Разработка структуры ремонтного цикла

Структура ремонтного цикла определяет продолжи­тельность межремонтного периода между различными ви­дами плановых ремонтов (РО; Т; НРК; НРП; НРГ), по­следовательность и время их выполнения от начала экс­плуатации оборудования по назначению до его сдачи на капитальный ремонт.

Сроки и объемы того или иного вида планового ремон­та определяются такими нормативными доку ментами как:

временные отраслевые нормативы технического обслу­живания и ремонта подземного оборудования, типовые технологические карты по техническому обслуживанию и ремонту для различных видов ГШО, которые разрабаты­ваются отраслевыми или региональными НИИ и проект-но-конструкторскими организациями, а также заводски­ми инструкциями по эксплуатации и техническому обслу­живанию для каждого вида ГШО, поставляемого заводом-изготовителем.

Периодичность работ по ТОР, обеспечивающих за­данный уровень безопасности работ, особенно по элект­рооборудованию и системам энергоснабжения, строго ре­гламентируются нормами ПБ и ПТЭ горнорудных пред­приятий.

Структура ремонтного цикла в системе ППР стро­ится на основе стратегий замен "по ресурсу", с ее коррек­тировкой в процессе эксплуатации по стратегии "по ре­зультатам осмотра".

Для удобства формирования и реализации структуры ремонтного цикла все детали (узлы, сборочные единицы, блоки) каждого вида оборудования, как уже указывалось выше, распределяются по группам, с примерно одинако­вым сроком службы - 1-ю, 11-ю, 111-ю, IV-ю, V-ю и т.д. с соответствующими сроками плановой замены: 1, 3, 6, 12 и т.д. месяцев.

Сроки службы деталей (узлов, блоков) устанавлива­ются на основе аналоговых, расчетных, эксплуатацион­ных, экспериментальных и др. статистических данных и должны гарантироваться заводом-изготовителем.

Так, к первой группе относятся: уплотнения на филь­трах редукторов приводов стругов и комбайнов; ко вто­рой группе: сухари механизмов включения исполнитель­ных органов очистных комбайнов, уплотненная гидро­вставок, приводные звездочки струга и конвейера и утюги струговых установок, домкраты регулирования положе­ния шнеков (К 103), уплотнения опорных подшипников вала исполнительного органа комбайна МК67, резинот-россовые ленты погрузочных щитков комбайнов и др.; к третье группе: электромагнитные муфты скольжения ВСП, гидродомкраты натяжения тяговых цепей с распре­делителем и гидроблоком, уплотнения в переходных ре­дукторах, корпус струга и линейные борта конвейера струговых установок, гидроблоки секций механизирован­ных крепей и др. Сроки замены деталей по группам по­зволяет следующим образом сформировать содержание плановых ремонтов по группам деталей:

Вид планового ремонта	РО	Т1	Т2	ТЗ	T4
Периодичность проведения, мес.
Группа деталей, подлежащих замене	I	I.II	I, II. Ill	I.II, III. IV	I. II. III. IV, V

Структура ремонтного цикла разрабатывается ис­ходя из условия, что время до капитального ремонта ма­шины в целом (продолжительность ремонтного цикла) определяется по группе с наибольшим числом заменяемых деталей с учетом количества заменяемых сложных деталей.

Рассмотрим это на примере следующих данных таб­лицы 22.

Таблица 22

Группа деталей (узлов)	Количество деталей (узлов)	Срок служ­бы до пла­новой за­мены, мес.	Вид ре­монта	Порядковый номер месяца, в котором проводится ремонт
всего	в т.ч. сложных
I		-		РО	1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 13, 14, 16, 17, 19, 20, 22, 23
II			»J	Т1	3, 9, 15, 21
III				Т2	6, 18
IV				ТЗ
V				K
VI				2К

В данном примере по количеству сложных деталей принимаем продолжительность РЦ по V группе - 24 мес. В этом случае, при наличии 14 деталей VI группы изделие в целом пройдет 2 капремонта.

