Машиностроительное производство на металлургических предприятиях

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Норильский индустриальный институт»

Научный руководитель:   Диев Александр Евгеньевич,

кандидат технических наук, доцент

Официальные оппоненты:  Потапенков Александр Петрович

доктор технических наук, профессор

Дерябина Лариса Бениаминовна, кандидат технических наук, доцент

Ведущее предприятие:    Управление главного механика

ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель»

 

 I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

     Актуальность исследования. 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.

     Результаты анализа опыта технической эксплуатации мостовых кранов на предприятиях Норильского промышленного района (НПР) 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.

     Степень разработанности проблемы. Существенный вклад в разрешение вопросов теории организации производства внесли ученые: Е. Адам, Р. Эберт, Д. Хайзер, В Рендер, М. Стар, С.А. Соколицын, В.А. Петров, К.Г. Татевосов, С.Д. Ильенкова, В.Ф. Романюк, Г.Я. Горбовцев, Л.П. Владимирова, И.А. Медведев, К.А. Грачева, Л.А. Некрасов и др. Организацией производства в машиностроении П.П. Табурчак, В.И. Подвесных, А.К. Казанцев.

     Вопросами исследования производственной среды занимались К.П. Бережнова, Ю.Л. Вольберг, М.Ф. Тихомирова, В.В.Филиппова, С.М. Михайлов, М.М. Гарипова, Б.А. Неруш, А.М. Фанталова, В.И. Павлова, Н.А. Прищепова и др.

     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.

     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 организационнотехнологических 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.

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

    Предмет исследования: процесс организация 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. Основные положения работы признаны значимыми для организации системы ТОиР мостовых кранов на предприятиях с агрессивными средами, ведущими специалистами НПР. Результаты работы переданы в виде рекомендаций к внедрению в ПО «Норильскремонт» и ПО «Норильсктранс- ремонт».

     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.

     Разработана схема организации ТОиР 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

    Апробация работы. Полученные автором результаты исследования докладывались и представлялись на:

    -  всероссийских научно-практических конференциях (г. Екатеринбург, 2005г, г. Вологда, 2005 г.).

    - региональных научных конференциях молодых ученых Норильского индустриального института г. Норильск, 2003 - 2006 гг.;

    -  региональных научных конференциях ученых и специалистов Норильского индустриального института и Норильской горной компании г. Норильск, 2003 - 2006 гг.

    -  научно-технических советах ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель».

  • Разработанные рекомендации по организации системы обеспечения надежности кранов при эксплуатации в агрессивных средах металлургической промышленности применяются в курсах лекций по дисциплинам «Техническое обслуживание и ремонт», «Строительная механика и металлические конструкции», а также в центре подготовки персонала ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель».

    Публикации. Основное содержание диссертации отражено в шести научных статьях общим объемом 2,05 печатных листа.

   Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 140 наименований и приложений. Общий объем работы 160 страниц, включая 23 таблицы и 21 рисунок.

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

    Во введении обоснована актуальность работы, которая отражает необходимость применения предлагаемого метода технической эксплуатации кранов. Показана научная новизна и практическая ценность работы, определен круг вопросов, решаемых в работе.

    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.

    Обогащение полезных ископаемых производится на обогатительных фабриках и сопровождается выделениями в атмосферу производственных помещений влаги, тепла и диоксида углерода. Относительная влажность воздуха помещений находится в диапазоне от 60 до 100 % при температуре 10 - 20 °С. Режим помещений оценивается преимущественно как мокрый, а степень агрессивного воздействия среды как среднеагрессивная.

    Агломерация сопровождается выделениями диоксида серы, где температурно-влажный режим производственных помещений характеризуется относительной влажностью воздуха 50-70% при температуре 15-25 °С. Концентрация диоксида серы находится в диапазоне от 60 до 100 мг/м3 воздуха. Степень агрессивного воздействия газовоздушной среды оценивается как среднеагрессивная при влажном и мокром режимах помещений.

    Пирометаллургические процессы обжига, плавки, конвертирования, рафинирования, дистилляции протекают в плавильных цехах и сопровождаются значительными выделениями тепла и агрессивных газов, преобладающим из которых является диоксид серы. Относительная влажность воздуха находится в диапазоне от 50 до 80 % при температуре 20-35 °С. Степень агрессивного воздействия среды оценивается как средне- и сильноагрессивная при нормальном и влажном режимах помещений.

    В основе гидрометаллургического производства цветных металлов лежит электролиз, который осуществляется в электролизных цехах. Гидрометаллургические процессы сопровождаются выделениями тепла, диоксида серы, хлора и аэрозолей серной или соляной кислоты. Относительная влажность воздуха производственных помещений электролизных цехов находится в пределах от 60 до 100 % при температуре 20-30 °С. Концентрация диоксида серы - до 20 мг/м3 воздуха, частиц серной кислоты - от 0,02 до 0,05 мг/м3. В зданиях хлорно-кобальтового производства концентрация хлора в атмосфере находится в диапазоне от 1 до 20 мг/м3 воздуха. Степень агрессивного воздействия среды оценивается как средне- и сильноагрессивная при влажном или мокром режимах помещений.

    Таким образом, на основе анализа результатов исследований можно сделать вывод о том, что эксплуатационная среда цехов по производству тяжелых цветных металлов является агрессивной по отношению к мостовым кранам и характеризуется повышенной влажностью и наличием кислых газов, основным из которых является диоксид серы.

    В качестве факторов агрессивной среды принят перечень факторов и величин агрессивности. Были выделены среды по степени агрессивности.

    Как видно из таблицы степень агрессивности среды зависит не только от величины параметров, но и от совокупности их воздействий.
        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, гигроскопичная, 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.

     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).

