Рекомендации по внедрению системы ремонтных работ по фактическому техническому состоянию (РФС)

Существующая система периодических планово-предупредительных ремонтов (ППР) заключается в исключении отказов оборудования и непредвиденных расходов путем планирования проведения технического обслуживания ранее момента вероятного среднестатистического отказа.

Традиционно считалось, что ППР способствует снижению темпа выхода оборудования из строя и уменьшению потерь из-за аварийных остановок. Однако такое предположение не совсем верно, так как не учитывает вносимую ремонтом дополнительную вероятность отказов оборудования.

Исследования показывают, что темп выхода из строя сразу после ремонта резко увеличивается).

Поэтому более целесообразным представляется, при условии постоянного контроля безразборными методами технического состояния оборудования – диагностики, вести его эксплуатацию до вероятности отказа, не превышающей вероятность отказа после ремонта.

Вероятностно-статистические характеристики надежности для определения межремонтного периода типовых элементов машин:

1 – ѓ(t);

2 – л₁(t)=t_itgб₁;

3 – л₂(t)=t_jtgб₂–b₁;

4 – л(t);

5- л*(t).

Зона «t₁-t₂» соответствует периоду установившихся режимов эксплуатации и характеризуется стабилизацией интенсивности отказов. Расходы на ремонт и энергозатраты в этот период минимальны. На этом участке л(t)≈const, т.е. имеет место экспоненциальный закон распределения контролируемых параметров работы машин.

По мере накопления остаточных деформаций и износа несущих поверхностей деталей, нарушается нормальная работа триботехнических сопряжений, увеличивается коэффициент трения К и растут удельные энергозатраты Э [3, 4].

Начиная с момента t₂ оборудование вступает в третью зону эксплуатации - ускоренного старения, при котором интенсивность отказов возрастает, точка перелома, как правило, связана с наступлением предельного состояния.

Для определения верхнего предела области изменения удельных затрат на ремонт и, соответственно, периода нахождения машины в эксплуатации, ограниченной пределом существования механической системы, необходимо определить значение ординаты характерной точки перелома л характеристики.

Стоимостная величина энергозатрат может быть найдена как:

 (1)

Причем решение удовлетворяет условию:

 (2)

где k=1,2,... – порядковый номер диагностирования; Х_k – моменты наступления диагностирования; С₁ – потери от выхода эксплуатационных параметров за установленные нормы; С₂ – затраты на диагностику; F – закон распределения контролируемых параметров в интервале времени [0,Т^В_П.С.].

Пользуясь минимаксным методом и обозначив конечное число моментов диагностирования через n, получаем выражение для определения момента диагностирования [4].

 (3)

Число моментов диагностирования n выбирается как наибольшее целое число, удовлетворяющее следующему неравенству:

 (4)

После того, как n выбрано, определяются моменты проведения диагностирования Х₁,Х₂,Х₃,...,Х_К, соответствующие условию (5). Рассчитанное оптимальное число моментов диагностирования позволяет при любой интенсивности изменения технического состояния на участке эксплуатации в интервале [0,Т^В_П.С.] установить оптимальную продолжительность эксплуатации за межремонтный период, ремонтный цикл и срок службы по критериям минимизации ремонтных затрат и энергосбережения.

Можно принять, что физико-механические свойства, являясь случайной величиной с диапазоном рассеяния от S_М1 до S_М2, в ходе эксплуатации по мере развития процессов старения ухудшаются и математическое ожидание значений этих свойств падает.

Возрастающая удельная нагрузка, воздействующая на изделие, также является случайной величиной с начальным рассеиванием S_Н1 и последующим его возрастанием до S_Н2, а математическое ожидание изменяется во времени, что также связано с развитием процессов старения. Очевидно, что отказы из-за старения произойдут в области перекрытия S распределений ѓ₁(у_М) и л₂(у_Н) с определенной вероятностью отказов. Характерная точка M[л(t),t] перелома эмпирической л* характеристики, как правило, соответствует области перекрытия распределений ѓ₁(у_М) и ѓ₂(у_Н) и объясняется нарастающим во времени удельным нагружением деталей и снижением их несущей способности, приводящим к соответствующим отказам. Точка перелома на кривых интенсивностей отказов, как правило, располагается в правой части кривой распределения.

