Характеристика методов технического обслуживания горно-транспортного оборудования Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

------------------------------- © А.А. Хорешок, А.В. Кудреватых,

В.В. Кузнецов, 2011

А.А. Хорешок, А.В. Кудреватых, В.В. Кузнецов

ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ГОРНО-ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Рассмотрены основные подходы ученых к классификации методов технического обслуживания машин и механизмов. Обоснованы преимущества применения обслуживания по фактическому техническому состоянию объекта на предприятиях.

Ключевые слова: методы технического обслуживания, подходы, ученые.

Лродолжительная и надежная работа горно-транс-портного оборудования возможна только при условии систематического и качественного проведения мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту. Под техническим обслуживанием понимают комплекс работ для поддержания исправного или только работоспособного состояния машин при подготовке и использовании их по назначению, а также при хранении и транспортировании. Ремонт - комплекс работ для поддержания и восстановления исправности или работоспособности машин. Система технического обслуживания и ремонта - комплекс взаимосвязанных положений и норм, определяющих организацию и порядок проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту машин в заданных условиях эксплуатации для обеспечения показателей качества, предусмотренных нормативной документацией [1].

Ремонт горно-транспортного оборудования - одна из наиболее трудоёмких операций на предприятиях. От этого зависит эффективность работы всего парка техники. Поэтому на практике серьёзное внимание уделяется научной организации системы технического обслуживания и ремонта машин и транспорта.

Существуют различные подходы к классификации методов технического обслуживания машин и механизмов.

По мнению таких зарубежных ученых, как Брюль и Къер методы обслуживания машин и механизмов принято подразделять в общем случае на три вида [2]:

1. Первый вид - обслуживание оборудования после выхода его из строя.

В этом случае машины и оборудование эксплуатируются до выхода их из строя. В основном это касается дешевого вспомогательного оборудования при наличии его резервирования, когда замена оборудования дешевле, чем затраты на его ремонт и обслуживание. В отсутствии резервирования на время ремонта производственный процесс приходиться останавливать.

2. Второй вид обслуживания - обслуживание оборудования по регламенту

В этом случае обслуживание производится в соответствии с рекомендациями завода изготовителя через определенные промежутки времени, например, еженедельно или раз в месяц, независимо от технического состояния оборудования. Такой вид обслуживания обычно называется планово-предупреди-тельным (ППР).

Если периодичность обслуживания определяется методами статистического анализа, то в соответствии с регламентирующими документами период между обслуживаниями обычно составляет время, в течение которого не менее 98 % оборудования работает без отказов. При обслуживании по регламенту, казалось бы, не теряется, по крайней мере, возможность воспользоваться гарантией завода изготовителя. Но оказывается, что не менее 50 % из числа всех технических обслуживаний по регламенту выполняются без фактической их необходимости (P/PM Technology magazine, 98). Кроме того, для многих машин обслуживание и ремонт по регламенту не снижает частоту выхода их из строя) [2].

Более того, надежность работы машин и оборудования после технического обслуживания, если обслуживание предусматривает разборку механизма или замену деталей, часто снижается, иногда временно, до момента их приработки, а иногда это снижение надежности обусловлено появлением отсутствовавших до обслуживания дефектов монтажа.

3. Третий вид обслуживания - обслуживание по фактическому техническому состоянию.

При этом виде обслуживания состояние машин и механизмов контролируется или периодически (при отсутствии дефектов), или в зависимости от результатов диагноза и прогноза технического состояния.

Проведение технического обслуживания в этом случае производится только тогда, когда это необходимо в связи с наступлением высокой вероятности отказа оборудования. Тем самым не нарушается работа исправного механизма из-за вмешательства человека.

По мнению А. Консона применяемые в настоящее время виды технического обслуживания оборудования можно классифицировать следующим образом [3]:

1. Реактивное (реагирующее) техническое обслуживание -такой метод обслуживания, при котором ремонт или замена оборудования производится только в том случае, когда оно выходит из строя или вырабатывает свой ресурс. Реактивное (реагирующее) обслуживание имеет следующие недостатки: возможность внеплановых простоев из-за внезапных отказов оборудования и дорогостоящий и продолжительный ремонт из-за серьезности и обширности дефектов. Кроме того, имеется вероятность внезапного отказа нескольких различных агрегатов одновременно, вследствие чего необходимость в ремонтных работах может превысить возможности ремонтной службы.

