Определение ресурса мостовых кранов

Ресурс мостового крана (кран - балки) определяется сложностью условий эксплуатации.

Машиностроительное производство на металлургических предприятиях представлено различными видами оборудования, в частности мостовыми кранами, которые являются необходимой составляющей процесса непрерывного производства. Технология переработки руд цветных металлов сопровождается выделением кислых газов, пыли, влаги, паров химических реагентов. Загрязненная вредными веществами газовоздушная эксплуатационная среда воздействует на металлические конструкции и механическую часть кранов, способствуя их старению и разрушению. В сильноагрессивной среде повышается вероятность возникновения отказов оборудования, чему способствуют влажность, загазованность и запыленность. Отмечено, что наличие пыли в значительной степени снижает долговечность оборудования, которое негерметично или не обеспечено надежной изоляционной защитой.

Компания ЕВРОПРО производит краны в Москве, надежные и стойкие к воздействию агрессивной среды производства.

Результаты анализа опыта технической эксплуатации мостовых кранов на предприятиях дают основание утверждать, что половина мостовых кранов по срокам службы находится в завершающей стадии эксплуатации. В настоящее время среднегодовые затраты на их капитальный ремонт превышают нормативные.

Обеспечение надежности функционирования мостовых кранов, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред непрерывного металлургического производства, является первоочередной задачей, т. к. их отказы могут повлечь перебои в технологической цепочке предприятия. С точки зрения надежности наиболее слабым звеном в системе мостового крана является механическое оборудование (редукторы, тормоза, канаты, муфты и т.д.). Для обеспечения надлежащего уровня надежности такого оборудования необходимо сформировать систему организации технической эксплуатации таким образом, чтобы оптимизировать периодичность профилактических ремонтов, предупредить отказы и избежать непредвиденных простоев и связанных с ними экономических потерь на производстве.

 

Отсутствие единого подхода к формированию комплексной системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР) на стадии эксплуатации приводит к значительным повреждениям кранового оборудования. Существующая организация технической эксплуатации мостовых кранов на действующих предприятиях не обеспечивает плановость и ритмичность работы подсистем восстановления, а также подготовки оборотных фондов и стабильности технологических процессов производства; требует значительного вложения в оборотные фонды; не позволяет сократить количество внеплановых ремонтов, увеличивая время нахождения оборудования в ремонте. Формирование системы подготовки ремонта узлов и агрегатов происходит без определенного регламента. Неплановые отказы вызывают значительные простои оборудования, вызывая сбои технологического процесса.

По определению остаточного ресурса металлоконструкций, были предложены различные методики (разработанная под руководством Соколова С.А., Уральским экспертным центром, Челябинским политехническим институтом и др.). Данные методики ориентированы на определение и продление остаточного ресурса.

Компания ЕВРОПРО занимается производством и техническим обслуживанием мостовых кранов в Москве.

С 1987 г. в нормативную документацию для строительных машин введены рекомендации по применению агрегатного метода замены ремонтных комплектов. Метод позволил сделать ремонт строительных машин более оптимальным по времени и затратам, однако применение этого метода к мостовым кранам недостаточно исследовано.

В Норильском индустриальном институте реализуется целевая программа по комплексному изучению организационно-технологического обеспечения надежной работы оборудования в условиях агрессивных производственных сред.

Целью исследования является разработка организационно-технологических методов эффективного функционирования грузоподъемного оборудования на предприятиях с агрессивной производственной средой.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

  1. Выполнен анализ причин разрушения металлических конструкций и отказов механического оборудования мостовых кранов металлургического производства, эксплуатируемых в условиях действия агрессивных сред;
  2. Разработана математическая модель процесса технической эксплуатации мостовых кранов в условиях агрессивных сред;
  3. Разработаны методические рекомендации организации системы обслуживания и ремонта мостовых кранов с использованием опережающей подготовки ремонтных комплектов на основе остаточного ресурса, которые позволили структурировать существующую систему ТОиР;
  4. Исследована эффективность методических решений оценки остаточного ресурса металлоконструкций и части механического оборудования;
  5. Структурирована система обеспечения надежности кранов при эксплуатации в агрессивных средах.

