Анализ систем технической эксплуатации оборудования и критерии их выбора

Под наработкой изделия понимают продолжительность или объем его работы, выраженные в часах или единицах работы, например, для подъемников — в количестве подъемов автомобиля.

Технический ресурс — наработка изделия до предельного состоя­ния от начала эксплуатации или ее возобновления после ремонта оп­ределенного вида.

Ресурс работы оборудования связан с показателем безотказности [1,10]:

Так как P(t) — величина случайная, то действительные ресурсы даже двух единиц оборудования одного типа или модели будут раз­личны.

Техническое состояние технологического оборудования определя­ет способность и потенциальную возможность качественно и эконо­мично выполнять заданные функции.

Оборудование может находиться в одном из следующих состояний (см. раздел 1.3 и рис. 1.6): исправном и работоспособном; неисправ­ном и работоспособном; неисправном и неработоспособном.

Как известно из теории надежности, отклонения фактических тех­нических параметров от их начальных значений определяют уровень работоспособности оборудования.

Пусть параметр состояния объекта— , тогда его изменение во времени — f= (t) показано на рис. 5.1.

При > — ^** возникает отказ; оборудование переходит из ра­ботоспособного состояния в неработоспособное.

Вероятность отказа

В процессе эксплуатации оборудование и его составные части подвергаются постоянному воздействию ряда факторов, по-разному влияющих на техническое состояние.

Зона предотказного состояния

Рис. 5.1. Функция изменения:

— начальное значение параметра при t = 0;

— текущее значение параметра в момент времени t = T;

> — — отклонение параметра; * — предел исправности изделия (наработка T*);

^**— предельное значение параметра, при котором происходит износ объекта в момент времени t = T **

К ним относятся конструктивно-производственные факторы (схемное и конструктивное решение изделия, технология изготовле­ния и сборки, качество производства) и эксплуатационные факторы.

Эксплуатационные факторы делятся на субъективные (связаны с воздействием на оборудование обслуживающего персонала — выбор режимов эксплуатации, ТО и Р, ошибки в управлении и т. п.) и объек­тивные (отражают влияние нагрузок в техпроцессе, температурный режим, физико-химические характеристики материалов и т. п.).

Система ТО и Р представляет собой совокупность взаимодейству­ющих объектов ТО и Р (оборудования), средств ТО и Р, программы ТО и Р и мероприятий. Реализация системы ТО и Р осуществляется силами ИТРи рабочих цехового персонала и РМЦ [15, 20, 21].

Программа ТО и Р— совокупность основных принципов и при­нятых решений по применению наиболее эффективных методов и режимов ТО и Р изделий при эксплуатации с учетом заданных требо­ваний и условий.

Таким образом, основное значение системы ТО и Р заключается в поддержании области исправного и работоспособного состояния оборудования с максимальным использованием его потенциального ресурса Т.

Недоиспользование ресурса при замене изделий (деталей, сбороч­ных единиц и комплектующих изделий), находящихся все еще в ра­ботоспособном состоянии, в процессе ремонта на новые составляет

В зависимости от того, как используется в планировании техни­ческой эксплуатации зависимость — Т, различают следующие сис­темы.

Система проведения ТО и Р по потребности. Ремонт оборудования выполняется только тогда, когда дальнейшая эксплуатация его ока­зывается невозможной и когда > **. Мероприятия по восстанов­лению работоспособности выполняются здесь после обнаружения отказа при неработоспособном состоянии оборудования, по объему работ и затратам они соответствуют аварийному режиму. Система проста, но имеет существенные недостатки: отсутствие планирова­ния; невозможность управления надежностью оборудования; невоз­можность исключения внезапного выхода машины из строя.

Система стандартных ремонтов. Эта система предусматривает при­нудительный вывод оборудования в ремонт и принудительную заме­ну деталей и сборочных единиц на запасные в заранее установленные сроки эксплуатации независимо от состояния оборудования. Ремонт выполняется по единожды разработанному процессу с определенной схемой, технологией и объемом работ. Система имеет как достоин­ства, так и недостатки.

К достоинствам относится наличие планирования материально-технического и технологического обеспечения при реализации ТО и Р оборудования.

К недостаткам — неэкономичность технической эксплуатации, так как при проведении работ заменяются все детали, в том числе и те, межремонтный ресурс которых не вышел, а также то, что не учи­тывается техническое состояние конкретной единицы оборудования.

Система послеосмотровых ремонтов. Согласно этой системе плани­рование сроков и видов ремонта конкретного оборудования осуще­ствляется на основе анализа его технического состояния во время ос­мотров.

