В горнодобывающей промышленности эксплуатируется большое количество механизмов и машин, дефекты которых могут успешно определять методы вибрационной диагностики. Это вентиляторы, насосы, мельницы, редукторы, роликовые транспортёры, электродвигатели и т. д. Однако примеров успешных решений по диагностике оборудования не так много.

В чём причина?

Преимущества применения диагностики оборудования подтверждены многочисленными примерами в мировой и отечественной практике:
предотвращение аварийных ситуаций, вызванных техническими причинами;
снижение простоев оборудования;
оптимальное планирование и снижение объёмов ремонтов;
оптимальное планирование и снижение закупок запасных частей.

Но есть обстоятельства, которые могут помешать достижению успеха.

1. Применение систем диагностики дело непростое. Это дорогие системы, для успешного использования которых нужен высококвалифицированный персонал. Неудачный выбор систем диагностики, неправильное их использование и низкая квалификация персонала могут снизить достоверность выявления дефектов и привести к недоверию к результатам.

2. Часто диагностику оборудования проводят от случая к случаю, без понимания целей и без каких-либо представлений, как можно будет использовать результаты. При этом сложившаяся практика устраивает почти всех.

3. Для некоторых видов оборудования (например, низкооборотные машины) или для оборудования с особыми условиями эксплуатации не существует надёжных методик диагностирования.

В результате анализа и обобщения практического опыта Ассоциация ВАСТ разработала технологию комплексной оценки состояния роторного (вращающегося) оборудования и программу повышения эффективности диагностической службы предприятия.
.
Программа включает в себя следующие мероприятия:
технический аудит - независимый анализ процессов диагностирования, взаимодействия с ремонтными службами, оценка эффективности диагностирования;
разработка рекомендаций по оптимизации работы службы диагностики и оснащения диагностическими системами;
разработка нормативно-методической базы по организации процессов ТОиР и диагностики оборудования;
создание и поддержание в актуальном состоянии базы данных о состоянии оборудования;
оснащение предприятия переносными и стационарными системами диагностики вращающегося оборудования, включающими в себя технические средства и программное обеспечение;
контроль уровня квалификации специалистов, организация обучения.

Объём программы зависит от состояния диагностической службы конкретного предприятия. В качестве одной из мер предлагается привлечение специализированной организации для проведения диагностического обслуживания оборудования.

Технология диагностического обслуживания была отработана при организации диагностики локомотивов на железных дорогах. Аутсорсинг диагностирования позволил не только улучшить результаты, но и сократить издержки заказчика.

Главной задачей диагностического обслуживания является обеспечение надёжности работы оборудования и предотвращение аварийных ситуаций. Отличительная особенность диагностического обслуживания - предоставление гарантии безотказной работы диагностируемого оборудования.

Программа диагностического обслуживания может корректироваться в зависимости от проблем, специфических для конкретного заказчика. Для одних предприятий - это высокие затраты на обслуживание, для других - низкая энергоэффективность, экономичность и другие финансовые показатели, для третьих - снижение ресурса оборудования и частые выходы его из строя.

5.1. Общее понятие об оценке технического состояния оборудования

Техническое состояние – состояние оборудования, которое характеризуется в определенный момент времени при определённых условиях внешней среды значениями параметров, установленных регламентирующей документацией .

Контроль технического состояния – проверка соответствия значений параметров оборудования требованиям, установленным документацией, и определение на этой основе одного из заданных видов ТС в данный момент времени.

В зависимости от необходимости проведения ТОиР различают следующие виды ТС :

• хорошее – ТОиР не требуются;
• удовлетворительное – ТОиР осуществляются в соответствии с планом;
• плохое – проводятся внеочередные работы по ТОиР;
• аварийное – требуется немедленная остановка и ремонт.

С целью установления фактического ТС оборудования, выявления дефектов, неисправностей, других отклонений, которые могут привести к отказам, а также для планирования проведения и уточнения сроков и объёмов работ по ТОиР проводятся технические обследования (осмотры, освидетельствования, диагностирование). Технические обследования оборудования, эксплуатация которого регламентируется нормативными актами, проводится в порядке, установленном соответствующими нормативными актами.

Технический осмотр – мероприятие, выполняемое с целью наблюдения за ТС оборудования.

Техническое освидетельствование – наружный и внутренний осмотр оборудования, испытания, проводимые в срок и в объёмах, в соответствии с требованиями документации, в том числе нормативных актов, с целью определения его ТС и возможности дальнейшей эксплуатации.

Техническое диагностирование – комплекс операций или операция по установлению наличия дефектов и неисправностей оборудования, а также по определению причин их появления.

5.2. Методы оценки технического состояния оборудования

Различают субъективные и объективные методы оценки ТС оборудования.

Под субъективными (органолептическими) методами подразумеваются такие методы оценки ТС оборудования, при которых для сбора информации используются органы чувств человека, а также простейшие устройства и приспособления, предназначенные для увеличения чувствительности в рамках диапазонов, свойственных органам чувств человека. При этом для анализа собранной информации используется аналитико-мыслительный аппарат человека, базирующийся на полученных знаниях и имеющемся опыте. К субъективным методам оценки ТС относят визуальный осмотр, контроль температуры, анализ шумов и другие методы.