Современные краны в Москве вы можете заказать в компании ЕВРОПРО.

Объект исследования: организационно - технологические методы и средства обеспечения надежности мостовых кранов в процессе эксплуатации на предприятии цветной металлургии.

Предмет исследования: процесс организации технической эксплуатации мостовых кранов для условий агрессивной среды.

Методы исследования. Методологической основой диссертационной работы послужили общенаучные и специальные методы исследований в области организации производства и управления всеми видами производственных ресурсов, включающие в себя системный анализ, функциональный анализ, натурное и математическое моделирование, метод экспертных оценок, методы статистики, планирование эксперимента, методы систематизации,    проверку статистических гипотез, статистическое оценивание распределений, математический анализ.

Обоснованность и достоверность результатов работы. Подтверждается корректным применением методов математической статистики; применением метода экспертных оценок на основе заключений ведущих специалистов, методов проверки статистических гипотез и выбора критериев оптимальности; совпадением результатов экспериментов с разработанными теоретическими положениями.

Научная новизна работы состоит:

  1. В оценке влияния факторов агрессивной производственной среды (газов, пыли) на механическое оборудование мостовых кранов, снижающих их надежность, установлении закономерностей коррозионного износа металлоконструкций и разрушения механического оборудования мостовых кранов при действии агрессивных сред;
  2. В планировании эффективного использования ресурсов, выделяемых на обеспечение бесперебойной работы основного технологического процесса;
  3. В разработке методики формирования эффективной системы технической эксплуатации мостовых кранов и оптимизации составных частей системы ТО и Р на основе разработанной математической модели обслуживания и ремонта.

Практическая значимость. Сформирован перечень регламентных работ, полученных на основе закономерностей износа металлоконструкций и элементов механической части. Разработанные рекомендации позволяют повысить стабильность технологического процесса производства; сократить количество внеплановых ремонтов; перевести систему подготовки ремонтов узлов и агрегатов в плановый режим; сократить время, затрачиваемое на ремонт, и уменьшить оборотный фонд.

Надежные и проверенные краны в Москве вы можете заказать в компании ЕВРОПРО.

Разработана схема организации с использованием опережающей подготовки ремонтных комплектов на основе остаточного ресурса, позволившая структурировать организацию обслуживания и ремонта мостовых кранов.

Разработанная система номерных ремонтов, представляет собой комплекс организационно-технических мероприятий предупредительного характера, проводимых периодически и в плановом порядке, позволяет:

  • более эффективно поддерживать крановое оборудование в работоспособном состоянии;
  • максимально увеличить срок службы отдельных деталей, узлов и крана в целом;
  • повысить коэффициент технической готовности;
  • установить контроль за правильной эксплуатацией и ремонтом.

Результаты исследования используются в учебном процессе ГОУ ВПО «Норильский индустриальный институт».

На защиту выносятся следующие положения и результаты исследования, обладающие научной новизной и полученные лично автором:

  1. Результаты анализа влияния факторов агрессивной среды, снижающих надежность работы мостовых кранов, и аналитические зависимости коррозионного износа металлоконструкций и разрушения механического оборудования мостовых кранов при действии агрессивных сред. Полученные аналитические зависимости используются для составления прогноза возможных разрушений;
  2. Методика формирования эффективной системы технической эксплуатации, обеспечивающей надежность мостовых кранов при эксплуатации в агрессивных средах;
  3. Организационно-методические решения по оценке остаточного ресурса механической части мостовых кранов для своевременного восстановления;
  4. Рекомендации по организации ТОиР позволившие структурировать на основе остаточного ресурса систему обслуживания мостовых кранов с использованием опережающей подготовки ремонтных комплектов

Разработанные рекомендации по организации системы обеспечения надежности мостовых кранов при эксплуатации в агрессивных средах металлургической промышленности применяются в курсах лекций.