Таким образом, очевидно, что эффективный период восстановления нормированного состояния системы связан с зоной ускоренного старения – M[л(t),t]. Наличие характерной точки перелома зависимости л*(t) позволяет выявить период установившихся процессов старения и этим предотвратить эксплуатацию в третьей зоне, характеризующейся возрастающей интенсивностью отказов, увязав межремонтный период с этой точкой, и решить рассматриваемую задачу в случае нормального закона и закона распределения Вейбулла сопоставлением и исследованием статистических зависимостей л*(t) и ѓ*(t).

При явно выраженной корреляции роста затрат на ремонт с интенсивностью отказов, определяемая величина верхнего предела периода эксплуатации Т^В_П.С. на основе статистических моделей состояния будет адекватна моменту постановки оборудования на ремонт по критериям минимизации ремонтных затрат и энергосбережения.

С целью определения координаты характерной точки перелома М[л(t),t] в соответствии с методикой [5] общая совокупность л*(t) разбивается на две – i е и j е совокупности, причем соотношение соседних (по интервалам) величин эмпирической интенсивности отказов принимается л_i(t)/л_j(t)≥2 и составляются два линейных уравнения.

л_i(t)=Y₁ (t_i,tgб_i)(5)

л_i(t)=Y₂(t_j,tgб_j)(6)

Совместное решение этих уравнений позволяет определить оптимальную величину периода эксплуатации с заданным уровнем доверительной вероятности на основе статистических данных о работе машины.

Таким образом, в предлагаемой адаптивной системе ремонта согласуются периодичность ремонта с закономерностями изменения технико-экономических эксплуатационных показателей машин. Система ремонта будет полностью соответствовать реальному состоянию парка оборудования предприятия при ведении постоянного сбора, учета и обработки информации о надежности машин, тем самым отражая динамику изменения технического состояния оборудования в процессе эксплуатации.

В результате каждый ремонтный цикл будет базироваться на собственной уточненной модели предельного состояния по критериям минимизации ремонтных затрат и энергосбережения.

Для определения момента выхода энергозатрат за установленные пределы необходимо в предложенную адаптивную систему восстановления включить элементы диагностирования, что по существу создает основу для мониторинга технических параметров машины и позволяет исключить необратимость процесса старения благодаря определению верхнего предела предельного состояния.

Решение задачи определения моментов диагностирования предельного состояния сводится к определению таких моментов времени Х₁, Х₂, Х₃, ..., Х_К, которые оптимизируют величину полных затрат от отказов и от проведения диагностирования [4].

На основе анализа изменений измеренных диагностических параметров возможно предсказывать необходимость и планировать сроки проведения ремонта, т.е. ремонтировать не все подряд, а только действительно нуждающиеся в этом агрегаты. Такой вид обслуживания называется «предупредительным», или «ремонтом по фактическому техническому состоянию» (РФС). Основная идея РФС состоит в устранении отказов оборудования путем применения метода распознавания технического состояния по совокупности диагностических признаков. Его основное достоинство - минимизация ремонтных работ (за счет исключения ремонта бездефектных узлов) и увеличение (на 25–40%) межремонтного ресурса по сравнению с ППР.

Ремонт по фактическому техническому состоянию обладает целым рядом преимуществ по сравнению с ППР, среди которых особо следует выделить:

· возможность планирования и выполнения технического обслуживания и ремонта без остановки производства, практически исключив отказы оборудования;

· увеличение эффективности производства от 2 до 10% (усредненные расходы на ремонт при аварийных отказах оборудования в среднем в 10 раз превышают стоимость ремонта при вовремя обнаруженном дефекте);

· более эффективное планирование расхода запасных частей и инструмента; возможность сокращения резервного оборудования;

· улучшение условий труда и устранение нарушений экологических требований;

· снижение энергозатрат;

более действенную регламентацию взаимоотношений эксплуатирующих организаций с производителями оборудования и исполнителями сервисных услуг.

Для решения этих задач должна быть подготовлена новая методология управления надежностью ГШО на всех стадиях его жизненного цикла на основе мониторинга технического состояния.

В настоящее время разработаны технико-экономические модели старения и критерии оценки состояния ГШО, позволяющие обоснованно выбирать межремонтный период, продолжительность ремонтного цикла и срок службы ГШО, а также рациональную структуру ремонтного производства горного предприятия. Основным критерием для принятия этих решений становится ее отношение «стоимость-качество ремонта» и «стоимость-надежность» ГШО. [1, 2].