифрової автоматики на об'єктах. Ця тенденція підтримується прогресом інформаційних технологій, які надають операторам підстанцій можливості щодо “оцифрування” роботи підстанції, розширення комунікаційних інтерфейсів аж до первинного обладнання підстанції, а також можливості більш ефективного моніторингу та управління. Обчислювальному устаткуванню відведено найважливішу роль справі створення цифрових підстанцій, а адекватні стратегії технічного обслуговування допомагають збільшити термін служби цього устаткування. Підхід до технічного обслуговування комп'ютерів на підстанціях дедалі більше зміщується у бік попереджувального ТО (також відомого як технічне обслуговування за поточним станом). Добре організований графік попереджувального техобслуговування дозволяє заздалегідь передбачити необхідність проведення відповідних заходів, що в результаті призводить до оптимізації витрат часу, підвищення надійності обладнання та скорочення витрат на технічне обслуговування.

З усіх питань щодо пристроїв, які виготовляє компанія Moxa, звертайтесь

Міністерство освіти та науки РФ

Федеральна державна автономна освітня установа

«Уральський федеральний університет

імені першого Президента Єльцина»

Нижньотагільський технологічний інститут (філія)

В. А. Коротков

ПРОАКТИВНІ РЕМОНТИ

У ГІРНИЧО-МЕТАЛУРГІЙНОЇ ГАЛУЗІ

Нижньотагільського технологічного інституту (філія) УрФУ

імені першого Президента Єльцина

як електронний текстовий навчально-методичний посібник

для студентів усіх форм навчання

Нижній Тагіл

Рецензент:

д-р техн. наук

Науковий редактор:

д-р техн. наук, проф.

Проактивні ремонти у гірничо-металургійній галузі: навч.-метод. посібник / В. А. Коротков; М-во освіти та науки РФ; ФДАВУ ВПО «УрФУ ім. першого Президента Єльцина», Нижнєтагіл. технол. ін-т (філ.). – Нижній Тагіл: НТІ (філія) УрФУ, 2013. – 41 с.

У посібнику викладено основні принципи та методи збільшення післяремонтного напрацювання обладнання. У тому числі за рахунок оптимізації робочих навантажень та напруг, зміцнення функціональних поверхонь деталей, застосування якісно нових мастил.

Призначено для студентів, аспірантів та виробничих фахівців.

УДК 621.791

ББК 34

Бібліогр.: 41 назв. Табл. 11. Мал. 14.

Недоліки машин особливо наочно

з'ясовуються під час ремонту. Фактично, їх доведення

починається лише після введення в експлуатацію

З довідника

«Основи конструювання»

Передмова

У гірничо-металургійній промисловості витрати на ремонти здатні поглинати значну частину доходів, а ремонтні простої істотно зменшувати самі доходи. Тому скорочення і тих та інших є актуальним завданням. Основні напрямки її вирішення:

- Попередження раптових (аварійних) відмов;

- Виключення передчасних ремонтів;

- Скорочення тривалості ремонтів за рахунок агрегатного принципу;

- Збільшення терміну служби деталей за рахунок зміцнення, мастила тощо;

- Відновлення зношених деталей, що економічніше купівлі нових.

В останні два десятиліття арсенал коштів зі скорочення ремонтних витрат та простоїв суттєво розширився. Для попередження аварій виробляють дефектоскопію (магнітно-порошкову, ультразвукову…), прилади для якої постійно вдосконалюються. Прилади вибродиагностики виявляють як тріщини, а й знос, дефекти складання, т. е. встановлюють потреба у ремонті без його зупинки і розбирання устаткування. Такі ремонти отримали назву «ремонти за фактичним станом», тому що виключають проведення передчасних ремонтів, коли обладнання ще мало зношене. Переносними приладами визначення твердості, шорсткості, хімічного складу перевіряють на відповідність кресленням, що надходять на заміну, запасні частини, що виключає попадання в експлуатацію «шлюбу» та подальший швидкий вихід з ладу відремонтованого обладнання. Олії з триботехнічними добавками не тільки знижують тертя, але й відновлюють зношування без розбирання механізмів. Ручним плазмовим гартуванням стало доступно зміцнювати контактні поверхні на великогабаритних корпусах обладнання. Методи відновлення зношених деталей суттєво скорочують закупівлю запасних частин.