 

Рис. 1. Средние ресурсы узлов мостовых кранов, работающих в различных по степени агрессивности средах

      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.

     Во второй главе «Математическое моделирование системы обеспечения надежности мостовых кранов на этапе эксплуатации» на основе статистических данных разработана математическая модель технической эксплуатации мостовых кранов в условиях агрессивных сред и сформирована система ТО и Р мостовых кранов.

 

Рис. 2. Схема формирования объемов профилактических воздействий

      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;

(1)

где S2imах — максимальная оценка дисперсии в выборке сборочных единиц ремонтного комплекта; к- количество сборочных единиц в комплекте.

    При уровне значимости ? = 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.

    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:

 (2)

 

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:

 (3)

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:

(4)

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

 

Рис. 3. Графическое определение остаточного ресурса

     При заданной наработке tg на момент диагностирования определяем параметр Qg, характеризующий техническое состояние, и наносим уровень параметра Qg на график (рис. 3). Из допущения о нормальном распределении наработки в сечении определяем отклонение реализации ti, соответствующее наработке сборочной единицы на момент диагностирования tg от математического ожидания ti, в границах трехсигмовой зоны. Остаточный ресурс рассматриваемой реализации эксплуатации объекта определяем по формуле

tОCT = tpt - tpg ,      (5)

где tpg - наработка на отказ сборочной единицы на момент выполнения диагностирования; tpi. - наработка сборочной единицы до предельного состояния рассматриваемой реализации изменения параметра технического состояния.

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

    В третьей главе «Экспериментальные исследования надежности мостовых кранов и сборочных единиц в эксплуатации, влияние типа обслуживания» проведен анализ натурных исследований, которые использовались для установления 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:

 (6)

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.

    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).

 

Рис. 4. Организационно-функциональные связи реализуемой системы ТО и Р

      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.

     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.
   

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     Основные выводы и результаты исследования:

     1.  Анализ выполненного исследования позволил выявить причины разрушения металлоконструкций и механической части мостовых кранов. Основным фактором является эксплуатационная среда цехов по производству металлов. Она является агрессивной по отношению к технологическому оборудованию и характеризуется повышенной влажностью и наличием кислых газов, основным из которых является диоксид серы.

     2.  Разработана математическая модель процесса технической эксплуатации мостовых кранов, позволяющая более полно учитывать влияние агрессивной эксплуатационной среды на износ узлов оборудования.

     4.  В результате исследования выявлено, что эффективное использование методических решений оценки остаточного ресурса составных частей мостового крана позволит увеличить сроки эксплуатации и уменьшить количество внеплановых отказов и увеличить периоды межкапитальных ремонтов.

     3.  Разработана эффективная система ТОиР по организации планирования и производства ремонтных работ с использованием опережающей подготовки ремонтных комплектов. Применение плановых ремонтных комплектов позволит в значительной степени быстрее и с большей вероятностью отследить возможные отказы и своевременно их устранить.

     5.  Предложена система обеспечения надежности кранов при эксплуатации в агрессивных средах, включающая схему организации технического обслуживания и ремонта оборудования, предполагающая четкое разграничение функций ремонта за счет внедрения опережающей замены ремонтных комплектов. Система обеспечит снижение простоя машин в ремонтах, уменьшение затрат на хранение оборотных фондов и величину их запасов. Разработанные рекомендации позволят повысить стабильность технологического процесса производства; сократить количество внеплановых ремонтов; перевести систему подготовки ремонтов узлов и агрегатов в плановый режим; снизить время, затрачиваемое на ремонт и сократить оборотный фонд.

     Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

     1. Старостина, Ж.А. Разработка организационных основ повышения надежности работы металлоконструкций мостовых кранов в условиях агрессивных сред [Текст] / Ж.А. Старостина, А.Е Диев. // Организационнотехнологические проблемы эффективности производства в условиях Крайнего Севера: сб. науч. тр. / Норильский индустр. ин-т. - Норильск: НИИ, 2005. - 9 с. (0,56 пл.).

     2 Старостина, Ж.А. Формирование ремонтных комплектов агрегатного метода ремонта металлургических мостовых кранов [Текст] / Ж.А. Старостина, А.Е. Диев // Электроэнергетика, автоматизация производства, технологические машины: сб. науч. тр. / Норильский индустр. ин-т. - Норильск: НИИ, 2005. 5 с. (0,31 п.л.).

    3.  Старостина, Ж.А. Организация ТО и Р кранов в агрессивных средах металлургического производства. [Текст] / Ж.А. Старостина // Эффективность производства промышленного мегаполиса в условиях Крайнего Севера: сб. науч. тр. / Норильский индустр. ин-т. - Норильск: НИИ, 2006. - 5с. (0,31 п.л.).

     4.  Старостина, Ж.А. Оценка влияния агрессивной среды металлургического производства на количество отказов механической части мостового крана [Текст] / Ж.А.Старостина; МГГУ. - М., 2007. - 6 с. (0,38 п.л.). - Деп. в «Гор- ном информационно-аналитическом бюллетене», №1. - 2007. Спр. №539/01-07 от 29 октября 2006 г.

     5.  Старостина, Ж.А. Организация технической эксплуатации металлургических мостовых кранов на предприятиях цветной металлургии НПР [Текст] / Ж.А. Старостина; МГГУ. - М., 2007. - 5 с. (0,31 п.л.). - Деп. в «Горном информационно-аналитическом бюллетене», №1. - 2007. Спр. №540/01-07 от 26 октября 2006 г.

     6.  Старостина, Ж.А. Определение остаточного ресурса механической части мостовых кранов, работающих в агрессивной среде [Текст] / Ж.А. Старостина, А.Е. Диев // Техника и технологии.-2007.-№3.-3с. (0,18 п.л.).

^ Наверх