В соответствии с данными 6-ой колонки таблицы 1 структура ремонтного цикла запишется следующим обра­зом:

РО-РО-Т1-РО-РО-Т2-РО-РО-Т1-РО-РО-ТЗ-РО-РО-Т1-РО-РО-Т2-РО-РО-Т1-РО-РО-К.

Эту структуру можно записать более кратко:

2РО-Т1-2РО-Т2-2РО-Т1-2РО-ТЗ-2РО-Т1-2РО-Т2-2РО-Т1-2РО-К.

Для некоторых видов ГШО рекомендуются следую­щие типовые структуры РЦ /5/:

Механизированные крепи:

"Донбасс" - 5РО-Т1-5РО-Т2-5РО-Т1-5РО-К

20КП70 - 6РО-Т1-6РО-Т2/НРГ-6РО-Т1-6РО-К

Очистные комбайны:

1ГШ68 - ЗРО-Т1-ЗРО-Т2/НРГ-ЗРО-Т1-ЗРО-К

КШЗМ - 2РО-Т1-2РО-Т2-2РО-Т1-2РО-К

Скребковые конвейеры:

СП63М - 5РО-Т1-2РО-Т2-2РО-К СП87ПМ - 5РО-Т1-2РО-Т2-2РО-К

Струговая установка ТУСБ67-5РО-Т1-5РО-К.

Возможный вариант структуры РЦ, когда в структуру вводятся наладки и регулировки:

крепь 20КП70-6РО-(Т1+НРП) - 6РО-(Т2+НРГ) - 6РО-(Т1+НРП) -6РО-К

В структурах РЦ текущие ремонты Tl, T2, ТЗ могут заменяться квартальными НРК, полугодовыми НРП и годовыми НРГ наладками и регулировками.

Структура ремонтного цикла является основой для разработки годового графика ППР, расчета потребности оборудования, запчастей и материалов, численности пер­сонала энергомеханической и ремонтной службы пред­приятия.

2.4. Разработка годового графика ППР с учетом остаточного

ресурса и плановой производительности ГШО

Годовой график ППР ГШО, как правило, разрабаты­вается с учетом уже имеющейся за предыдущий период наработки оборудования по реализации его нормативного ресурса, значения которого для основных видов ГШО угольных шахт приведены в таблице 23.

Таблица 23

Наименование и тип оборудования	Нормативное значение ресурса
до первого капи­тального ремонта	между капиталь­ными ремонтами
Механизированные крепи, ч (мес.): М87(Э; ВМ), 2М87 № ДГА -1МКС -2М81Э -10КП,20КП -20КП70	20000 (28) 17000 (24) 20000 (28) 18000 (25) 20000 (28)	16000 (22) 13000 (19) 16000 (22) 14000 (20) 16000 (22)
Наcосные станции СНУ-5, ч (мес.)	5000(12)	4000 (10)
Предохранительные лебедки, мес.: -1ЛП -1ЛГКН	(24) (18)	(19) (14)
Очистные комбайны, тыс.т (мес.) - 2К52М - 1ГШ68 - КШ3М - «Темп» - К103	270(12) 305 и 360 (12) 450 (12) 110 (12) 240 (12)	216 (100 244 и 288 (10) 360 (10) 88 (10) 180 (10)
Струговые установки, тыс.т (мес.): - СО-75 - СН-75 - 1УСБ67	360 (12) 360 (12) 250 (12)	- - -
Скребковые конвейеры, тыс.т (мес.): - СП63М   - СПМ130   - СП87П   - СР70М   - СУОКП
Проходческие комбайны, тыс.т (мес.): - ГПКС (ГПКСП, ГПКСВ, ГПКСН) по углю по породе (f ≤ 4) по породе (f ≤ 5) -ПК-ЗР	80 (18) 30 (18) 20 (18) 60(18)	64 (14) 24 (14) 16 (14) 48 (14)
Погрузочные машины, тыс.м^3, тыс.т (мec): -2ПНБ2 -1ПНБ2 -1ПНБ2У	15,6; 21 (18) 17,8; 25 (18) 12,8: 18 (18)	12,5; 20 (14) 14,2; 20 (14) 10,2: 14 (14)
Вентилятор СВМ-6 мес.