Под объективными (приборными) методами подразумеваются такие методы оценки ТС, при которых для сбора и анализа информации используются специализированные устройства и приборы, электронно-вычислительная техника, а также соответствующее программное и норма-тивное обеспечение. К объективным методам оценки ТС относятся вибрационная диагностика, методы неразрушающего контроля (магнитный, электрический, вихретоковый, радиоволновой, тепловой, оптический, радиационный, ультразвуковой, контроль проникающими веществами) и другие.

5.3. Порядок и особенности проведения визуального осмотра оборудования

Порядок проведения осмотров оборудования основывается на последовательном обследовании его элементов по кинематической цепи их нагружения, начиная от привода до исполнительного элемента. Для этого необходимо знать конструкцию оборудования, состав и взаимодействие его элементов.

Вначале проводится общий осмотр оборудования и окружающих его объектов. При общем осмотре изучается картина состояния оборудования. Общий осмотр может носить самостоятельный характер и применяется при периодических осмотрах оборудования технологическим персоналом.

Под детальным понимается тщательный осмотр конкретных элементов оборудования. Детальный осмотр в зависимости от требований соответствующих нормативных и методических документов, проводится в определённом объёме и порядке. Во всех случаях детальному осмотру должен предшествовать общий осмотр.

Общий и детальный осмотр могут проводиться при статическом и динамическом режиме оборудования. При статическом режиме элементы оборудования осматриваются в неподвижном состоянии. Осмотр оборудования при динамическом режиме проводится на рабочей нагрузке, холостом ходу и при тестовых нагружениях (испытаниях).

Осмотр оборудования при включении или остановке механизма ориентируется в основном на контроль качества затяжки резьбовых соединений, отсутствие трещин корпусных деталей, целостность соединительных элементов. В рабочем режиме дополнительно проверяются биения валов, муфт, утечки смазочного материала, отсутствие контакта подвижных и неподвижных деталей.

При осмотре могут быть применены три основных способа: концентрический, эксцентрический, фронтальный. При концентрическом способе () осмотр ведётся по спирали от периферии элемента к его центру, под которым обычно понимается средняя условно выбранная точка. При эксцентрическом способе () осмотр ведётся от центра элемента к его периферии (по развёртывающейся спирали). При фронтальном способе () осмотр ведётся в виде линейного перемещения взгляда по площади элемента от одной его границы к другой.

Рисунок 5.1 – Концентрический способ осмотра детали

Рисунок 5.2 – Эксцентрический способ осмотра детали

Рисунок 5.3 – Фронтальный способ осмотра детали

При выборе способа осмотра учитываются конкретные обстоятельства. Так, осмотр помещения, где установлено оборудование, рекомендуется проводить от входа концентрическим способом. Осмотр элементов круглой формы целесообразно вести от центра к периферии (эксцентрическим способом). Фронтальный осмотр лучше применять, когда осматриваемая площадь обширна и её можно разделить на полосы.

Под идентификацией дефектов и повреждений подразумевается отнесение неисправностей к определённому классу или виду (усталость, износ, деформация, фреттинг-коррозия и т.п.). Идентифицируя дефект или повреждение, зная его природу, специалист в дальнейшем может определить причины появления неисправности и степень её влияния на ТС оборудования. Идентификация выявленных дефектов и повреждений осуществляется путём сравнения их характерных признаков с известными образцами или описаниями, которые для удобства пользования могут собираться и систематизироваться в иллюстрированных каталогах ().

Таблица 5.1 – Пример каталога (базы данных) описаний неисправностей, дефектов и повреждений

Внешний вид повреждения	Описание повреждения	Причины возникновения
		Воздействие переменных нагрузок при напряжениях в материале, достигающих предела выносливости.
		Перекос валов редуктора. Несовпадение углов наклона зубьев шестерни и колеса.
		Перегрузка механизма. Низкое качество поковки. Неправильно выбранная марка стали.

Завершающая стадия заключается в дополнительном осмотре элементов оборудования для уточнения ранее полученных результатов и их регистрации в отчётных формах.

Регистрационные формы – это определённый порядок записи результатов опроса, собственно осмотра и дополняющие их графические изображения деталей и объекта в целом: рисунки, эскизы, чертежи, фотоснимки и т.п. На графических изображениях должны обозначаться точка начала осмотра и его направление, места расположения обнаруженных дефектов и повреждений.

Формализация результатов проведения осмотра осуществляется протоколом осмотра. В протоколе осмотра отражается то, что специалист имел возможным обнаружить при осмотре, в том виде, в котором обнаруженное наблюдалось. Выводы, заключения, предположения специалиста о причинах возникновения дефектов и повреждений остаются за рамками протокола и обычно оформляются отдельным актом или отчётом. Не заносятся в протокол и сообщения лиц о ранее обнаруженных отклонениях, а также произошедших до прибытия специалиста изменениях обстановки. Такие сообщения оформляются самостоятельными протоколами.