2. Планово-предупредительное техническое обслуживание - это метод обслуживания, основой которого является плановое периодическое проведение профилактических работ оборудования, т.е. составление и соблюдение календарного графика выполнения через строго определенные интервалы времени работ по профилактическому ремонту (текущему, среднему или капитальному). Достоинством такого метода, по сравнению с реактивным обслуживанием, является резкое снижение вероятности внезапного отказа оборудования. Однако система ППР не лишена недостатков, поскольку зачастую выполняются ремонты фактически исправного оборудования, вследствие чего растут эксплуатационные издержки производства. Кроме того, система ППР не гарантирует безотказную работу оборудования, поскольку график обслуживания строится на среднестатистических данных по парку однотипного оборудования.

3. Достижения в разработке контрольно-измеритель-ной аппаратуры обеспечили возможность не только выявлять фактическое техническое состояние агрегата путем измерения ряда его технических параметров, но и на основе анализа изменений контролируемых параметров предсказывать необходимость и плани-

ровать сроки проведения ремонта, т.е. проводить ремонт только тех агрегатов, где он необходим. Такой вид называется профилактическим обслуживанием по фактическому техническому состоянию (в дальнейшем профилактическое обслуживание). Достоинствами такого метода обслуживания являются минимизация ремонтных работ (исключение ремонта бездефектных узлов) и увеличение на 25...40 % межремонтного ресурса по сравнению с ППР. Серьезным недостатком такого вида обслуживания может быть ситуация, когда необходимость в проведении ремонтных работ на нескольких агрегатах одновременно превысит возможности ремонтной службы.

4. Активное техническое обслуживание - подход, направленный на снижение общего объема требуемого технического обслуживания и максимизацию срока службы оборудования (т.е. в идеале - создание «вечного» агрегата, не требующего технического обслуживания) путем систематического устранения источников дефектов, приводящих к преждевременному выходу оборудования из строя. Другими словами, результатам обобщения наиболее часто встречающихся дефектов, выявляемых в процессе работы оборудования, проводятся анализ и определение причин их возникновения и влияния на межремонтный интервал, а затем принимаются меры по недопущению возникновения этих дефектов. В частности, производятся постоянный анализ работы ремонтного персонала с выявлением недостатков работы той или иной бригады, проявляющихся на группе агрегатов (например, некачественная сборка, центровка или балансировка), анализ работы ремонтного производства с выявлением недостатков ремонтных технологий (например, технологии изготовления подшипников скольжения), анализ оснащенности (например, отсутствие оснастки по нагреву подшипников качения при монтаже), конструктивных изменений (например, применение износостойких материалов) и др.

Классификация А. Консона схожа с классификацией Брюля и Къера, но является более расширенной.

Г.И. Солод и В. И. Морозов выделяют следующие системы организации технического обслуживания и ремонта горного оборудования [4]:

- послеосмотровая;

- периодическая;

- стандартная;

- комбинированная;

- по фактическому техническому состоянию машины.

Система послеосмотровых ремонтов основывается на осмотрах оборудования, проводимых регулярно в удобное для этого время. По результатам осмотров наиболее изношенных узлов, требующих первоочередной замены или восстановления, составляется дефектная ведомость и проводятся плановые ремонты. Объемы ремонтов зависят от фактического состояния оборудования. Оборудование поддерживается в работоспособном состоянии за счет проведения текущих ремонтов различного объема и продолжительности. Преимущество такой системы - наилучшее использование ресурса деталей и наименьшие трудозатраты на ремонт. Недостаток системы состоит в затруднении планирования ремонтов, своевременной оценки потребности в запасных частях, а в связи с этим осложняется и организация работы ремонтных служб. При такой системе ремонта нельзя заранее определить время остановки оборудования на ремонт и его продолжительность. Кроме того, объем, вид и качество ремонта зависят от уровня квалификации лиц, проводящих осмотр.