Продолжение таблицы 23

Наименование и тип оборудования	Нормативное значение ресурса
до первого капи­тального ремонта	между капиталь­ными ремонтами
Шахтные подстанции, тыс. ч: -ТКШВП -ТСШВП
Пускатели, тыс.ч - ПМВИ-О3М - ПВИ-25(63; 125), ПВИ-250, ПВИ-320
Автоматические выключатели, тыс.ч: - АФВ-2А, АФВ-ЗА - АВ-320, АВ-200

1 Ресурс струговых установок указан для угля; для антрацита ресурс вдвое ниже.

2 В числителе ресурс рештачного става до полного износа при транспортировании угля; при транспортировании антрацита ресурс вдвое ниже; в знаменателе указан ресурс привода или конвейера в целом.

Наиболее наглядно годовой график ГШР по остаточ­ному ресурсу и плановой производительности рассмотрим на конкретном примере.

Для этого из таблицы 23 наберем состав основного оборудования очистного механизированного комплекса 20КП и зададимся остаточным ресурсом его машин и механизмов:

Наименование и тип оборудования	Остаточный ресурс
крепь механизированная 20КП70
комбайн очистной КШЗМ	320000 т
конвейер скребковый СУОКП	т
насосная станция СНТ32	3000 ч
шахтная подстанция ТКШВП	27000 ч
пускатели ПВИ-320	12000 ч

Исходными данными для построения "остаточной" структуры ремонтного цикла при имеющемся остаточном ресурсе являются плановая (расчетная) производитель­ность участка в т/мес. и режим работы.

Предполагаем, что плановая производительность участка 30000 т/мес., режим работы: 3 рабочие смены по 6 ч, одна ремонтно-подготовительная - 6 ч, 25 рабочих дней в месяц.

В общем виде продолжительность "остаточного" ре­монтного цикла для каждого вида оборудования оп­ределится из выражений:

, или , мес. (104)

где R_О – остаточный ресурс, т.ч;

Q _пл – плановая производительность, т/мес.;

N – наработка в часах, т/мес. Следовательно, в нашем варианте:

- для комбайна КШЗМ

то есть в капитальный ремонт комбайн будет сдан в 11-ом месяце;

- для механизированной крепи 20КП70

где 720 = 24х30 – количество часов в месяце, в течение которых крепь непрерывно выпол­няет свои функции по управлению и поддержанию кровлей;

- для скребкового конвейера СУОКП

рештачныи став мес.

привод конвейера мес.

- для насосной станции СНТ мес (105)

где п _р – количество рабочих дней в месяце, п _р = 25;

п _см – количество рабочих смен, п _см = 3;

t _см – продолжительность рабочей смены, t _см = 6 ч.;

к_э – коэффициент непрерывности работы комп­лекса в процессе эксплуатации, определяемый при расчете эксплуатационной производитель­ности и может приниматься; к_э = 0,3-0,5.

ΣT _mop= t_mo2 + t_mo3 + t_po = 6 · 24 + 12 · 4 +24 = 202 ч/мес

где t _mo2, t _mo3, t _po – соответственно регламентируемое время ежедневного, еженедельного и ремонтного осмотров в часах, приняв для расчетов к_э = 0,4 получим:

мес.

то есть в капремонт станция будет сдана в 9-ом месяце;

- для шахтной подстанции, пускателей, фидерных ав­томатов и др. принимается круглосуточный режим рабо­ты, т.е.

для ТКШВП мес

для ПВИ320 мес.

то есть для них в текущем году капремонта не будет.

На основании этих расчетов разрабатывается годовой график ППР с учетом структуры РЦ в последние месяцы предыдущего года. В типовую форму годового графика ППР, представленного в таблице 24, введена дополни­тельная графа «остаточного ресурса», что существенно повышает информативность графика.