К составлению протокола осмотра надо подходить с учётом того, что он может выступать в качестве самостоятельного документа. В этих целях протокол составляется краткими фразами, дающими точное и ясное описание осматриваемых объектов. В протоколе употребляются общепринятые выражения и термины, одинаковые объекты обозначаются одним и тем же термином на протяжении всего протокола. Описание каждого объекта осмотра идёт от общего к частному (вначале даётся общая характеристика осматриваемого оборудования, его расположение на месте осмотра, а затем описывается состояние и частные признаки). Полнота описания объекта определяется предполагаемой значимостью и возможностью сохранения данных. Фиксируются все имеющиеся признаки дефектов и особенно те, которые могут быть со временем утрачены. Каждый последующий объект описывается после полного завершения описания предыдущего. Объекты, связанные между собой, описываются последовательно с тем, чтобы дать более точное представление об их взаимосвязи. Количественные величины указываются в общепринятых метрологических величинах. Не допускается употребление не-определённых величин («вблизи», «в стороне», «около», «рядом», «почти», «недалеко» и пр.). В протоколе отмечается факт обнаружения каждого из следов и предметов, в отношении каждого объекта указывается, что было с ним сделано, какие средства, приёмы, способы были применены. При описании оборудования и отдельных его элементов в протоколе приводятся ссылки на планы, схемы, чертежи, эскизы и фотографии. Каждый осматриваемый элемент оборудования должен иметь отдельную запись о результатах его осмотра. Выводы протокола должны содержать информацию о наличии и характере дефектов, а при невозможности его установления – о необходимости последующего проведения идентификации.

7. Диагностика технического состояния оборудования

7.1. Основные принципы технического диагностирования

Диагностика - отрасль науки, изучающая и устанавливающая признаки состояния системы, а также методы, принципы и средства, при помощи которых дается заключение о характере и существе дефектов системы без ее разборки и производится прогнозирование ресурса системы.

Техническая диагностика машин представляет систему методов и средств, применяемых при определении технического состояния машины без ее разборки. При помощи технической диагностики можно определять состояния отдельных деталей и сборочных единиц машин, производить поиск дефектов, вызвавших остановку или ненормальную работу машины.

На основе полученных при диагностике данных о характере разрушения деталей и сборочных единиц машины в зависимости от времени ее работы техническая диагностика позволяет прогнозировать техническое состояние машины на последующий срок работы после диагностирования.

Совокупность средств диагностирования, объекта и исполнителей, действующих по установленным алгоритмам, называется системой диагностирования.

Алгоритм - это совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при диагностировании, т.е. алгоритм устанавливает порядок проведения проверок состояния элементов объекта и правила анализа их результатов. Причем безусловный алгоритм диагностирования устанавливает заранее определенную последовательность проверок, а условный - в зависимости от результатов предыдущих проверок.

Техническое диагностирование - это процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью. Результатом диагностирования служит заключение о техническом состоянии объекта с указанием при необходимости места, вида и причины дефекта.

Диагностирование - один из элементов системы ТО. Основная его цель - достижение максимальной эффективности эксплуатации машин и, в частности, сведение до минимума затрат на их ТО. Для этого дают своевременную и квалифицированную оценку технического состояния машины и разрабатывают рациональные рекомендации по дальнейшему использованию и ремонту сборочных.единиц (обслуживанию, ремонту, дальнейшей эксплуатации без обслуживания, замене сборочных единиц, материалов и т.п.).

Диагностирование проводят как при ТО, так и при ремонте.

При ТО задачи диагностирования заключаются в том, чтобы установить потребность в проведении капитального или текущего ремонта машины или ее сборочных единиц; качество функционирования механизмов и систем машин; перечень работ, которые необходимо выполнить при очередном техническом обслуживании.

При ремонте машин задачи диагностирования сводятся к выявлению сборочных единиц, подлежащих восстановлению, а также оценке качества ремонтных работ. Виды технического диагностирования классифицируют по назначению, периодичности, месту проведения, уровню специализации (табл. 7.1). В зависимости от парка машин диагностирование проводят силами Эксплуатационного предприятия или на специализированных предприятиях технического сервиса.

Диагностирование, как правило, совмещают с проведением работ по ТО. Кроме того, при возникновении отказов машины проводят углубленное диагностирование по заявке оператора.

В последнее время появилась сеть малых предприятий по оказанию услуг технического сервиса машин, в том числе и диагностирования, т.е. диагностирование в этом случае выводится из состава работ по ТО и становится самостоятельной услугой (товаром), которая оказывается по заявке клиента как в период эксплуатации, так и при оценке качества ремонта, остаточной стоимости работ по восстановлению работоспособности и исправности машин, а также при купле и продаже машин, бывших в употреблении.

Работы по диагностированию на эксплуатационном предприятии проводятся в зависимости от размера и состава парка машин на специализированном участке (посту) диагностирования или на участке (посту) ТО. Объектом технической диагностики может быть техническое устройство или его элемент. Простейшим объектом технической диагностики будет кинематическая пара или сопряжение. Однако в класс рассматриваемых объектов может быть включен агрегат любой сложности. Диагностируемый объект можно рассматривать в двух аспектах: с точки зрения структуры и способа функционирования. Каждый из аспектов имеет особенности, описываемые своей системой понятий.