Система периодических ремонтов основана на планировании и проведении осмотров и ремонтов оборудования в строго установленные сроки в зависимости от режима работы оборудования и сложности его конструкции. При этом заранее не планируется замена деталей и сборочных единиц. Их замена производится по мере необходимости, устанавливаемой при осмотрах и ремонтах. При такой организации, как и при послеосмотровых ремонтах, невозможно планировать объемы ремонтных работ и своевременно выявлять потребность в запасных частях, что затрудняет распределение рабочей силы и ремонтного оборудования во времени и осложняет в целом организацию работы ремонтной службы. Достоинство системы - выполнение ремонта по фактическому состоянию оборудования, наибольшее использование ресурса деталей и, в связи с этим, меньший расход запчастей.

Приведенные выше системы организации ремонтов отличаются гибкостью. Их применяют для оборудования, работающего при переменных нагрузках.

Система стандартных ремонтов основана на обязательной замене определенной части деталей и сборочных единиц в строго установленные сроки. При этом планируют ремонты заранее с из-

вестным перечнем работ. В таком случае принудительно заменяются все детали и сборочные единицы, несмотря на то, выработали ли они свой ресурс. Как исключение, могут не заменяться детали, которые гарантируют нормальную работу оборудования до следующего ремонта. Достоинство системы - высокая надежность работы оборудования, возможность планирования ремонтов по срокам и объемам, обеспечение стабильности работы ремонтной службы. Недостаток - высокая стоимость ремонта из-за повышенного расхода запасных частей и завышенного объема ремонтных работ. Систему стандартных ремонтов рационально применять для оборудования, имеющего резервирование, например, для насосов водоотлива, вентиляторов главного проветривания, компрессоров, шахтных подъемных установок и др., отказ которого влечет за собой тяжелые последствия.

Система планово-предупредительных ремонтов - комплекс взаимообусловленных положений и норм, определяющих организацию и порядок проведения технического обслуживания и ремонта оборудования. Система ППР устанавливает виды, организацию и порядок проведения технического обслуживания, плановых ремонтов, основные нормативно-технические документы, ремонтные нормативы, организацию смазочного хозяйства, учет и движение оборудования, контроль за соблюдением действующих правил и норм технического обслуживания, ремонта и эксплуатации оборудования.

Система ППР предусматривает в общем случае проведение следующих мероприятий:

- техническое обслуживание - ежесменное, ежесуточное, месячное, сезонное;

- плановые ремонты - текущие, средние и капитальные;

- наладки и ревизии оборудования - полугодовые и годовые.

Для каждого конкретного случая характерен свой перечень

проводимых мероприятий системы ППР, устанавливаемый специальным положением о ППР по каждой отрасли и предусматривающий выполнение определенного перечня указанных выше мероприятий. Техническое обслуживание заключается, прежде всего, в поддержании работоспособного состояния оборудования путем проведения различного рода малотрудоемких операций:

- осмотры;

- проверка смазки и регулировка;

- проверка крепежа;

- чистка и замена быстроизнашивающихся деталей (щеток, колодок, упругих элементов муфт и др.);

- сварка и наплавка.

Другая основная задача технического обслуживания - контроль износа отдельных деталей и сборочных единиц с целью составления дефектной ведомости на ближайший плановый ремонт. От качества выполнения этого вида работы зависит качество ремонтных работ и, в конечном итоге, надежность эксплуатации машин. Плановые ремонты производятся в установленные нормативами системы ППР сроки и имеют дифференцированный объем (Т1, Т2, Т3,...,К) в соответствии со структурой ремонтного цикла, разработанной для определенного вида оборудования. Перечень ремонтных работ для каждого вида планового ремонта не известен. Он устанавливается по результатам осмотров оборудования во время технического обслуживания.