Примечание: В знаменателе указаны номера исполнителей ремонтных работ: 1 - ремонтная служба шахты, 2 - специализированные шахтомонтажные упавления, 3 - рудоремонтные заводы, ЦЭММ; 4 - завод-изготовитель.

При разработке графиков ППР предприятия в целом, объединения и т.д. необходимо руководствоваться норма­ми количественного использования горношахтного и электротехнического оборудования (таблица 25) и нор­мами максимальной продолжительности капремонта (таблица 26), которые обоснованы многолетним опытом эксплуатации и ремонта оборудования,

Годовой график ППР ГШО может корректироваться при изменении режимов работы, по данным технических и ремонтных осмотров.

Безусловно, целесообразно графики движения обо­рудования сводить в единую систему на вычислительном центре предприятия.

По годовому графику ППР планируются:

– монтаж и демонтаж оборудования,

– потребность и периодичность поступления запасных частей и материалов для проведения ремонтных работ,

– суммарная трудоемкость работ и численность ре­монтного персонала предприятия,

– потребность в горюче-смазочных материалах для проведения ТОР,

– заявки на объемы и сроки проведения фирменного обслуживания,

– заявки или догворы на получение и сроки поступле­ния оборудования на предприятие и др.

Таблица 25

Наименование оборудования	Нормативы
в работе	в ремонте	в резерве
Механизированные крепи			10*
Секции механизированной крепи
Струговые установки			-
Угольные комбайны
Проходческие комбайны
Скребковые конвейеры
Ленточные конвейеры
Передвижные шахтные подстанции

* С учетом монтажа и демонтажа

Таблица 26

Оборудование	Максимальная длительность капремонта, сутки
Угольные комбайны
Врубовые машины
Породопогрузочные машины
Скребковые конвейеры разборные
Скребковые конвейеры безразборные
Углепогрузочные машины
Крепи механизированные
Трансформаторы силовые
Передвижные "сухие" подстанции
Насосы центробежные
Передвижные компрессоры
Электровозы

2.5. Законы распределения случайных величин и выбор стратегии, замены элементов оборудования

Любая система эксплуатации предполагает наличие стратегии замены элементов оборудования, что является важнейшей операцией в системе ТОР для обеспечения эффективного, надежного и безопасного использования оборудования в период эксплуатации по назначению.

Под стратегией замены элементов (деталей, узлов) оборудования понимается принцип, по которому произ­водится оценка технического состояния и определяется периодичность их замены.

Общая классификация стратегий замены элементов представлена на рис.22.

Рис.22 Общая классификация стратегий замены элементов горношахтного оборудования

В соответствии с системами эксплуатации стратегии замены делятся на две основные группы:

- стратегия замены по заданному ресусу,

- стратегия замены по техническому состоянию.

В сисиеме ППР реализуется тот или иной вариант синтеза стратегий.

Сложность обеспечения высокоэф-фективного плано­вого технического обслуживания и ремонта с использова­ние стратегий замены элементов по русурсу с использова­нием среднестатистических показателей надежности, ко­торые лежат в основе методов разработки графиков пла­ново-предупредительных ремонтов, заключается в том, что в силу различного сочетания всех фактоов, влияющих на надежность деталей и узлов, последние могут иметь различные законы распределения наработки на отказ и изменения вероятности безотказной работы.

Рассмотрим это положение на примере данных табли­цы 27.

Таблица 27

Де­таль (узел)	Статистический ряд наработки на отказ, сут.	Показатели надёжности	Коли­чество отка­зов
средняя нара­ботка на от­каз ТHO, сут.	среднеквадратическое отклонение, σ
	170, 120, 10, 160, 20, 90, 175, 5, 60		57,8
	90, 90, 90, 90, 90, 90, 90, 90, 90
	92, 87, 96, 84, 91, 87, 93, 90, 90		2,6

Детали 1, 2, 3 имеют равную среднюю наработку на отказ Т _но = 90 сут., но различные значения среднеквадратического отклонения σ.