Под структурой системы понимается определенная взаимосвязь, взаиморасположение составных частей (элементов), характеризующих устройство и конструкцию системы.

Параметр - качественная мера, характеризующая свойство системы, элемента или явления, в частности процесса. Значение параметра - количественная мера параметра.

Объективные методы диагностирования дают точную количественную оценку сборочной единицы, машины. Они основаны на использовании как специальных контрольно-диагностических средств (оборудования, приборов, инструмента, приспособлений), так и устанавливаемых непосредственно на машинах или входящих в комплект инструмента машиниста.

Таблица 7.1

Виды диагностирования и области их применения

Объективное диагностирование разделяют на прямое и косвенное

Прямое диагностирование - это процесс определения технического состояния объекта по его структурным параметрам (зазорам в подшипниковых узлах, в клапанном механизме, в верхних и нижних головках шатунов кривошипно-шатунного механизма, биению валов, размерам деталей, доступных для непосредственного измерения, и др.).

Сборочные единицы и машину в целом диагностируют по структурным параметрам с помощью универсальных измерительных приборов: калибров, щупов, масштабной линейки, штангенциркулей, микрометров, зубометров, нормалемеров и др. Это позволяет получать точные результаты. Недостаток такого метода заключается в том, что он во многих случаях требует разборки объекта диагностирования. Последнее значительно увеличивает трудоемкость работ и нарушает приработку сопряженных поверхностей. Поэтому в практике прямое диагностирование, как правило, проводят в тех случаях, когда структурные параметры объекта диагностирования можно замерить без разборки сопряженных поверхностей.

Косвенное диагностирование - это процесс определения фактического состояния объекта диагностирования по косвенным, или, как их называют, диагностическим параметрам.

В качестве косвенных показателей используют изменение параметров рабочих процессов, структурных шумов, содержания продуктов износа в масле, мощности, расхода топлива и др.

Сам процесс диагностирования проводят с помощью манометров, вакуумметров, пьезометров, расходомеров, пневматических калибраторов, дымомеров и различных специальных приборов.

Современный уровень развития технологий горнодобывающих и горноперерабатывающих предприятий предъявляет высокие требования к надежности оборудования, а также эффективной и экономичной его работы. Надежность оборудования базируется на обязательном применении новейших средств, методов контроля и наладки горно-шахтного оборудования (ГШО) и требует комплексного подхода к решению инженерно-технических проблем.

Работоспособность ГШО (т.е. способность удовлетворять заданным техническим характеристикам в течение определенного момента времени) и восстановление его основных характеристик обеспечивается на предприятиях установленной системой технического обслуживания и ремонта (ТОиР).

Согласно ГОСТ 28.001-83 целью системы ТОиР является управление техническим состоянием изделий в течении всего срока их службы (или ресурса до списания), позволяющее обеспечить заданный высокий уровень их готовности к использованию по назначению и работоспособности в процессе эксплуатации при минимальных затратах как времени, так и средств на выполнение технического обслуживания и ремонта изделий.

Усилия системы ТОиР должны быть направлены на повышение коэффициента использования оборудования, который согласно ГОСТ 13377-75 описывается следующим уравнением:

(1.1)

где t сум – наработка в часах; t п и t то - время всех простоев, вызванное необходимостью ремонта и технического обслуживания объекта.

Логично предположить, что для того чтобы повысить K T следует увеличить наработку и уменьшить время простоев оборудования, как в ремонте, так и при техническом обслуживании. В тоже время качество проведенного технического обслуживания может уменьшить количество ремонтов, и соответственно качество проведенного ремонта влияет на продолжительность межремонтного интервала.

Обеспечение успешной работы ГШО в течение длительного периода времени требует аккуратного выбора конструкции оборудования, правильной установки, бережной эксплуатации, возможности диагностирования (наблюдения) за изменениями характеристик через определенное время, и в случае отказа, способностью полностью исследовать причину отказа и принять меры, чтобы предотвратить повторение проблемы. ГШО, которое правильно установлено, динамически сбалансировано, находится на регламентированном фундаменте с допустимой соосностью, обеспечено качественной смазкой, запускается, эксплуатируется и останавливается с требованиями ТУ, а также если эксплуатационный персонал наблюдает за отклонениями параметрических значений, обычно никогда не испытывает аварийных отказов.