Достоинством системы является возможность планирования ТО и Р.

Недостатки: субъективизм оценки технического состояния из-за отсутствия объективных критериев и методов определения состояния; отсутствие критериев расчета сроков и видов ремонтов; возмож­ность внеплановых выходов оборудования в ремонт.

Система ТО и Р по состоянию с контролем параметров. Объем, сроки и периодичность ремонтных и профилактических работ устанавлива­ются на основе объективного анализа технического состояния. Объек­тивная оценка технического состояния производится за счет непре­рывного или периодического контроля параметров оборудования.

Планируется в этой системе: часть стандартных операций при со­ответствующей их переработке; работы по техническому диагности­рованию и контролю параметров и их периодичность.

Система носит упреждающий характер и обеспечивает максималь­но возможное использование технического ресурса всех элементов оборудования. Основная сложность — обеспечение точного непре­рывного или периодического объективного контроля параметров в процессе эксплуатации, поэтому в настоящее время данная система нашла очень ограниченное применение.

Система планово-предупредительного ремонта и технического обслу­живания (ППР). Эта система имеет следующие разновидности:

— ППР по наработке (регламентный);

— ППР по сроку службы (календарный);

— ППР комбинированный.

В соответствии с принципами этой системы оборудование с опре­деленным объемом эксплуатации (наработкой или сроком) подверга­ют техническим осмотрам и плановым ремонтам различных видов. В промежутках между плановыми ремонтами оборудование подвер­гают текущему и междуремонтному обслуживанию.

Регламентная система ППР характерна для оборудования или от­дельных его агрегатов, систем и сборочных единиц, изменение пока­зателей качества функционирования которых зависит от конкретных условий эксплуатации и действительной наработки. Основной крите­рий оценки технического состояния — величина физического износа. Календарная система ППР характерна для оборудования, его агрега­тов, систем и сборочных единиц, изменение показателей качества функционирования которых зависит от процессов старения в услови­ях воздействия окружающей среды и не зависит от наработки.

Комбинированная система ППР представляет собой комбинацию регламентной и календарной систем.

Рассмотрим более подробно систему ППР

Основные принципы, положенные в основу системы:

— все профилактические и ремонтные работы в течение ремонт­ного цикла проводятся планово, периодически;

— все профилактические и ремонтные работы выполняются в объеме, необходимом для восстановления утраченной на дан­ный момент работоспособности и достаточном для создания запаса работоспособности до следующего ремонта или ТО;

— объем и содержание профилактических и ремонтных работ ус­танавливается предварительно в зависимости от наработки до момента их проведения, ремонтопригодности и ремонтосложности по типам оборудования и окончательно, на момент проведе­ния работ в зависимости от условий, режимов эксплуатации обо­рудования в предшествующем периоде и действительного технического состояния на момент проведения работ.

В систему ППР входят: текущее ежесменное (ЕТО) и периодичес­кое обслуживание (ПТО); технический осмотр (О); текущий ремонт (ТР); средний ремонт (СР); капитальный ремонт (КР).

Текущее и периодическое обслуживание, технический осмотр яв­ляются составными частями технического обслуживания (ТО) обору­дования. Все работы по ТО проводятся в соответствии с инструкция­ми и планами-графиками в периодах между сменами, после работы и в нерабочие дни.

Виды работ, выполняемых персоналом различных подразделений предприятия по техническому обслуживанию, представлены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Виды работ по ТО технологического оборудования ПТС

Результаты осмотров фиксируются в специальном журнале учета.

Одним из основных принципов ППР является периодичность и цикличность проведения всех профилактических и ремонтных работ. При планировании используют следующие понятия:

Ремонтный цикл Т_рц — наименьший повторяющийся период экс­плуатации оборудования, в течение которого в определенной после­довательности осуществляются установленные виды ТО и Р, предус­мотренные нормативной документацией.

Межремонтый цикл Т_мц — период времени между двумя капиталь­ными ремонтами или с момента сдачи оборудования в эксплуатацию до первого капитального ремонта.

Межремонтный период Т_мп — период оборудования между двумя ближайшими плановыми ремонтами.

Межосмотровый период Т_мо — период между двумя осмотрами или ремонтами и осмотром.

Структура межремонтного цикла— последовательность выполне­ния ремонтных работ и работ по техническому обслуживанию в меж­ремонтном цикле (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Структура межремонтного цикла

Структура межремонтного цикла зависит от сложности и количе­ства потребных ремонтов, конструкционных особенностей оборудо­вания, срока износа основных деталей, условий эксплуатации.