Если принять при проведении плановых замен резер­вное время t _p = 5 сут., то время плановой замены будет равно Т _пл = Т _н.о – t _p = 90 – 5 = 85 сут.

В этом случае принятая стратегия замен по ресурсу (плановые замены по времени по среднестатистическим величинам Т _но) будет абсолютно безотказной для детали 2 и дает лишь один отказ по детали 3. Но для детали 1 она является абсолютно неприемлемой, так как дает 4 отказа и в 4 случаях дает значительные величины недоработки (от 85 до30 сут.), что приведет к повышенным затратам на ремонт, запчасти и потерям в производительности из-за простоев.

Рассмотрим более общее обоснование на следующем примере. На рис.23 предоставлены графики плотности распределения наработки на отказ F (t) деталей 1, 2, 3.

Нормальному закону распределения подчиняются обычно случайные величины времени наработки на отказ элементов и узлов оборудования, теряющих свою рабо­тоспособность в результате износа. Экспоненциальному -случайные величины Т но таких деталей и узлов, для кото­рых характерны внезапные отказы. Кривая 3 отражает закон распределения Вейбулла, при котором вероятность безотказной работы P(t) (рис.24) определяется зависимо­стью:

где а и b – положительные постоянные величины. Величина «а» является наработкой, отвечающей ве­роятности безопасной работы Р(а) = ехр(-1) = 0,368 (не­зависимо от величины «b»), На рис.23 и 24 кривые 3 соответствуют случаю, когда b < 1 и закон Вейбулла близок к экспоненциальному, и отражают характер зависимостей F(t) и P(t) для деталей и узлов со скрытыми дефектами при медленном протекании процесса износа.

Из графиков P(t) для этих законов видно, что если вести плановые предупредительные замены деталей 1, 2, 3 через среднее время наработки Т _cр, то ко времени их замены произойдет отказ 50% деталей 1 (нормальный закон), 65% деталей В (экспоненциальный закон) и 80% деталей С (распределение Вейбулла).

Однако, если вести замены деталей через время Т _З = Т _ср – τ, выйдут из строя только 2% деталей 1, т.е. для детали 1 можно обеспечить такой режим ТОР, при кото­ром практически будут исключены отказы. Для деталей 2 и 3 даже при Т _З = Т _ср – τ, вести плановые предупредитель­ные замены малоэффективно.

Известно, что при экспоненциальном распределении время наработки Т _но @ σ. Поэтому, как отмечалось, уста­новить значение времени плановой замены Т _пл нельзя. Так, если Т _пл принять равным Т _пл = Т ± σ, то Т _пл окажется в пределах 0 – 2Т. Левый предел означает, что необходимо непрерывно вести замену, хотя бессмысленность такой стратегии ясна, а при правом пределе в соответствии с законом к моменту замены откажут 88% деталей. Таким образом, рекомендовать плановые пре­дупредительные замены деталей подземного оборудова­ния можно, если закон распределения наработки на отказ не экспоненциальный и σ << Т.

Рассмотрим отдельные виды стратегий.

Стратегия «по времени»

При этой стратегии периодичность проведения пла­новых работ по замене элементов строго регламентирует­ся независимо от числа неплановых и аварийных ремон­тов в межремонтный период. Графически режим страте­гии представлен на рис.25а.

Стратегия "по времени" рекомендуется для элемен­тов, для которых трудоемкость и затраты на проведение ремонтных работ, включая потери из-за простоев, при устранении отказов меньше, чем при проведении плано­вых предупредительных замен, а сами отказы на вызыва­ют аварийной ситуации и не снижают безопасность экс­плуатации.

Стратегия «по наработке»

Данная стратегия целесообразна для оборудования, у которого трудоемкость и затраты на проведение ремонтных работ, включая потери от простоев, при проведении неплановых и плановых замен одинаковы. Графически режим стратегии представлен на рис.256.