Во время проведения выездного обслуживания специалисты технического сервиса компании «Балтех» не раз сталкивались с ситуацией, что часто горно-шахтное оборудование эксплуатируется не в расчетном режиме, с менее эффективным кпд, или установлено на неустойчивых опорных плитах, или работает в условиях не допустимой расцентровки валов, или, будучи смазанное на ремонтном заводе, больше не смазывается, пока не заклинит подшипники, и как следствие, по результатам вибрационного анализа очень частый дефект «ослабление опор». Согласно концепции «Надежное оборудование» (разработчик компания «Балтех», г.Санкт-Петербург) при эксплуатационных и сервисных (ремонтных) работах ГШО должен соблюдаться принцип международных систем качества P-D-C-A «ПЛАНИРУЙ-ДЕЛАЙ-ПРОВЕРЯЙ-АНАЛИЗИРУЙ». Согласно данной концепции всегда необходимо найти и проанализировать причину отказа, принять необходимые меры не только по ее локализации с помощью средств функциональной и тестовой диагностики, но и спланировать превентивные мероприятия (указ на слабые технические стороны разработчику или технологии ремонта собственного подразделения), чтобы в следующие периоды эксплуатации ГШО эта «болезнь» не повторилась. Таким образом коэффициент надежности оборудования может не только поддерживаться на уровне заложенном при проектировании разработчиком (производителем), но и повышаться за время эксплуатации машин и механизмов, что приводит к повышению эксплуатационной рентабельности. В учебном центре «Балтех» под каждый вид оборудования разработаны отдельные концептуальные программы начиная с расчета экономической целесообразности внедрения методов параметрической диагностики, подбора функциональных приборов и диагностических систем, и заканчивая поставкой с обучением на предприятии данной отрасли. Мировой опыт показывает, что существует всего несколько форм технического обслуживания. В каждой отрасли процентное соотношение отличается в зависимости от специфики и технологий.

Пять подходов к обслуживанию ГШО

Если Вы достаточно долго работаете в промышленности, то, возможно, наблюдали все различные формы технического обслуживания. Способы работы обслуживающих или ремонтных подразделенй, обычно относятся к пяти различным категориям:

1. Реактивное (реагирующее) профилактическое обслуживание (РПО);
2. Обслуживание по регламенту или планово-профилактическое обслуживание (ППР);
3. Обслуживание по фактическому техническому состоянию (ОФС);
4. Проактивное или предотвращающее обслуживание (ПАО);
5. Концепция «НадО:2010» (комбинированная концепция надежности оборудования)

Принципиальное значение конечной стоимости затрат на производство работ связанных ТОиР связано с выбором формы организации ситемы ТОиР.

• Реактивное (реагирующее) профилактическое обслуживание (РПО).

Форма технического обслуживания при которой ремонт и/или замена узла (агрегата, машины и т.д.) производится только после выхода его из строя (отказа), либо полной выработки ресурса. Данная форма технического обслуживания может быть применима только для дешевого вспомогательного оборудования при наличии его резервирования. Иногда эту форму называют «агрегатированием», т.к. меняется полностью агрегат (например насос экскаватора ЭКГ-10, или привод-электродвигатель).

Достоинством данного метода является то, что до наступления отказа оборудования не требуется вложения средств на саму систему ТОиР, недостатком – что эта «мнимая» экономия может привести к колоссальному по времени внеплановому простою оборудования вследствие его внезапного отказа и чрезмерно высокой стоимости непосредственно самого ремонта, тем более возможности ремонтного подразделения ограничены.

• Обслуживание по регламенту (ППР).

Цель проведения обслуживания по регламенту или, по-другому, планово-предупредительных работ (ППР), в исключении числа отказов оборудования путем проведения периодического профилактического технического обслуживания и плановых ремонтов.

В основе этой стратегии заложен следующий принцип: используя статистические данные истории отказов аналогичного оборудования и принципов развития определенных процессов износа отдельных его узлов в зависимости от фактической наработки, устанавливают такой срок эксплуатации оборудования, при котором вероятность безотказной работы будет достаточно высокой (например, 98%), подразумевая малую вероятность интенсивного износа и отказа оборудования. Этот срок называют межремонтным интервалом и жестко привязывают к календарному план-графику производства, с таким расчетом, чтобы проводить необходимые ППР без ущерба технологическому процессу самого производства. Считается, что дефектация определенного узла машины с целью определения необходимости его ремонта либо замены по окончании фиксированного межремонтного интервала, существенно снижает вероятность его отказа.

Однако на практике эти принципы не всегда работают. В реальных условиях строгая линейная зависимость между наработкой на отказ или сроком эксплуатации и техническим состоянием механизма существует только при наличии исключительно либо химической коррозии, либо механической эрозии и износа, либо усталостного износа.

Остаточный ресурс механизма не должен определятся только временем его эксплуатации. Бесспорно, что время эксплуатации оказывает влияние на техническое состояние механизма, но время не единственный фактор, определяющий его остаточный ресурс, а часто даже малозначительный. Каждый механизм состоит из целой гаммы допусков: проектно-конструкторских, производственно-технологических, допусков на комплектацию, допусков на пуско-наладочные, эксплуатационные и ремонтно-профилактические работы, которые также выполняются специалистами разных квалификаций. Как следствие, на практике не существует двух совершенно одинаковых механизмов и не может быть абсолютно одинаковых процессов их эксплуатации. Наиболее значимыми факторами (вопросами), оказывающие влияние на эксплуатационные характеристики промышленного оборудования являются:

• где, когда и как оборудование было изготовлено?
• при каких условиях оборудование хранилось?
• как оно транспортировалось?
• как осуществлялся его монтаж?
• при каких условиях оно эксплуатировалось?
• какова была квалификация и техническое оснащение обслуживающего персонала?
• каково было содержание и качество последовательно произведенных ремонтов?, и т.д.;

Важно всегда помнить и о том, что остаточный ресурс любого исправного механизма не обоснованно подвергшегося вмешательству сокращается по причине нарушения качества кинематических взаимосвязей в его узлах, достигнутое естественной приработкой сопрягаемых узлов и деталей в процессе эксплуатации. Это есть самый существенный недостаток системы ППР. Чем более высокотехнологичен механизм, тем больший урон ему наносят необоснованные ревизии.