Величины циклов и периодов в структуре определяются по фор­мулам:

где Т_н — нормативный срок работы оборудования между ремонтами (определяется как средняя наработка на отказ); К_пр, К_из, К_эо — коэф­фициенты, учитывающие тип производства, вид обрабатываемых из­делий, условия эксплуатации оборудования; n_с, n_т — количество сред­них и текущих ремонтов в межремонтном цикле; n₀ — количество осмотров в межремонтном цикле.

На основании структуры межремонтного цикла на предприятии составляют графики капитального, среднего и текущего ремонтов, а также периодических профилактических осмотров.

Возможны следующие сочетания ремонтов и осмотров в межре­монтном цикле:

— капитальный, средний, текущий ремонты — осмотр;

— капитальный, средний ремонты — осмотр, совмещенный с те­кущим ремонтом;

— капитальный, текущий ремонты — осмотр.

Для различных видов специфичного и уникального оборудования нормативы ППР должны разрабатываться главным механиком пред­приятия и утверждаться директором.

Разработка нормативов ППР для такого оборудования осуществ­ляется на основе сравнения его технических показателей (надеж­ность, интенсивность отказов, конструктивная сложность, ремонтная сложность и др.) с типовыми видами оборудования.

Структура межремонтных циклов оборудования задается в таблич­ной форме и схематичном изображении чередования работ (табл. 5.2)

Степень сложности ремонта оборудования или его агрегата (со­ставной части) оценивается категорией ремонтной сложности R. Она зависит от конструктивных и технологических особенностей. Уста­навливается R на основании анализа конструкции и технических ха­рактеристик,

Категория ремонтной сложности оценивается в единицах ремон­тной сложности (или в ремонтных единицах).

Единица ремонтной сложности — это ремонтная сложность неко­торого условного агрегата с нормированными затратами времени на выполнение работ.

Нормируемая трудоемкость на единицу ремонтной сложности за­висит от профиля предприятия. Для механической части оборудова­ния при капитальном ремонте:

а) предприятия машиностроения — 50 ч;

б) ремонт и эксплуатация автомобилей — 35 ч;

в) для теплотехнического оборудования — 40 ч.

Таблица 5.2

Структура межремонтных циклов типового оборудования ПТС

Ремонтная сложность оборудования указывается числом единиц и буквой R(1R, 10R, 15R и т.д). За эталон принят:

— для технологического, металлорежущего, подъемно-транспорт­ного, кузнечно-прессового, литейного и деревообрабатывающе­го — токарно-винторезный станок 1К62 с ремонтной сложнос­тью 19,5R(10,5R_м и 9R_э);

— для электротехнического оборудования — асинхронный элект­родвигатель с короткозамкнутым ротором в защищенном ис­полнении мощностью 0,6 кВт с ремонтной сложностью 1R.

Для оборудования АТП и ПТС нормативы времени, распределен­ные по видам работ для единицы ремонтной сложности, представле­ны в табл. 5.3.

Ремонтная сложность механической части оборудования R_м рас­считывается по формуле

R_м=R_к+R_r+R_п, (5.8)

где R_к R_r R_п— ремонтная сложность кинематической, гидравличес­кой, пневматической частей.

Ремонтная сложность электрической части оборудования R_э опре­деляется по формуле

R_э=R_д+R_а, (5.9)

где R_д R_а — ремонтная сложность электродвигателей, арматуры (ап­паратура, приборы, провода и т. п).

При планировании ремонтов ремонтная сложность используется для расчета ряда показателей:

а) трудоемкость ремонта в целом по механической и электричес­кой частям оборудования:

где _н — нормативы времени на 1 единицу ремонтной сложности; R — категории ремонтной сложности;

б) продолжительность ремонта оборудования:

где N_р — число ремонтных рабочих, работающих в одну смену; Т_см — длительность смены; N_см — количество смен; К_н — коэффициент вы­полнения нормы ремонтными рабочими;

в) потребное количество рабочих:

где — нормативы времени на 1 единицу ремонтной сложнос­ти для текущего, среднего и капитального ремонтов; — суммарное ежегодное количество единиц оборудования (единиц ре­монтной сложности) при текущем, среднем и капитальном ремонтах; Ф — годовой фонд времени рабочего;

г) количество дежурных слесарей:

где ΣR— сумма ремонтных единиц обслуживаемого оборудования; К_см — коэффициент сменности работы оборудования; Н — норматив межремонтного обслуживания на одного слесаря в смену в единицу ремонтной сложности.