Таким чином, механіки під час ремонтів мають можливість не тільки відновлювати працездатність обладнання заміною частин, що зносилися, але застосовувати заходи щодо збільшення післяремонтного напрацювання. Відремонтоване обладнання починає працювати краще за нове. Ці ремонти, що омолоджують, отримали назву « проактивних» ремонтів, яким присвячується справжня робота.

1. СИСТЕМИ ОРГАНІЗАЦІЇ РЕМОНТІВ

Під час ремонтних зупинок виконується ревізіямеханізмів визначення неприпустимих дефектів, після чого проводиться безпосередньо ремонтт. е. заміна забракованих деталей новими деталями. Нині склалися чотири основні форми організації ремонтів. Це ремонти, які проводяться за відмовою, планово-попереджувальні ремонти, ремонти за фактичним станом та проактивні ремонти.

1.1. Ремонти за відмовою та ППР

Можливе проведення ремонтів, коли його експлуатація стає неможливою внаслідок відмови – «відмовні ремонти». Ця проста стратегія не обтяжує витратами на підготовку ремонтів, але самі ремонти в силу їхньої несподіванки можуть бути дорогими і тривалими. «Ремонти за відмовою» виправдані, якщо відмови мають випадковий характер, що мало залежить від напрацювання, і коли наслідки відмови незначні, а заходи профілактики коштують дорожче, ніж заміна вузла, що вийшов з ладу.

Удосконалений варіант «ремонтів за відмовою» – «ремонти по виникненню дефектів», які визначаються за непрямими ознаками: вібрації, течі олії тощо. Для прискорення «ремонтів за відмовою» застосовують метод агрегатування. Заміна агрегатів проводиться швидше за заміну окремих частин, що входять в агрегати; при цьому самі агрегати вирушають на ремонт до спеціалізованих підрозділів або підприємств.

Відмова працюючого обладнання через виходу з ладу однієї деталі може призводити до пошкодження інших (справних) деталей, і тим самим створювати аварійні ситуації. Для їх попередження розроблено планово-попереджувальні ремонти(ППР), які виконуються після певного напрацювання, коли з досвіду відомо, що механізми вже потребують ремонту.

Нестача ППР полягає у наступному. Знос, як правило, не повторюється з великою точністю, тому що залежить від зміни твердості, розмірів та розташування деталей навіть у межах креслярських допусків. Отже, ПВР фактично проводяться із запізненням або з випередженням об'єктивно необхідного терміну ремонту. Запізнення з проведенням ремонту означає відмову устатковання, тому планують випереджаючі терміни ППР. Але передчасне розбирання обладнання (коли зношування деталей не досягло граничного значення) і подальше складання без заміни деталей порушує припрацювання пар, викликаючи їх прискорене зношування. Звідси випливає об'єктивна необхідність більш точному визначенні зносу за вторинними ознаками без розбирання механізмів.

Однак діюча система ППР багато в чому влаштовує як Виробника обладнання, так і персонал організації, що ремонтує. Виробник пропонує часті ППР, під час яких усуваються його огріхи виготовлення. У ремонтного підприємства (підрозділу) інтерес до ППР у тому, що ця система дає постійну зайнятість з мінімальною можливістю контролю за якістю виконання ремонтних робіт з боку Замовника.

1.2. РФС та проактивні ремонти

З 90-х років при ремонтах почала застосовуватись вібродіагностика,тобто визначення технічного стану механізмів (на присутність тріщин, дефектів складання, зносу) по вібраційному тлі, створюваному працюючим обладнанням, за допомогою переносних електронних приладів – віброаналізаторів. Вона значною мірою скорочує ревізійні простої, пов'язані з розбиранням та оглядом механізмів. Крім того, скорочуються складські запаси запчастин, оскільки стан механізмів безперервно відстежується, і тому закуповується лише необхідне. Ремонти, що призначаються за технічним станом, який визначається вібродіагностикою, отримали назву «ремонтів за фактичним станом».

Вібродіагностика зручно доповнюється електронним обліком відмов, що дозволяє виявляти проблемні вузли та деталі, які найчастіше виходять з ладу. Ця інформація дає можливість аналізу причин їх низької працездатності для вироблення заходів щодо збільшення терміну служби. Ремонти, що проводяться з реалізацією заходів щодо підвищення довговічності (напрацювання) деталей і сполучень, що замінюються, стали називати «проактивними ремонтами». Після їх проведення обладнання працює не тільки не гірше, але навіть краще за нове. Це дозволяє говорити, що «проактивні ремонти» супроводжуються ефектом омолоджування.