Достоинствами системы ППР являются:

- возможность планирования ремонтных работ;

- определение мощности ремонтной базы предприятия (по

трудоемкости ремонта оборудования);

- обеспечение стабильной и устойчивой работы ремонтных служб;

- уменьшение расхода запасных частей и стоимости ре-

монта по сравнению со стандартной системой.

Недостатки системы ППР обуславливаются значительным разнообразием условий работы горного оборудования и различными требованиями к эффективности его эксплуатации. Среди них следует отметить, прежде всего, недостаточное качество, высокую стоимость и продолжительность ремонтных работ, как результат низкого уровня технологической подготовки ремонта.

Совершенствование системы ППР велось и ведется по следующим направлениям:

- переход планирования межремонтных сроков в единицах наработки, максимально отражающих фактический износ оборудования;

- централизация всех видов технического обслуживания и ремонтов и специализация ремонтников на выполнение узкого круга операций;

- внедрение агрегатно-узлового метода ремонта;

- организация смазочного хозяйства на уровне, отвечающим современным требованиям;

- комплексная механизация наиболее трудоемких ремонтных и других связанных с ними вспомогательных работ;

- внедрение методов и средств технической диагностики состояния машин;

- разработка и внедрение АСУ техническим состоянием оборудования.

В последние годы при ремонте горного оборудования, как результат совершенствования системы ППР, применяется поэтапная система ремонтов, разработанная ГОУ Кузбасский государственный технический университет в содружестве с Кузнецким филиалом НИИОГР и Институтом угля и углехимии СО РАН [5-6].

Отличительной особенностью поэтапной системы является не единовременное восстановление работоспособности оборудования путем проведения капитального ремонта, а поэтапное, в течение установленного ремонтного цикла, по мере отработки ресурса каждой сборочной единицей или агрегатом. Трудозатраты и стоимость капитального ремонта распределяются равномерно по этапам эксплуатации машины, устраняя тем самым резкое снижение эффективности эксплуатации оборудования. Ремонт по этой системе заключается в следующем. В процессе проведения текущих ремонтов, наряду с обязательным объемом работ, выявленным в результате осмотров оборудования, производятся ремонты наиболее изношенных сборочных единиц и механизмов. При этом за счет совмещения ремонтных работ удается исключить многие трудоемкие ремонты, в том числе и капитальный.

Система гарантийных ремонтов, получающая в последнее время широкое распространение на горных предприятиях, представляет новый шаг в дальнейшем совершенствовании организации ремонтов. Суть её заключается в выполнении ремонтов с гарантией безотказной работы оборудования в течение заданного срока. Основные гарантии - чёткое техническое обслуживание машин в период между плановыми ремонтами. При этом заказчику выдается гарантийный паспорт на каждый отремонтированный объект, подтверждающий качество выполненных ремонтных работ.

В настоящее время назрела необходимость разработки системы ремонтов и технического обслуживания карьерного оборудования, имеющей предупредительный характер [7].

Основная идея профилактического (упреждающего) обслуживания по фактическому состоянию состоит в устранении отказов на основе методов распознавания технического состояния оборудования по совокупности контролируемых параметров его работы, выявлении имеющихся или развивающихся дефектов, определении степени их опасности и прогнозировании оптимальных сроков проведения ремонтных работ.

Техническая база профилактического обслуживания основана на том, что существует взаимосвязь между возможными техническими неисправностями агрегата и диагностическими параметрами, которые можно контролировать. Другими словами, большинство распознаваемых дефектов, которые могут возникать в агрегате, имеют определенные диагностические признаки и параметры, предупреждающие о том, что дефекты присутствуют, развиваются и могут привести к отказу. Диагностические признаки дефектов могут включать параметры вибрации, технологические и режимные параметры (температуру, нагрузку, давление, влажность и др.), частицы износа в смазке и т. п. В частности, при износе деталей наблюдается изменение уровня вибрации. Следовательно, проводя мониторинг различных параметров, характеризующих работу оборудования, можно вовремя обнаружить изменение его технического состояния и провести техническое обслуживание только тогда, когда возникает реальная возможность выхода параметров за допустимые пределы, т.е. когда дальнейшая эксплуатация невозможна.