Надежные краны в Москве вы можете заказать в компании ЕВРОПРО.

В первой главе «Проблемы эксплуатации оборудования в агрессивных средах» дан краткий обзор научно-технической литературы, а также отражены условия эксплуатации мостовых кранов на предприятиях цветной металлургии. Проведен анализ условий эксплуатации в агрессивных средах в соответствии с классификацией агрессивных сред предприятий Норильского промышленного района, где подчеркнуто, что технология переработки руд цветных металлов сопровождается выделением кислых газов, пыли, влаги, паров химических.реагентов. Загрязненная вредными веществами газовоздушная эксплуатационная среда воздействует на мостовые краны, способствуя их старению и разрушению. Исследовано влияние факторов агрессивной среды на надежность металлоконструкций и сборочных единиц мостовых кранов в эксплуатации.

В технологической цепочке производства цветных металлов были выделены процессы обогащения, агломерации, пиро- и гидрометаллургии.

С увеличением относительной влажности воздуха до критических значений, резко повышается скорость коррозионных процессов. Для стали критическая влажность, в зависимости от состава среды и состояния поверхности, находится в пределах от 60 до 70 %. Вторым фактором, влияющим на коррозию, является температура воздуха.

Сухая пыль при отсутствии влаги и при низкой относительной влажности воздуха не оказывает существенного коррозионного воздействия, но оказывать как дополнительная нагрузка на конструкцию крана. Во влажной среде пыль может образовывать кислый или щелочной раствор. В.И. Павлов, изучая атмосферу медеэлектролитных цехов, отмечает, что во внутрицеховой среде содержится пыль, характеризуемая как сильнокислая, гидроскопичная, хорошо растворимая в воде. Химически активная пыль создает у поверхности конструкций зону повышенной влажности и кислотосодержания. Исследуя влияние газовоздушной среды плавильного цеха, указывают, что пыль адсорбирует влагу из воздуха и способствует ускорению коррозионных процессов даже при относительно небольшой влажности.

Современные краны в Москве, прошедшие испытания и отвечающие всем современным требованиям вы можете заказать в компании ЕВРОПРО.

Проведена экспертная оценка инженерно-техническим персоналом автотранспортного объединения (неагрессивная среда), талнахской обогатительной фабрики (среднеагрессивная среда), никелевого завода (сильноагрессивная среда) средних наработок узлов мостовых кранов, работающих в разных по агрессивности средах.

Анализ полученных данных позволил получить реальную картину зависимости ресурсов узлов мостовых кранов от агрессивности эксплуатационной среды (рис. 1).

В сильноагрессивной среде повышается вероятность возникновения отказов оборудования мостовых кранов, чему способствуют влажность, загазованность и запыленность. Отмечено, что наличие пыли в значительной степени снижает долговечность оборудования, которое негерметично или не обеспечено надежной изоляционной защитой.

Проведен анализ организации технической эксплуатации мостовых кранов в металлургической промышленности, где отражены особенности, а также достоинства и недостатки действующей системы, которую можно отнести к традиционной функционально-многоуровневой. Такая форма организации ремонтных служб предприятия обладает как рядом достоинств, так и недостатков.

Среди достоинств такой формы организации ремонтных служб можно выделить:

  • четкое и непротиворечивое распределение полномочий и ответственности за выполнение отдельных функций;
  • функциональную специализацию ремонтных подразделений;
  • централизацию оборотных фондов на складе.

К недостаткам такой структуры могут быть отнесены:

  • отсутствие оперативности принятия и реализации решений в случае возникновения аварийной ситуации;
  • отсутствие опережающего диагностирования и ремонта до наступления фактического отказа;
  • проведение ремонтных воздействий по фактической поломке;
  • большие материальные вложения в запасные части, находящиеся на учете мастера каждого цеха;
  • отсутствие единой базы формирования запасных частей.