Найбільш ефективна система ПАР разом з тим є найскладнішою у здійсненні. Саме собою непросте проведення вібродіагностики та електронного обліку відмов має доповнюватися виробленням заходів щодо уповільнення зносу та появи інших дефектів, які, до того ж, мають проходити перевірку на практиці. Тобто проактивні ремонти припускають проведення певною мірою науково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт (НДіОКР). Це зумовлює вищі вимоги, як до служб головного механіка (енергетика), і до підрядним ремонтним організаціям чи власним ремонтним підрозділам.

Таблиця 1.1

Порівняння систем організації ремонтів

Практика показує, що не доцільно застосовувати лише одну із представлених систем організації ремонтів. Гнучке поєднання дає найбільший ефект. У табл. 1.1. та 1.2 наведено порівняння різних систем організації ремонтів та їх, рекомендоване компанією БАЛТЕХ, співвідношення для підприємств гірничо-шахтної галузі (http://www.*****).

Таблиця 1.2

Частки систем організації ремонтів для підприємств

2. СКЛАДНІ ПРОАКТИВНІ РЕМОНТИ

Після того, як планування ремонтів доведено до досконалості, тобто проводяться вони раніше, ні пізніше, ніж це потрібно за станом механізмів, то для подальшого скорочення ремонтних витрат необхідно збільшення післяремонтного напрацювання. Це досягається проактивнимиремонтами, що включають заходи щодо уповільнення виходу механізмів з ладу внаслідок утворення тріщин, зносу, ін. дефектів. В тому числі:

– оптимізацією робочих навантажень та напруг;

- Зміцненням робочих поверхонь;

- Вдосконаленням мастила.

2.1. Оптимізація робочих навантажень та напруг

Важливими принципами конструювання є зниження маси машин (обладнання) та збільшення продуктивності (потужності). Але це призводить до зростання напруги в елементах конструкцій і на контактних поверхнях. Зростання напруги в елементах конструкцій збільшує ймовірність поломок, а на контактних поверхнях - прискорює зношування. Як наслідок, відбувається зростання частоти ремонтів, витрати на які зменшують прибуток, а ремонтні простої – доходи від експлуатації. Тому зниження продуктивності обладнання (робочих навантажень) та збільшення його маси можуть бути виправдані, якщо за рахунок зменшення ремонтних витрат та простоїв відбудеться зростання прибутку.

Навантаження, що сприймаються обладнанням, у його частинах та деталях викликають напруги, а на контактних поверхнях створюють тертя. Можна розрізняти сприятливе та несприятливе сприйняття обладнанням робочих навантажень. При несприятливому сприйнятті мають місце вібрація, концентрація напруги, що призводять до швидких відмов. Робота за винятком несприятливого сприйняття обладнанням робочих навантажень, з вібрацією та концентрацією напруг, дає суттєве скорочення ремонтів.Покажемо на прикладах.

Корпус 12-метрового штампу для формування труб великого діаметру після нетривалої експлуатації розламався надвоє вздовж поздовжньої осі. Його ремонтне зварювання без «посилення» конструкції видавалося не перспективним. Однак, власне, «посилення» за рахунок збільшення маси вдалося уникнути. Аналіз напруженого стану показав, що зміна від нормалі на 7 кута розташування нижніх ребер жорсткості (рис. 2.1) більш рівномірно розподіляє робоче зусилля по корпусу штампу і знижує рівень руйнівних напруг по лінії зламу. Така модернізація не вимагала ні подорожчання ремонту, ні збільшення маси конструкції.

У машині безперервного лиття заготовок (МНЛЗ) обертання роликів часто припинялося. При цьому «тертя кочення» ролика про злиток переходило в більш агресивне «тертя ковзання», що призводило до швидкого зносу у вигляді «лисок» та передчасної заміни роликів. Після того, як обертання роликів з осями замінили обертанням бочки ролика на нерухомій осі, випадки заклинювання роликів усунулися. Як наслідок виключився агресивний вид зношування «тертям ковзанням», що збільшило напрацювання роликів у 2,5 рази.