Несмотря на все вышесказанное, система ППР остается наиболее популярной среди предприятий горнодобывающей промышленности. Причины этому различны:

• Практический опыт использования системы ППР показал значительное снижение эксплуатационных затрат по сравнению с системой РПО (по разным источникам от 15 до 40%).
• Система ППР хорошо развита, отработана, имеет хорошую методологическую основу и позволяет поддерживать заданный уровень исправности и работоспособности оборудования.
• Отсутствие четкого представления у руководителей предприятий о более прогрессивных системах ТОиР, усугубленная нехваткой квалифицированного персонала ремонтных служб и технического аппаратно-инструментального обеспечения для производства работ по фактическому техническому состоянию оборудования.

Однако самой важной причиной является то, что система ППР устраивает как изготовителя оборудования, так и персонал эксплуатирующей его организации.

Изготовитель (дистрибьютор), представляющий гарантию на произведенное (поставленное) им оборудование, предоставляет пакет инструкций обязывающий производить регламентированный ППР в зависимости от его наработки, тем самым страхуясь, в том числе, и от своих ошибок, что дает ему возможность отказать в гарантии, если оборудование не было подвергнуто требуемому техническому обслуживанию.

Изготовитель также имеет право отказать в гарантии, если усомниться в качестве произведенных работ. Несмотря на то, что в руководящих документах (РД) прописан перечень необходимых работ по поддержанию исправности оборудования, у предприятия-эксплуатационщика может не быть специалиста требуемой квалификации, опыта и требуемого инструмента для их проведения.

Более того, изготовитель ГШО, являясь прекрасно осведомленным о характере его эксплуатации, зачастую требует настолько идеальных условий, выполнение которых на практике весьма затруднительно или практически невозможно, невыполнение которых обязывает эксплуатационщика проводить все новый и новый ряд профилактических работ.

У ремонтного подразделения несколько иной принцип: «мы сделали то, что предписано», можно еще добавить «как смогли, и чем смогли». Очень часто никаких претензий к ним не должно, так как они действительно производят ремонт современного оборудования по ремонтной технологии отстающей на много лет. Технические аудиты компании «Балтех», проведенные на предприятиях в различных регионах России и СНГ за последние два года показали, что приборная и инструментальная база улучшается, иногда необдуманно и даже с избытком, но проблема обученных кадров и качественной технологии ремонта нет. Сервисные организации пока осуществляют в большинстве случаев только поставку запасных частей, а на импортное оборудование с большой задержкой.

К тому же система ППР весьма затратная форма технического обслуживания, так как в большинстве случаев стимулируется сдельной системой оплаты труда по принципу «больше ремонта – больше оплата». Следовательно, как непосредственные исполнители, так и их руководители заинтересованы в большем объеме ремонтных работ, что существенно затрудняет интеграцию новых подходов к системе ТОиР.

С приходом рыночной экономики и появлением собственников ситуация начинает меняться. Взвесив все «за» и «против» руководители предприятий начинают искать пути снижения эксплуатационных затрат, понимая что величина этих затрат должна быть обоснована и технически, и экономически.

• Обслуживание по фактическому состоянию (ОФС).

В 90-х гг. прошлого столетия произошел качественный скачок в развитии микропроцессорной техники, позволивший создавать аппаратные средства и программы позволяющие производить не только мониторинг технического состояния оборудования, но и осуществлять диагностику и прогнозировать тенденции его изменения. Это позволило создать качественно новую систему ТОиР – систему обслуживания по фактическому техническому состоянию.

Основная идея системы ТОиР по ОФС состоит в том, что техническое обслуживание базируется не только на зависимости сколько механизм проработал, но и с учетом его реального технического состояния, другими словами ремонту подвергаются только те узлы, которые в действительности требуют оперативного вмешательства.

Естественно возникает множество вопросов, первый из которых: «Какие параметры ГШО должны контролироваться и по каким критериям выводить в ремонт оборудование?».

Требования к контролируемым параметрам

При ревизиях механизмов определяются так называемые первичные параметры их состояния: дефекты кинематических узлов, рабочих органов, креплений и т.д. Оценка состояния проводится визуально или с использованием каких-либо инструментальных (диагностических) средств и представляется, в целом, достаточно надежной. Хотя, как уже говорилось выше, далеко не все даже важные для технического состояния механизма первичные параметры (например, динамический дисбаланс ротора, расцентровка) могут быть определены методом ревизии.