Такой тип организации обслуживания и ремонта оборудования является наиболее современным, но не полностью решает проблемы производства по обеспечению быстрого восстановления мостовых кранов и их бесперебойной работы.

Техническое обслуживание и ремонт кранов в Москве осуществляет компания ЕВРОПРО.

Математическое моделирование системы обеспечения надежности мостовых кранов

На основе статистических данных разработана математическая модель технической эксплуатации мостовых кранов в условиях агрессивных сред и сформирована система ТО и Р мостовых кранов.

Модель включает:

  • формирование потока отказов на основе статистических данных поломок крана;
  • формирование периодичности ТОиР, причем ТО дополнено элементами обслуживания, характерными для агрессивных сред, а ремонты планируются согласно периодичности замены ремонтных комплектов на основе остаточного ресурса;
  • диагностирование технического состояния и определение остаточного ресурса металлоконструкции и элементов механической часта (рис. 2).

Выявлено, что для снижения простоя кранов в ремонтах целесообразно внедрение плановой (опережающей) подготовки ремонтных комплектов с заменой входящих сборочных единиц на основе фактического технического состояния по критерию величины остаточного ресурса. Формирование ремонтных комплектов имеет важное значение, так как определяет использование ресурса сборочных единиц, простои машин в ремонтах, затраты на хранение оборотных фондов и величину их запасов.

Формирование ремонтных комплектов основывается на оценке однородности Тср и Di критериями Кохрена, Стьюдента. Получены ремонтные комплекты сборочных единиц для 3-х уровней агрессивности среды, позволяющие производить опережающие ремонтные воздействия. Для формирования ремонтных комплектов были проведены исследования наработок на отказ сборочных единиц мостовых кранов, эксплуатируемых в слабоагрессивных, среднеагрессивных и сильноагрессивных средах, которые присутствуют на предприятиях НПР. Объединение сборочных единиц в ремонтные комплекты выполнялось на основе однородности дисперсий и наработок на отказ. Для этого выбирали сборочные единицы с близкими значениями наработки на отказ, проверялась гипотеза об однородности их дисперсий. Для проверки однородности был применен критерий Кохрена. Значение G -статистики определяем по формуле;

где S2i mах — максимальная оценка дисперсии в выборке сборочных единиц ремонтного комплекта; к- количество сборочных единиц в комплекте.

При уровне значимости α = 0,05, числе степеней свободы f = N -1 и количестве выборок к находим критическое значение критерия G(0,05; N-1; к).

Если G> G(0,05; N-1; к) гипотезу об однородности оценок дисперсий отвергают, если G< G(0,05; N-l; к), то гипотезу об однородности оценок дисперсий не отвергают. Определили значения критерия Кохрена для выбранных групп сборочных единиц при различных условиях агрессивных сред.

Производством современных кранов в Москве занимается компания ЕВРОПРО.

Для сборочных единиц с однородными дисперсиями проверили однородность наработок на отказ по критерию Стьюдента, который применяется для независимых случайных выборок большого и малого объема.

t - статистика определяется по формуле:

где  tmах, tmin  - максимальная и минимальная средние наработки сборочных единиц рассматриваемого варианта ремонтного комплекта; Stmах , Stmin - оценки дисперсии, соответствующие tmax и tmin; N - объем выборки. Для найденных ремонтных комплектов определили числовые характеристики наработки этих комплектов до предельного состояния:

где ti - средняя наработка i-oro узла, входящего в ремонтный комплект; n - количество узлов в комплекте.