Скидання тиску доменної печі проводиться через атмосферний клапан. Для уповільнення зношування його контактних поверхонь потоком запиленого газу застосовувалася твердосплавна наплавка (HRC55), яка потім підлягала трудомісткому шліфуванню. Оскільки витікання газів, що викликає швидке зношування, відбувалося через нещільне прилягання контактних поверхонь, було вирішено ущільнити стик вогнетривким азбестом. Закінчення газів зменшилося настільки, що без шкоди терміну служби перейшли на менш тверду наплавку (HRС35), що обробляється точенням, що суттєво знизило трудомісткість та вартість ремонту атмосферного клапана.

Дослідження зносостійкості зварного відводу, що служить видалення запилених газів, показали наступне. Збільшення крутості загину (замість 5 секторів застосували 4, рис. 2.2) призвело до посилення концентрації силового впливу газового потоку настільки суттєво, що скоротило термін служби .

Візки випалювальних печей під час руху контактують бортами. Зношування бортів призводить до перекосу візків, що у свою чергу створює підвищене навантаження на приводну «зірочку». Швидке зношування бортів візків було виключено твердою наплавкою «в розмір». Це одночасно ліквідувало перекіс візків у машині, зменшило навантаження на «зірочку» і, як наслідок – частоту заміни її секторів. Якщо раніше у «зірочці» щороку замінювалося по одному сектору (ціною ~1 млн руб.), то тепер заміна сектора проводиться раз на чотири роки.

У вакууматорі два патрубки, що опускаються в ківш із сталевим розплавом, закріплюються в плоскому днищі. Один патрубок – для всмоктування розплаву вакууматор, інший – для зливу розплаву назад у ківш. Всмоктувальний патрубок при роботі створював вібрацію, яка швидко руйнувала вогнетривку футеровку, і вакууматор виводився в ремонт. Для зниження вібрацій були застосовані скріплювальні елементи, в результаті чого стійкість вакууматора збільшилася вдвічі, і вдвічі знизилася собівартість вакуумування.

У зварних залізничних мостах тріщини з'являються несподівано швидко, через 2–7 років експлуатації. Довгий час не могли знайти причини, доки в 90-х роках не встановили, що при проході поїздів у прогонових будовах мостів виникають високочастотні вібрації. Для їх попередження традиційні зв'язки з прокатних куточків замінили на листові діафрагми, і це виключило появу тріщин, навіть при 10-кратному напрацюванні.

На сприйняття обладнанням робочих навантажень впливають концентратори напруг. Сам термін говорить про те, що в деяких місцях машин і механізмів через конструктивні особливості відбувається посилення напруг. Руйнування, викликані концентраторами напруги, відрізняються від руйнувань від загальних навантажень. Коли перевантаження охоплено весь переріз деталі, то руйнуванню передує пластична деформація. Але вона відсутня, коли умова міцності порушується лише концентраторі напруг. З цієї причини такі руйнування називають крихкими.

Вони відбуваються так. У концентраторі напруги навіть незначні робочі напруги від власної ваги конструкції можуть посилюватися до рівня межі міцності металу, що призводить до появи мікротріщини. Якщо гострота її велика і не спадає в міру просування, то тріщина починає являти собою концентратор напруг, що рухається. Оскільки перевищення напругами межі міцності в гирлі тріщини зберігається, вона миттєво проходить через весь перетин. Таким чином, за відсутності корисних навантажень, під впливом лише власної ваги, обрушувалися мости та галереї, йшли під воду танкери.

Важливим правилом запобігання крихким руйнуванням є недопущення накопичення концентраторів напруг (отворів, зварних швів тощо). Результатом його недотримання стало руйнування однієї з двох балок рукояті екскаватора, на рис. 2.3 авидно, що обидві частини балки, що зруйнувалася, недеформовані, що вказує на тендітний характер руйнування, що стався при невеликому навантаженні.

На рис. 2.3 бвидно місце початку руйнування, що на рис. 2.3 апозначено темною стрілкою. Що зародилася тріщина, перш ніж охопити весь перетин, спочатку просувалася поступово, що надало руйнації одночасно і втомний характер.

Гальваніка"гальванічне хромування, цементація, азотування та деякі інші. Їх характеристики наведені в таблиці 2.1.

