Пути оптимизации системы эксплуатации горнопроходческого оборудования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пути оптимизации системы эксплуатации горнопроходческого оборудования

Е.А. Шемшура

Горнодобывающая промышленность служит поставщиком сырья для многих отраслей промышленности и является базой их развития. Эффективность технологических процессов проведения подземных выработок определяется уровнем механизации процессов и качеством эксплуатации горнопроходческого оборудования (ГПО). В настоящее время на горных предприятиях Восточного Донбассаприменяют бурильное, погрузочное, транспортное оборудование, проходческие комбайны отечественного и зарубежного производства. Количественный рост парка оборудования сопровождается его качественным изменением за счет увеличения единичной мощности и производительности комплексов и комплектов, создания более безопасного, надежного и экономичного оборудования с повышенной комфортностью для обслуживающего персонала и удобством в управлении [1, 2].

Вместе с тем опыт эксплуатации оборудования на горных предприятиях показывает недостаточный уровень эффективности его использования. Коэффициент готовности довольно низок и не превышает 0,55-0,6. Ресурс узлов и агрегатов, восстановленных в условиях ремонтной базы горного предприятия, сокращается до двух раз по сравнению с ресурсом оригинальных запасных частей. Значительное снижение уровня эксплуатационной надежности оборудования после длительной его эксплуатации, простои оборудования из-за низкого уровня организации горнопроходческих работ, несовершенства системы технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) и других факторов вызывают необоснованно высокую себестоимость добычи по статье «Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования» [3].

В связи с этим считается актуальным решение научно-технической проблемы, направленной на повышение эффективности эксплуатации горнопроходческого оборудования на основе разработки комплекса технико-экономических мероприятий и нормативной документации по управлению системой эксплуатации при обеспечении планируемой технологической нагрузки и минимальных затратах на содержание оборудования в работоспособном состоянии. оптимизация горнопроходческий оборудование

Идея проводимого исследования состоит в синтезе технико-экономических характеристик системы эксплуатации ГПО на основе моделирования ее показателей в зависимости от технического состояния оборудования, достигнутого ресурса, сроков проведения технического обслуживания и ремонта, ремонтного фонда горного предприятия, которые обеспечивают заданный уровень производительности оборудования с минимальными расходами на их эксплуатацию.

В соответствии с этим сформулированы задачи исследований и предусмотрены следующие этапы работ по их выполнению: разработка модели системы эксплуатации ГПО, направленной на обеспечение потребительских свойств; выбор методов и проведение исследований процессов эксплуатации горнопроходческого оборудования, его надежности и эффективности; прогнозирование остаточного ресурса деталей, узлов и агрегатов в зависимости от их износа и условий эксплуатации; моделирование процесса эксплуатации горнопроходческого оборудования с учетом технического состояния и закономерностей расходования ресурса сборочных единиц, позволяющее оптимизировать регламент ремонта ;разработка рациональной системы материально-технического обеспечения и управления запасами; обоснование комплексного критерия, позволяющего оценивать стратегию ТО и Р при минимизации расходов на эксплуатацию горнопроходческого оборудования; разработка методологии оптимизация системы эксплуатации ГПО.

Горнопроходческое оборудование - это, как правило, машины, представляющие собой многоприводные многофункциональные системы. В свою очередь каждая горнопроходческая машина является элементом более общей системы: технология - оператор - машина - среда. При исследовании системы эксплуатации ее особенности учитываются с помощью обобщенной модели, построенной на основе единой функционально-аналитической трактовки, элементами которой являются: условия изготовления машины, условия эксплуатации, особенности конструкции, управляющие воздействия, условия перемещения, состояние и качественные показатели машины.

Эффективность системы эксплуатации горнопроходческого оборудования оценивают, как правило, следующими величинами: производительностью системы; удельной трудоемкостью; удельными энергозатратами; удельными стоимостными показателями [4-6]. Тщательное изучение указанных критериев позволило принять в качестве целевой функции затраты на эксплуатацию оборудования, приведенные к одному кубическому метру горной выработки (в целике), ограничением в данном случае является уровень производительности системы не ниже заданного.

Основным резервом совершенствования технических системы, в том числе и систем эксплуатации горнопроходческого оборудования, является использование научно-обоснованных методов, базирующихся на разработке математических моделей оптимизации режимов работы; повышения надежности; оценки текущего состояния и параметров эксплуатации машин; совершенствования технологии ремонтных воздействий; управления запасами запасных частей[7, 8].

Повышение надежности горнопроходческого оборудования может быть достигнуто использованием новых технологий и материалов; путем совершенствования конструкции, прогнозирования отказов, улучшения ремонтопригодности; повышением квалификации обслуживающего персонала, а также применением оперативной диагностики состояния и совершенствованием системы технического обслуживания и ремонтов [9].

К современным методам оперативной диагностики технического состояния горных машин, как стационарных, так и мобильных, относится вибродиагностика, зарекомендовавшая себя наиболее информативным методом функциональной диагностики, отражающий широкий спектр процессов, происходящих в работающих механизмах. Наряду с ней развитие получили методы диагностики состояния электроприводов технологических машин, основанные на выполнении мониторинга потребляемого тока. Последующий спектральный анализ полученных сигналов позволяет с высокой степенью достоверности определять техническое состояние элементов двигателя и трансмиссии [10]. Разработка принципиально новой системы мониторинга показателей ГПО и его технического состояния позволяет, во-первых, вести точный учет работы оборудования и, во-вторых, имея информацию о загруженности узлов и конструкций, прогнозировать его ресурс и строить систему ТО и Р с оптимальными параметрами.