При стратегии ОФС, которая предполагает оценку технического состояния механизма без ревизии, на эксплуатационных режимах, речь, естественно, идет о контроле по вторичным параметрам и поэтому вполне логично, что эти параметры должны удовлетворять определённым требованиям. Требования к ним должны быть сформулированы следующим образом:

1. контролируемые параметры должны иметь однозначную количественную взаимосвязь с первичными параметрами технического состояния;
2. измерение параметров должно обеспечиваться по возможности простыми, портативными или стационарными техническими средствами, не требующими специальной квалификации персонала;
3. технические средства должны быть метрологически аттестованы согласно ГОСТам и методикам;
4. диапазон изменения контролируемых параметров в процессе работы механизма от состояния “отлично” до состояния “недопустимо” должен быть достаточно большим (параметр должен меняться не менее, чем в 5-10 раз согласно стандарту IORS:2010) для своевременного выявления зарождающихся дефектов и достоверного прогнозирования остаточного ресурса механизма;
5. стоимость выполнения работ по контролю вторичных параметров и время их выполнения должны быть существенно ниже, чем при ревизии механизмов;
6. достоверность контроля по вторичным параметрам должна быть не ниже 80 %;
7. параметры контроля должны быть по возможности универсальны для диагностики одинаковых дефектов однотипного оборудования или его узлов.

Изложенный перечень не является исчерпывающим и может дополняться другими требованиями в зависимости от конкретных особенностей ГШО и тех дефектов, которые в нём могут появляться, но применение требований перечисленных выше, на наш взгляд, является обязательным.

Основы технологии ОФС

Коренное отличие технологии ОФС от ППР состоит в том, что ППР основывается только на времени эксплуатации ГШО, а ОФС учитывает всю совокупность факторов, определяющих его эксплуатационный ресурс. Причём происходит это автоматически, поскольку какие бы факторы и в какой комбинации в каждом конкретном случае не воздействовали на ГШО, мы наблюдаем совокупную реакцию на эти воздействия по изменению выбранных критериев и параметров. А они, как уже говорилось выше, в силу своей высокой информативности и чувствительности обязательно отразят происходящие с оборудованием перемены. В последующем, если это необходимо, соответствующей обработкой и анализом параметров всегда можно определиться и с реальной причиной, вызывающей данные изменения: дефекты его изготовления, или монтажа, или наладки, или это процессы естественного износа узлов и деталей. При этом появляется возможность не только контролировать состояние ГШО, но и определять реальные причины происходящих изменений в каждой конкретной ситуации, а, значит и принимать вполне обоснованные решения по их устранению в дальнейшем. Это существенное достоинство технологии ОФС.

Ещё одним преимуществом технологии ОФС является то, что используемые при этом технические средства, как правило, позволяют не только производить измерения и контролировать состояние оборудования, но и обеспечивают решение задач по оперативной наладке механизмов в процессе эксплуатации. В первую очередь это касается центровки, динамической балансировки роторов, лазерной выверки геометрии ГШО. Таким образом, при технологии ОФС существенно изменяется сам цикл работ при эксплуатации оборудования. При технологии ППР эксплуатационный цикл (рис. 1), представляет собой непрерывное чередование двух фаз: РАБОТА/ТО или РЕМОНТ, при этом в любой момент цикла может вклиниться поломка механизма со всеми вытекающими последствиями.

Рис. 1 Технология обслуживания «по регламенту»

При технологии ОФС (рис.2), в составе цикла появляются совершенно новые фазы, коренным образом изменяющие саму идеологию эксплуатации ГШО.

Рис. 2 Технология обслуживания «по состоянию»

Основой такого вида ТО является техническое диагностирование (ТД) и прогнозирование состояния ГШО. С помощью средств ТД проводят непрерывный или периодический контроль параметров состояния. Прогнозирование выполняют при непрерывном контроле для определения времени, в течение которого сохранится работоспособное состояние, а при периодическом контроле – для определения момента времени следующего контроля.

Результаты диагностирования и контроля – основа для принятия решений о необходимости ТО, времени его проведения и объеме, а также о времени проведения очередного контроля технического состояния.

Схема взаимодействия показана на рисунке:

Реализация ТО по состоянию связана с затратами на диагностирование и прогнозирование, поэтому применять такой вид ТО целесообразно, когда экономические затраты не являются определяющими (оборудование первой группы надежности) или когда этот метод экономически более выгоден. Одним из условий применения метода является также преобладание у данного вида оборудования постепенных и предупреждаемых отказов над внезапными.

Необходимые условия применения ОФС:

• экономическая целесообразность;
• наличие диагностической (приборной и инструментальной) базы;
• методики определения ТС и его прогнозирования;
• наличие соответствующего программного обеспечения;
• квалифицированный (обученный) персонал;
• контролепригодность оборудования;

В практике контроля технического состояния ГШО применяют следующие системы технической диагностики и неразрушающего контроля (ТД и НК):

Ключевым вопросом эффективности применения ТО по состоянию является задача выбора стратегии диагностирования и назначении допустимых уровней и параметров. Существуют несколько вариантов стратегии, зависящие от особенностей поведения параметров оборудования, возможности прогнозирования и применяемых систем ТД и НК.