У проактивних ремонтах такий підхід теж є прийнятним, якщо деталі раніше використовувалися без зміцнення. Інакше треба шукати способи зміцнення, ефективніші, ніж застосовувані. При простому переборі доступних застосуванню способів зміцнення, відповідний спосіб може випасти останнім, що призведе до втрат часу та коштів. Тому корисно знати деякі правила, що дозволяють мінімізувати кількість експериментів під час вибору відповідного способу зміцнення.

Таблиця 2.1

Характеристики видів зміцнення

Вибір способів зміцнення за товщиною зміцненого шару

Якщо деталь експлуатують до значного (вимірюваного міліметрами) зношування, то не завжди слід задаватися зміцненням на таку ж товщину. Велике зношування механізмів призводить до втрат потужності, до ударів і вібрацій, що викликають поломки, стає причиною випуску низькосортної продукції. Тому зміцнення слід розглядати як як скорочення витрати запчастин, а й можливість виключення роботи устаткування з великим зносом. Зміцнення здатне багаторазово (навіть у десятки та сотні разів) уповільнити зношування, завдяки чому необхідність експлуатації механізмів з великими зносами відпадає.

УДК 629.7.05

ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ МЕТОДІВ ТЕХНІЧНОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ СКЛАДНИХ СИСТЕМ БОРТОВОГО КОМПЛЕКСУ ОБЛАДНАННЯ

©2012 Н. В. Чекрижов, А. Н. Коптєв

Самарський державний аерокосмічний університет імені академіка С. П. Корольова (національний дослідницький університет)

У статті розглянуто принципи якісного підходу до перспективного методу проактивного обслуговування складних систем бортового обладнання авіаційної техніки.

Безпека польотів, керування ризиками, розвиток відмови, проактивне технічне обслуговування.

За останні 30 років головним завданням розвитку авіаційно-транспортної системи є пошук нових підходів у вирішенні проблеми підвищення безпеки польотів повітряних суден (ЗС).

Очевидно, що традиційна ретроактивна (Reactive) ідеологія профілактики авіаційних подій, побудована на строгому дотриманні нормативних вимог та впровадженні профілактичних рекомендацій, розроблених за результатами розслідування подій, що себе вичерпала.

Тому ІКАО розробила принципово нову ідеологію профілактики авіаційних подій та інцидентів, яку назвали «управління безпекою польотів».

Нова ідеологія запобігання авіаційних подій (АП) та інцидентів передбачає створення в авіакомпанії системи управління безпекою польотів (СУБП), яка:

Виявляє фактичні та потенційні загрози безпеці;

Гарантує вжиття заходів, що коригують, необхідних для зменшення факторів ризику/небезпеки;

Забезпечує безперервний моніторинг та регулярну оцінку досягнутого рівня безпеки польотів.

СУБП акцентована не на очікуванні негативної події, а на виявленні

небезпечних факторів в авіаційній системі, які ще не виявилися, але можуть стати причиною інцидентів, аварій та катастроф. Такий підхід у профілактиці авіаційних подій отримав назву «проактивний» (Proactive).

По суті, проактивне обслуговування передбачає той самий підхід, що реагує, як і обслуговування за станом з контролем параметрів (ТЕП), але в якості діагностичних ознак вибираються такі параметри системи, спостереження яких дозволяє контролювати глибинні причини деградації факторів стабільності системи (рис. 1).

Накопичений досвід розслідування авіаційних подій показав, що кожна з них була зумовлена ​​впливом кількох причин, які тривалий час переховувалися у вигляді недоліків (небезпечних факторів або ризиків) компонентів авіаційної системи.

П'ять базових структурних елементів концепції безпеки польотів є основою моделі Різона (рис. 2).

Заходи щодо безпеки польотів повинні бути спрямовані на контроль за організаційними процесами, що містять приховані умови у вигляді недоліків у конструкції обладнання, упущення у підготовці персоналу тощо, а також для покращення умов на робочому місці.

Мал. 1. Структура проактивного обслуговування

Мал. 2. Модель Різона

Інструментом для аналізу компонентів та особливостей експлуатаційних контекстів та їх можливих взаємодій з людьми є модель SHEL(L) (рис. 3), покликана дати загальне уявлення про взаємозв'язок індивідуумів з компонентами та особливостями робочого місця.