Рассмотренные методики, несмотря на видимые различия, достаточно схожи. Представленные подходы к техническому обслуживанию имеют характерные особенности влияния на производственный процесс и межремонтные интервалы (таблица).

Особенности влияния подходов к техническому обслуживанию на производственный процесс и межремонтные интервалы

Вид технического обслуживания Характерные особенности

по Брюлю и Къеру по А. Консону по Г.И. Солоду и В. И. Морозову

1 2 3 4

Система послеосмот-ровых ремонтов Проводится регулярно в удобное время. Нельзя заранее определить время остановки оборудования на ремонт и его продолжительность.

Обслуживание оборудования после выхода его из строя Реактивное (реагирующее) техническое обслуживание Повышенная вероятность значительных внеплановых остановок оборудования и перебоев в работе

Обслуживание по регламенту Плановопредупредительное техническое обслуживание Система плановопредупредительных ремонтов Всеобъемлющее обслуживание оборудования для профилактики внеплановых остановок и сбоев в работе

Система стандартных ремонтов Высокая стоимость ремонта из-за повышенного расхода запасных частей и завышенного объема ремонтных работ

Система периодических ремонтов Обслуживание только дефектного оборудования в сочетании с профилактикой внеплановых остановок

Обслуживание по фактическому техническому состоянию Профилактическое обслуживанием по фактическому техническому состоянию Профилактическое (упреждающее) обслуживание по фактическому состоянию Обслуживание оборудования производится «по необходимости», то есть по фактическому состоянию объекта

Активное техническое обслуживание Продление межремонтного интервала и интервала между обследованиями

Значительная часть горных предприятий использует плановопредупредительную систему обслуживания. Но в целях обеспечения стабильной работы горно-транспортного оборудования наиболее целесообразно перестраивать тактику технического обслуживания: от ремонта вышедшего из строя к недопущению выхода его из строя (отказа). При этом уменьшаются эксплуатационные затраты и внеплановые остановки производства.

Цель периодического планово-предупредительного обслуживания состоит в исключении отказов оборудования и непредвиденных расходов (которые, например, могут произойти при реактивном обслуживании) путем планирования и проведения технического обслуживания ранее момента вероятного среднестатистического отказа.

Базисом деятельности служит обычно 52-недельный план-график ППР, составляемый службой главного механика (ремонтной службой), которая определяет и отслеживает бюджет и основу повседневной деятельности службы ремонта, а также выполняет многие другие административные функции, такие как отслеживание списка и пополнение запасных частей для ППР, хранение истории агрегатов, функционально-стоимост-ной анализ обслуживания и др.

Планово-предупредительные ремонты являются сегодня одним из самых широко применяемых видов ТО, в первую очередь, потому, что эта стратегия более старая и наиболее обеспечена методически. Несомненным достоинством планово-

предупредительного обслуживания является то, что оно обеспечивает более высокий уровень управления обслуживанием, выходящий за рамки реактивного обслуживания. Исследования и опыт работы в промышленности показали, что успешная программа ППР может обеспечить более чем 30% снижение эксплуатационных затрат относительно расходов при реактивном обслуживании [8].

В то же время планово-предупредительные ремонты не учитывают индивидуальных особенностей работы горных машин и оборудования (условия эксплуатации, квалификация рабочих и др. ). Поэтому нам представляется целесообразным применять метод обслуживания горных машин и оборудования по фактическому техническому состоянию.

Основная идея обслуживания по фактическому техническому состоянию состоит в устранении отказов технологических машин и транспорта, обнаруживаемых методами распознавания технического состояния с применением диагностических параметров (например, температуры). Техническая база профилактического обслуживания основана на том, что существует взаимосвязь между возможными техническими неисправностями агрегата и диагностическими параметрами, которые можно контролировать. Другими словами, большинство распознаваемых дефектов, которые могут возникать в агрегате, имеют определенные диагностические признаки и параметры, предупреждающие о том, что дефекты присутствуют, развиваются и могут привести к отказу.