Общая трудоемкость ТОР при данной стратегии ниже, чем при стратегии "по времени". Очевидно, что стратегии "по ресурсу" наиболее целесообразны для оборудования, работающего в стационарных режимах и мало изменяю­щихся условиях эксплуатации.

Стратегия «по отказу» (рис.25в)

Применяется при отсутствии планового предупреди­тельного ремонта и является эффективной для элементов, у которых параметр потока отказов ω (t) = const, т.е.

», ч^-1

где n (t) и n ּ (t + Δ t) – соответственно число отказов эле­ментов к моментам времени t и t + Δ t.

Ситуация, когда ω (t) = const, означает что вероятность безопасной работы не характеризуется износом или ста­рением элемента, а закон распределения наработки на отказ экспоненциальный, который отражает случайные значения времени наработки на отказ t _но, определяемое внезапным отказом. То есть в этом случае P (t) не может служить основой для прогнозирования технического со­стояния элемента и определением времени проведения его плановой замены.

Примерами подобных отказов являются: порыв тяго­вой цепи, поломка зубьев рейки БСП, повреждение сило­вого кабеля, сгорание плавкой вставки автомата и др. В этих случаях плановые замены не устраняют случайного отказа, но могут привести к потере в добыче и к времен­ному снижению надежности элемента за счет режима "приработки", при которых ω (t) практически всегда уве­личивается.

При данной стратегии необходимо весьма строго соблю­дать плановый режим работ по ТОР, уделяя особое вни­мание ремонтным осмотрам.

Стратегия «по числу отказов» (рис.25г)

Применяется в системах, в которых накопление отказов приводит к существенному изменению ее качества, не­смотря на выполнение восстановления. Графически ре­жим данной стратегии представлен на рис.25г, где допу­стимое число отказов не зависит от времени наработки на отказ τ _р. Стратегия обычно реализуется в устройст­вах систем электроснабжения и автоматики. В этих сис­темах также может приниматься стратегия "плановых проверок" (рис.25д) с плановой заменой элемента при n_n -ной проверке (на рис. n_n = 2) при ее работе в дежур­ном режиме (Д). Если в процессе дежурного контроля обнаружен отказ (τ _a), то время очередной плановой за­мены τ _р отсчитывается от момента отказа и замены τ _a.

Стратегия «по параметру»

Является наиболее эффективной и может обеспечить безопасную работу системы при наличии необходимых средств диагностики технического состояния, необходи­мом и достаточном количестве контролируемых парамет­ров и обоснованном диапазоне их изменения. Замена эле­ментов (период τ ₃) производится по достижении контро­лируемым параметром границ допустимого диапазона его изменений. Стратегия предполагает непрерывный или ди­скретный контроль данного параметра.

Графически система представлена на трех графиках рис. 25е, e₁, е₂.Время замены τ ₃ (рис.25е) наступает при достижении амплитуды вибрации A (t) (корпуса подшип­ника, кресла машиниста и др.) (рис.25е₁) максимально допустимой величины A (t) _max, или допустимых значений Р _тах и P _min (рис.25е₂) - величины давления в предохра­нительном клапане гидростойки крепи или гидродомкрата при величине настройки предохранительного клапана Р _пр.к.

Стратегия «по результатам осмотра»

Эта стратегия широко используется в системе ППР при проведении всех видов работ по ТОР и может быть достаточно эффективной при наличии определенных нор­мативных контрольных признаков, определяющих техни­ческое состояние оборудования. Эффективность страте­гии высока в том случае, если вероятность отказов в пе­риод между осмотрами близка к нулю.

Однако, сложность сборки и разборки узлов ГШО, отсутствие средств безразборной диагностики, отсутствие нормативных признаков и критериев предельных состоя­ний элементов значительно снижают ее эффективность.

Поэтому важнейшей задачей для повышения эффек­тивности ТОР при любой стратегии замены элементов является разработка нормативных признаков и средств диагностики технического состояния ГШО.

Дата добавления: 2014-10-31