Розглянуті вище стратегії та методи технічного обслуговування авіаційної техніки спрямовані на усунення переважно очевидних несправностей та відмов виробів функціональних систем (ФС) ЗС.

Мал. 3. Модель БІЄЦЬ)

Накопичений досвід та практика розслідування авіаційних подій доводять, що наявність будь-якого прихованого недоліку в системі у вигляді небезпечного фактора чи фактора ризику може призвести за певних умов до трансформації його у причину, яка й зумовлює подальшу негативну подію.

Тому ІКАО запропонувала змінити зміст профілактичних робіт моделі забезпечення безпеки польотів (ОБП) на проведення цілеспрямованої роботи з виявлення та усунення

небезпечних факторів у кожному компоненті авіаційної системи моделі керування безпекою польотів (УБП) (рис.

У разі впровадження управління БП (УБП) зміст профілактичної роботи визначається небезпечними факторами (ОФ) компонентів авіаційної системи. Тому відповідно до проактивного підходу в авіакомпаніях розробляються спеціальні методики, призначені для оцінки ступеня ризику подій, що прогнозуються.

Мал. 4. Моделі забезпечення (ОБП) та управління (УБП) безпекою польотів: ОД – помилкові дії, ОФ – небезпечні фактори, І – інциденти, СІ – серйозні інциденти, А – аварії, К – катастрофи

Практична основа управління безпекою – це управління ризиками, методика якого викладена у «Програмі управління ризиками щодо безпеки польотів». Перехід від забезпечення (ОБП) до управління безпекою польотів (УБП) на практиці означає проведення профілактичних робіт до розвитку авіаційної події шляхом виявлення та усунення джерел

небезпеки (чинників ризику) у всіх компонентах авіаційної системи.

Нині Витрати технічне обслуговування становлять від 12 до 18% від прямих експлуатаційних витрат.

Відповідно до вимог ІКАО на сьогоднішній день одним із перспективних є метод запобіжного (проактивного) технічного.

обслуговування (Proactive Maintenance), що базується на використанні технології прогнозуючого аналізу (Predictive Analytics) компанії Macsea.

Заснована на зборі та обробці інформації технологія дозволяє прогнозувати подальший розвиток подій, реалізована у пакеті Macsea Dexter, який може здійснювати автоматичний моніторинг та діагностику стану будь-якого обладнання. Система проводить безперервний аналіз та обробку даних, сповіщаючи оператора про проблеми, що з'явилися або можливі, аналізує роботу кожного компонента обладнання в реальному часі і прогнозує його стан і продуктивність у майбутньому.

За даними російської компанії «Практична Механіка» під час запровадження проактивного технічного обслуговування час планових зупинок становить трохи більше 10% від загального часу роботи устаткування, а середній час між відмовими через виходу з експлуатації устаткування значно збільшується. За даними статистики прямі витрати на ТО при позапланових ремонтах в 1,5 - 3 рази більше, ніж при планових, третина робіт планово-попереджувальних робіт є зайвими, чверть запасних частин для ремонту лежить на складі без руху більше двох років.

Дослідження компанії Emerson Process Management показують, що витрати на профілактичне обслуговування будуть у 5 разів вищими, а на обслуговування за потреби - у 15 разів вищими, ніж у випадку попереджувального підходу.

Основним напрямом підвищення ефективності роботи авіакомпанії є збільшення нальоту годинника та зниження собівартості одиниці транспортної продукції.

Застосування методу запобіжного обслуговування скорочує час вимушених простоїв ЗС на технічному обслуговуванні (ТО), матеріальні та людські ресурси, що підвищує рентабельність авіакомпанії.

Вбудовані бортові пристрої реєстрації інформації літаків останнього покоління дозволяють отримати додаткові дані результатів діагностування стану та роботи функціональних систем ЗС поза аеропортом базування, що підвищує ймовірність визначення джерела небезпеки (відмови) та зменшує потребу у безпосередньому огляді обладнання.

У середньому незапланований час простою для типового технологічного процесу може коштувати 1-3% доходу та 3040% прибутку на рік.

Моніторинг стану ФС дозволяє проводити ТО лише виробів, які цього вимагають. Отже, знижується загальна трудомісткість процедур технологічного процесу, скорочуються витрати на матеріали та обсяги запасного обладнання та супутні витрати на його утримання, які можуть становити 25% вартості.