Следовательно, проводя мониторинг различных параметров, характеризующих работу оборудования, можно вовремя обнаружить изменение его технического состояния и провести техническое обслуживание только тогда, когда возникает реальная возможность выхода его параметров за предельно допустимые пределы.

Обслуживание по фактическому техническому состоянию имеет ряд преимуществ по сравнению с ППР:

- наличие постоянной информации о состоянии агрегатов, охваченных мониторингом, позволяет планировать и выполнять техническое обслуживание и ремонт без остановки производства и практически исключить отказы (внеплановые остановки) оборудования;

- внедрение профилактического обслуживания позволяет добиться увеличения эффективности производства от 2 до 10% за счет прогнозирования и планирования объемов технического обслуживания и ремонта проблемного оборудования, снижения расходов на его техническое обслуживание;

- внеплановый объем работ, вызванный чрезвычайными ситуациями, обычно составляет менее 5% от общего объема работ, а время простоя оборудования - не более 3% от времени, затраченного на техническое обслуживание: опыт показывает, что типичные расходы на ремонт при аварийных отказах оборудования в среднем в 10 раз превышают стоимость ремонта при вовремя обнаруженном дефекте [8].

Для перехода с обслуживания и ремонта по регламенту на ремонт и обслуживание по фактическому состоянию необходима

Определение причины отказа за время Т

Выполнение ТО или ремонта

Алгоритм принятия решения о необходимости ТО, времени его проведения и объеме, а также о времени проведения очередного контроля технического состояния

тщательная диагностика горно-транспортного оборудования, причем желательно обнаруживать все дефекты, влияющие на ресурс, задолго до отказа, чтобы подготовиться к ремонту.

В данном случае с помощью средств технической диагностики проводят непрерывный контроль параметров состояния объекта. Прогнозирование выполняют при непрерывном контроле для определения времени, в течение которого сохранится работоспособное состояние объекта. Результаты диагностирования и контроля являются основой для принятия решения о необходимости ТО, времени его проведения и объеме, а также о времени проведения очередного контроля технического состояния (рис. 1).

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о целесообразности применения обслуживания по фактическому техническому состоянию горно-транспортного оборудования на предприятиях горной промышленности.

1. ГОСТ 2-601 -95. ЕСКД. Эксплуатационная документация.

2. Азовцев Ю.А. Диагностика и прогноз технического состояния оборудования целлюлозно-бумажной промышленности в рыночных условиях / Ю. А. Азовцев, Н. А. Баркова, В. А. Доронин // Бумага, картон, целлюлоза, май, 1999.

3. Консон А.С. Экономика ремонта машин. - Л.: Машиностроение, 1970.—

164 с.

4. Солод Г.И. Эксплуатация и ремонт горного оборудования / Г.И. Солод, В.И. Морозов. — М.: Центральное правление НТГО, 1983. .

5. Методические указания по проведению экспертизы промышленной безопасности одноковшовых экскаваторов / ГУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет». Согласовано с Управлением по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора России по Кемеровской области // Изд-во Фонда, Новокузнецк: 2007.

6. Методические указания по проведению экспертизы промышленной безопасности карьерных самосвалов / ГУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет». Согласовано с Управлением по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора России по Кемеровской области // Изд-во Фонда, Новокузнецк: 2007.

7. Ещеркин П.В. Инновационные пути повышения надежности гидравлических буровых станков / П. Б. Герике, П. В. Ещеркин // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: сб. науч. статей: Сиб. гос. индустр. ун-т; под общей ред. В.Н. Фрянова. — Новокузнецк, 2008.

8. Квагинидзе В.С. Диагностика, техническое обслуживание и ремонт карьерного горно-транспортного оборудования в условиях низких температур // Дисс. на соиск. уч. степени докт. техн. наук. - Кемерово, 2003. И5И=1

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------------------------------

Хорешок А.А. - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Горные машины и комплексы».

Кудреватых А.В. - кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Эксплуатация автомобилей».

Кузнецов В.В. - кандидат технических наук , доцент кафедры «Горные машины и комплексы», Кузбасский Государственный Технический Университет, г. Кемерово, (3842) 396379, [email protected]