Построение графика определения остаточного ресурса (рис.З) осуществляем через функцию плотности распределения ресурса f(t) при фиксированном значении параметра Qnp, соответствующего предельному состоянию объекта, и находим границы распределения ресурса, и принимаем реализацию процесса изменения параметра Q(t)i выровненными без перемешивания. На основании уравнения при известном значении показателя степени (3, принятом по данным ГОСНИТИ, находим соответствующие значения коэффициента, характеризующего скорость изменения параметра:

По найденным значениям у строим графики реализаций изменения параметра Q(t)H, mQ(t), Q(t)B.

Предлагаемый метод позволяет упростить процесс прогнозирования остаточного ресурса на практике и учесть особенности конкретной реализации изменения параметра технического состояния в определенных условиях эксплуатации.

Если ваш кран вышел из строя, то заказать кран в Москве вы можете в компании ЕВРОПРО.

В третьей главе «Экспериментальные исследования надежности мостовых кранов и сборочных единиц в эксплуатации, влияние типа обслуживания» проведен анализ натурных исследований, которые использовались для уста новления условий эксплуатации стальных конструкций, покрытий, определения параметров коррозионного износа с учетом времени эксплуатации.

В натурных условиях из конструкций вырезались образцы стали для определения химического состава и физико-механических свойств. Базой для проведения натурных исследований выбраны предприятия НПР.

Объекты выбирались таким образом, чтобы охватить весь диапазон условий эксплуатации по предприятиям медно-никелевого производства и получить экспериментальные данные в объеме, позволяющем с доверительной вероятностью 0,95 установить аналитические зависимости, описывающие закономерности коррозионного разрушения стальных конструкций. При этом учитывался фактор времени, конструктивные особенности, действующая система антикоррозионной защиты, основные параметры газовоздушной среды. Планом было предусмотрено проведение обследования 160 кранов. Достаточный объем выборки элементов кранов на каждом объекте определялся исходя из заданной обеспеченности и в зависимости от величины среднего квадратического отклонения износа. Как показали исследования для объектов цветной металлургии величина среднего квадратического отклонения коррозионных поражений изменяется в пределах от 0,15 до 0,25 мм. Минимальное количество элементов на объекте при доверительной вероятности Р = 0,9 составит 50 - 70%.

Испытания образцов проводились в цехе обезвоживания никелевого концентрата в условиях, где газовоздушная эксплуатационная среда характеризуется мокрым режимом помещений при отсутствии в воздухе диоксида серы, в анодном отделении медного завода, где среда характеризуется нормальным влажностным режимом при значительных концентрациях в воздухе диоксида серы.

Проверка гипотезы о нормальности распределения экспериментальных значений выполнена с использованием критерия согласия Пирсона с доверительной вероятностью 0,95. Выполнялась проверка гипотезы об отсутствии влияния коррозионного износа на механические характеристики сталей.

Данная гипотеза проверялась с помощью критерия Н (Краскла-Уэллиса), согласно которому выборочные средние, полученные по данным независимых выборок, несущественно отличаются одно от другого. Согласно критерию Н, отличия в средних несущественны, если соблюдается неравенство:

где к - число выборок объемом n, т ..., nk; N - общее число наблюдений по всем выборкам; Ri - сумма рангов в i-й выборке; х2(1-р) квантиль распределения х2, значения которого принимаются в соответственно с уровнем значимости р и числом степеней свободы, равным f = к -1.

Для оценки влияния марки стали на величину коррозионных потерь использовался критерий Краскла - Уэллиса. Выполнялась проверка гипотезы, согласно которой выборочные средние, полученные по данным трех выборок, несущественно отличаются одно от другого. Предполагалось, что о распределении случайных величин ничего не неизвестно, кроме того, что они непрерывны. Вычисление Н-критерия проводилось по экспериментальным значениям коррозионных потерь, полученным в среде, не содержащей кислые газы, и в среде, содержащей диоксид серы.

Краны в Москве от компании ЕВРОПРО произвоводятся только из высококачественной стали.