У процесі експлуатації ПС його вузли та агрегати піддаються постійному впливу експлуатаційних факторів, що впливають на їх технічний стан, структурні параметри елементів змінюються, упорядкованість системи в цілому та її функціональні якості погіршуються, деградують.

Роботи теорії старіння машин Хрущова М. М., Зайцева А. К., Дьячкова А. К., Конвісарова Д. Ст не дають повного аналізу реального фактичного стану системи в цілому, т.к. не враховують випадкового характеру зовнішньої зміни умов роботи окремих її деталей та вузлів (закономірностей погіршення умов змащення у часі, порушення регулювань в експлуатації тощо) та не розглядають роботу виробів у комплексі.

Вирішення проблеми підвищення надійності ФС може бути отримане лише при комплексному підході, що передбачає охоплення всіх етапів експлуатації протягом усього життєвого циклу ЗС.

Аналіз надійності функціональних систем ВС показує, що більшість

ство експлуатаційних відмов носить поступовий характер, і пов'язано це з наростаючим старінням виробів системи

Інформацію про старіння систем, що наростає, можна отримати з розгляду динаміки деяких визначальних параметрів, як, наприклад, кількісна оцінка механічного зносу елемента конструкції, витрати палива, напруги пружини, підвищення вібрації деталей, що обертаються; технологічні та режимні параметри (температура

ра, навантаження, тиск, вологість та ін); частинки зношування в мастилі і т.д.

Умови використання, що призводять до відхилення в параметрах джерела відмови (умовна відмова), викликають руйнування матеріалу об'єкта системи (відмова, що починається), що є прямою причиною збоїв у роботі (відмова, що насувається), а це, у свою чергу, призводить до стану порушення функціонування системи (крутою чи катастрофічною відмовою), як показано на рис. 5 .

Мал. 5. Схема розвитку відмови

Ідея проактивного технічного обслуговування обладнання полягає у забезпеченні максимально можливого міжремонтного терміну експлуатації обладнання за рахунок застосування сучасних технологій виявлення та придушення джерел відмов.

Основою проактивного технічного обслуговування є:

Ідентифікація та усунення джерел проблем, що повторюються, що призводять до скорочення міжремонтного інтервалу об'єкта;

Усунення чи значне зниження чинників, які негативно впливають міжремонтний інтервал чи термін експлуатації об'єкта;

Розпізнавання стану об'єкта для перевірки відсутності ознак дефектів, що зменшують міжремонтний інтервал;

Збільшення міжремонтного інтервалу та терміну експлуатації об'єкта за рахунок проведення монтажних, налагоджувальних та ремонтних робіт у точній відповідності до технічних умов та регламенту.

По суті, проактивне обслуговування передбачає той самий підхід, що реагує, як і обслуговування станом з контролем параметрів, але в якості діагностичних ознак вибираються такі параметри системи, спостереження яких дає можливість контролювати глибинні причини деградації факторів стабільності системи. Моніторинг зміни властивостей матеріалу на ранніх стадіях відхилення параметра джерела відмови дозволяє шляхом попереджувального обслуговування даного джерела запобіж-

повернути подальшу деградацію системи в цілому.

Характерні якісні особливості впливу різних підходів до технічного обслуговування на процес експлуатації та міжремонтні інтервали об'єкта, що досліджується, проілюстровані на рис. 6.

Крива 1 (СЗ) відповідає зміні стану об'єкта експлуатації при реактивному обслуговуванні (РО). Точка З відповідає поломці чи відмові об'єкта чи вироблення ресурсу, що зумовлює його заміну чи ремонт.

Час експлуатації

Мал. 6. Залежність рівня технічного стану об'єкта від часу експлуатації при різних

види обслуговування:

1 - реактивне обслуговування (РО); 2 - обслуговування за станом (ОС),

3 - проактивне обслуговування (ПЗ)

Графік 2 характеризує експлуатацію об'єкта при обслуговуванні станом (ОС) і складається з трьох ділянок. Крива СЗО відповідає зміні параметрів об'єкта експлуатації до досягнення ними граничної величини в точці

О. Горизонтальний ділянку ОР відбиває час ремонту, а вертикальна лінія РН-підвищення рівня робочого стану об'єкта до величини С1. У цьому час розвитку наступних відмов до ремонту діапазоні від Т1 до Т2, Т3 тощо. в середньому зменшується, а початковий рівень стану після проведення ремонту не досягає початкового (С1<Со), так как отказы одних агрегатов системы оказы-

ють негативний вплив на працездатність інших.