Исследование системы диагностирования горнопроходческого оборудования направлено на установление влияние технического состояния на показатели эксплуатационных свойств; определение закономерностей изменения технического состояния оборудования в процессе эксплуатации; формулирование принципов определения предельного состояния деталей и узлов оборудования; разработку метода прогнозирования остаточного ресурса ГПО в зависимости от степени износа деталей и узлов; разработку методики оценки текущего состояния оборудования, позволяющей контролировать остаточный ресурс основных узлов и деталей, предотвращать внезапные отказы, повысить надежность, уменьшить затраты на содержание на эксплуатацию.

В состав системы эксплуатации горнопроходческого оборудования входит материально-техническое обеспечение (МТО) предприятия всеми необходимыми средствами и орудиями труда, комплектующими к оборудованию, эксплуатационными материалами и сопутствующими товарами, новыми и восстановленными запасными частями.Отсутствие качественных решений в области управления поставками запасных частей приводит к значительным расходам из-за несвоевременного заказа запасных частей, низкого качества изделий, задержек поставок. Кроме того, возникают проблемы, связанные с замораживанием активов в неликвидах и избыточных запасах запасных частей и отвлечением этих средств из основной деятельности.

Комплексное решение проблем поставок запасных частей для предприятий основывается на применении моделей, методов и принципов логистики, предусматривающей комплексное рассмотрение процессов снабжения, складирования и эксплуатации [11].В основе управления поставками запасных частей лежит информационно-аналитическая система, содержащая сведения об эксплуатационной надежности деталей, узлов и агрегатов, а также данные складского учета (объемы поставок, периоды времени между поставками, объемы требований, периоды времени между требованиями), информацию о поставщиках, номенклатуру и стоимость поставляемой продукции, затраты на установку. Такие системыиспользуются в логистической модели, которая применима для оптимизации параметров системы управления запасами.

В качестве основных направлений эффективной организации системы МТО необходимо отметить следующие: оценка и анализ затрат на материально-техническое обеспечение процессов эксплуатации ГПО; планирование, перемещение и управление запасами; обоснование структуры, оснащения и размещения ремонтных производств горных предприятий на основании анализа стратегий восстановления работоспособного состояния оборудования.

На основании комплекса проводимых теоретических, экспериментальных и производственных исследований эксплуатационных показателей горнопроходческого оборудования, процессов диагностирования, технического обслуживания и ремонта,разрабатывается математическая модель системы эксплуатации ГПО. В ее основу положен априорный анализ надежности сложных технических систем [4]. Горнопроходческое оборудование является типично сложной системой, решающей технологическую задачу проведения горных выработок: разрушение массива горных пород, удаление продуктов разрушения за пределы контура выработки, обеспечение устойчивости обнаженных поверхностей. Процесс эксплуатации системы представляет собой последовательность различных состояний ее элементов: использование по назначению, анализ и профилактика технического состояния, восстановление работоспособности после наступления отказа. Модель, в состав которой входит матрица коэффициентов системы дифференциальных уравнений для определения вероятностей состояния системы, позволяет решать прямую и обратную задачи надежности: оценивать качество функционирования системы по известным показателям надежности, и определять требуемые параметры надежности для заданных показателей качества системы (максимум производительности, минимум затрат на эксплуатацию).

Для решения одной из задач технической эксплуатации - управление ремонтами - использована теория Марковских процессов. Разрабатываемая модель позволяет устанавливать продолжительность простоев и стоимость ремонтов с учетом априорной информации об исходном техническом состоянии, степени использования ресурса и законах распределения ресурса деталей и узлов. Выбор рационального регламента ремонта производится из их эффективной совокупности, в которой каждый из регламентов обеспечивает выполнение планируемой технологической нагрузки с минимальными затратами на содержание оборудования в работоспособном состоянии.

Для дальнейших исследований, связанных оптимизацией системы эксплуатации горнопроходческого оборудования, разработана программа для ЭВМ, позволяющая определять приведенные затраты на эксплуатацию, учитывая случайный характер потоков отказов и восстановления работоспособного состояния на любой момент отработки ресурса, с возможностью прогнозирования ожидаемых показателей надежности и оптимальных сроков эксплуатации, оценки эффективности применения ГПО.

Разрабатываемая методология оптимизации системы эксплуатации ГПО основывается на закономерностях изменения состояния оборудования в процессе его использования от внешних и управляющих воздействий, и включает объект, предмет, принципы, положения и методы, последовательная реализация которых представляет комплекс мероприятий, направленных на достижение экономически целесообразного уровня использования горнопроходческого оборудования.

Основные результаты исследований планируются к внедрению в практику эксплуатирующих предприятий в качестве методик и программного обеспечения, позволяющих на основе комплексного критерия затрат на эксплуатацию горнопроходческого оборудования устанавливать необходимый уровень эксплуатационной надежности, рациональные межсервисные периодыи срок службы, стратегию восстановления работоспособного состояния машин, систему материально-технического обеспечения, оптимальную структуру, мощность и размещение ремонтной базы горного предприятия, что в комплексе обеспечит выполнение технологической нагрузки при минимальных расходах ресурсов и, как результат, высокую эффективность системы эксплуатации ГПО.

Размещено на Allbest.ru