Для оценки влияния кислых газов и пыли на оборудование мостового крана был проведен активно-пассивный эксперимент по плану наблюдений NRT, время проведения которого определяли по формуле:

где N - число объектов наблюдений; tcp - средние показатели надежности; х — предполагаемая величина (отношение продолжительности наблюдения к оцениваемому показателю надежности).

За расчетный период времени собрали статистические данные отказов оборудования, где переменным фактором была среда эксплуатации, в зависимости от степени агрессивности. Было выявлено, что попадание пыли и газов в негерметичное оборудование приводит к старению масла. Пыль, попадая в смазочный материал, создает абразивную коррозию при соприкосновении контактирующих поверхностей, кислые газы подвергают коррозий металлические элементы оборудования. Согласно полученных данных вклад фактора загазованности имеет существенное значение и составляет около 40%.

В четвертой главе «Организация системы обеспечения надежности кранов при эксплуатации в агрессивных средах металлургической промышленности» представлен предполагаемый итог реорганизации ремонтных служб предприятий цветной металлургии и результат применения метода замены ремонтных комплектов.

На основе проведенного анализа теоретических выкладок и экспериментальных исследований нами была выбрана принципиальная схема организации системы технического обслуживания и ремонта оборудования (рис. 4), при которой все участники производственного процесса будут выполнять функции, позволяющие персонифицировать ответственность за результат.

На выбор этой схемы повлияла возможность централизованного управления всеми видами ресурсов (людские, материальные и финансовые).

Учитывая специфику предприятия (значительный возраст оборудования, наличие собственных ремонтных сил), были определены следующие принципы организации обслуживания:

  1. Обслуживание осуществляется в течение межремонтного периода (норма- тивный срок работы оборудования между капитальными ремонтами);
  2. Объемы и сроки работ определяются в соответствии с техническими регламентами эксплуатации оборудования;
  3. Подрядчик несет ответственность за соответствие фактических техникоэкономических показателей (ТЭП) работы оборудования заданным при условии выполнения эксплуатационным персоналом требований норм и правил по эксплуатации оборудования;
  4. Стоимость обслуживания определяется исходя из планируемого объема работ, а оплата - исходя из фактического времени работы оборудования (при условии выполнения требования, указанного выше).

Специфика предприятия налагает определенные требования к внутренним и внешним ремонтным подразделениям, а именно: специализация; проведение обслуживания и ремонта по специальным технологиям. Система, обладающая такими характеристиками, функционирует максимально эффективно, когда внезапные отказы будут сведены к минимуму. Полностью избавиться от возникновения отказов и простоев крана невозможно, но можно существенно сократить их число за счет повышения качества планирования, путем применения ремонтных комплектов (табл. 2).

Ремонт и обслуживание кранов в Москве осуществляет компания ЕВРОПРО.

Формирование ремонтных комплектов производилось для выбранных групп сборочных единиц при различных условиях-агрессивных сред. По расчетам подготовка к замене узлов происходит, как правило, за 14-16 дней до остаточного ресурса. Перечень узлов, подлежащих замене из ремонтного комплекта, определяется на основании остаточного ресурса. Если остаточный ресурс узла меньше периодичности замены ремонтного комплекта, то он подлежит замене, если больше, то остается до следующего номерного ремонта.

После замены узлов и выполнения регулировочных работ проводится техническое диагностирование для оценки качества ТОиР и кран допускается к эксплуатации.

Найденные наработки комплектов используют для определения и обоснования периодичности подготовки и замены (межконтрольной наработки) ремонтных комплектов, а также для решения задач управления оборотным фондом при агрегатном методе ремонта металлургических мостовых кранов.

Предложенный метод позволяет повысить коэффициент готовности мостовых кранов с К=0,8 до К=0,86.

Подготовка ремонтных комплектов для замены узлов при восстановлении мостовых кранов позволяет существенно уменьшить время ожидания кранов в очереди на восстановление и повысить коэффициент готовности мостовых кранов.

Закжите современный кран в Москве в компании ЕВРОПРО.

^ Наверх