Графік 3 характеризує експлуатацію об'єкта при проактивному обслуговуванні (ПЗ). Як було зазначено вище, даний вид обслуговування є наступним ступенем розвитку методу ОС, тому загальний вигляд залежності 3 аналогічний графіку 2. Точка П відповідає відхилення параметра джерела відмови від норми.

Горизонтальний ділянку відсутня, т.к. коригування стану об'єкта до початкового рівня, пов'язана з усуненням глибинних причин відмов, як

правило, не вимагає тимчасового виходу з експлуатації.

Даний малюнок наочно відображає переваги запобіжного підходу до ТО, основним з яких є відсутність періодів вимушеного простою об'єктів ТО, зумовленого ремонтом. Тому з деякою часткою ідеалізації для проактивного технічного обслуговування характерний постійний, який залежить від часу експлуатації рівень стану С0 "вічного" агрегату, термін служби якого підтримується шляхом систематичного усунення джерел дефектів, що призводять до передчасного виходу його з ладу.

За даними незалежних опитувань, середні показники виробничої економії, досягнуті завдяки застосуванню запобіжного підходу, становлять: рентабельність інвестицій – десятикратна, скорочення витрат на обслуговування – 25-30%, скорочення кількості аварій – 70-75%, зменшення часу простою – 35-45% , Збільшення продуктивності - 20-25%.

У зв'язку з цим очікується значного ефекту від запровадження упреж-

дає підходи до ТО функціональних систем ЗС, зокрема збільшення термінів їх експлуатації.

бібліографічний список

1. Doc. 9859 – AN/474. Посібник з управління безпекою польотів [Текст]. - ІКАО. – 2009.

2. Doc. 9859 – AN/460. Посібник з управління безпекою польотів [Текст]. - ІКАО. – 2006.

3. Хоске, М. Дбаємо про «здоров'я» обладнання [Текст] / М. Хоске // Control Engineering. - Росія. - Липень, 2006. -С.12-18.

4. Александровська, Л. Н. Сучасні методи забезпечення безвідмовності складних технічних систем [Текст]/Л. Н. Александровська, А. П. Афанасьєв, А. А. Лісов. – М.: Логос, 2001. – 208 с.

5. Fitch, E.C. Extending Component Service Life Through Proactive Maintenance / E.C. Fitch // An FES/BarDyne Technology Transfer Publication #2. Tribolics, Inc., 1998.

PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF METHODS OF MAINTENANCE OF COMPLEX SYSTEMS OF AIRBORNE EQUIPMENT COMPLEX

© 2012 N. V. Shekrizhev, A. N. Koptev

Samara State Aerospace University називається Academician S. P. Korolyov

(National Research University)

Створення цінних паперів з принципами cualitative approach to perspective method of proactive maintenance for complex systems of aircraft on-board equipment.

Flight safety, management of risks, development offailure (refusal), proactive maintenance.

Чекрижов Микола Вікторович, доцент кафедри експлуатації авіаційної техніки, Самарський державний аерокосмічний університет імені академіка С. П. Корольова (національний дослідницький університет). Е-mail: [email protected]Область наукових інтересів: контроль та випробування ЛА та їх систем.

Коптєв Анатолій Микитович, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри експлуатації авіаційної техніки, Самарський державний аерокосмічний університет імені академіка С. П. Корольова (національний дослідницький університет). Е-mail: [email protected]Область наукових інтересів: контроль та випробування ЛА та їх систем.

Nikolay ^ekrizhev, Associated Professor of aircraft maintenance department, Samara State Aerospace University був поміщений після академічної С. П. Korolyov (National Research University). E-mail: [email protected]Область розвідки: управління та тестування виробничих систем та їх систем.

Anatoliy Koptev, доктор технічних наук, професор, голова технічного центру управління, Samara State Aerospace University був поміщений після академічної С. П. Korolyov (National Research University). E-mail: [email protected]Область розвідки: управління та тестування виробничих систем та їх систем.