Важным элементом системы ТО по состоянию является служба технической диагностики или надежности оборудования (НадО:2010). В ее задачи входит выполнение плановых обследований оборудования, заявок на внеплановое диагностирование, участие в приемке оборудования из ремонта (выходной контроль), а также выдача рекомендаций по предотвращению дальнейших отказов по результатам проведенного анализа. Необходимо обеспечить достаточный статус службы, весомость ее рекомендаций для всех технических руководителей данного предприятия. Сотрудники службы должны быть обучены применению средствам диагностики и выявлению достоверных результатов по международному стандарту IORS:2010 (Надежные стандарты, надежность организации).

Прогнозирование технического состояния (ТС) является наиболее эффективным методом повышения эксплуатационной надежности ГШО путем своевременного проведения мероприятий по ТОиР. Прогнозирование позволяет предупреждать как постепенные отказы, так и внезапные. Обычно в практических применениях прогнозирования ТС некоторого объекта выполняют одновременно два прогноза. На короткий интервал времени в оперативных целях планирования использования по назначению, до нескольких дней, а также на интервал от недели до нескольких месяцев с целью планирования технического обслуживания и ремонта.

Прогнозирование представляет собой процесс определения технического состояния объекта на предстоящий интервал времени и оно основано на применении методов экстраполяции явлений на будущее время по известным результатам наблюдений ТС ГШО за предыдущий период.

Прогнозируемыми параметрами могут быть:

• эксплуатационные параметры, измеряемые штатными приборами автоматической системы управления технологическим процессом (АСУ ТП), при этом применяется функциональная диагностика без вывода оборудования из эксплуатации;
• параметры технического состояния, измеряемые переносными приборами с остановкой оборудования и/или частичной разборкой ГШО.

В зависимости от используемого математического аппарата различают следующие основные направления прогнозирования:

• экспертные оценки , когда мнения экспертов о будущем состоянии оборудования собирают путем опроса или анкетирования, обрабатывают и получают прогноз.
• аналитическое , когда в результате прогнозирования определяется величина контролируемого параметра (параметров), характеризующего ТС ГШО во времени;
• вероятностное , когда в результате прогнозирования определяется вероятность выхода (невыхода) параметра (параметров) ТС за допустимые пределы;
• статистическая классификация (распознавание образов), когда в результате прогнозирования определяется класс диагностируемого объекта по критерию работоспособности.

На практике исходными данными для проведения прогнозирования по любому из методов является история измерения параметров во времени. Если интервалы между измерениями равны, то такой ряд измерений называют временным. Некоторые методы прогнозирования требуют, чтобы ряд был именно временным – без пропусков значений с одинаковыми интервалами времени.

Большинство факторов, влияющих на надежность ГШО, являются случайными, поэтому многие параметры надежности носят вероятностный характер и для их определения используется математический аппарат теории вероятностей и математической статистики.

Выполняемые работы:

• Сбор данных по имеющейся инфраструктуре средств ТД и НК, состоянии нормативной базы, производственной культуры предприятия;
• Анализ экономической целесообразности применения метода для групп оборудования А, В;
• Рекомендации по выбору параметров ТОиР по состоянию:
  1. Номенклатура обследуемого оборудования;
  2. Периодичность контроля;
• Организационное обеспечение, создание или реорганизация службы НадО:2010;
• Выбор средств ТД и НК, методов прогнозирования технического состояния ГШО;
• Реализация технологии ТО по состоянию с применением средств ТД и НК в АСУ;
• Анализ результатов применения рекомендаций, корректировка (6-12 месяцев).

Параллельно с работой ГШО с определенной периодичностью (обычно достаточно это сделать 1 раз в месяц) осуществляется контроль текущего технического состояния механизма по измерению соответствующих параметров. Анализ этих параметров во времени позволяет отслеживать реальную динамику происходящих изменений и обоснованно прогнозировать сроки и содержание наладочных работ, ТО и ремонтов. Введение операций контроля и, при необходимости, наладки, позволяет существенно улучшать качественное состояние механизмов после прохождения ремонта.

При этом необходимо понимать, что проведение любого, даже капитального ремонта ГШО, ни в коей мере не гарантирует, что все проблемы решены и его можно смело эксплуатировать без всяких ограничений. Только послеремонтный (выходной) контроль даёт объективную картину о действительном состоянии механизма. После ремонта виброактивность механизма может действительно существенно снизиться, но также может не измениться или даже возрасти. Специалистами компании «Балтех» были выработаны практические критерии по выходному контролю. Было выявлено, что если вибрация по результатом спектрального анализа в течение 48 часов после ремонта ГШО не увеличилась более чем на 2 дБ или понизилась относительно первого контурного обследования, то оборудование пройдет нормальный период приработки и будет долго работать. Естественно, что причина может быть в качестве ремонта (дефектные узлы, плохой монтаж и т. д.), но очень часто такое происходит и тогда, когда никаких претензий по ремонту нет. И в этом нет ничего мистического или необъяснимого. Дело в том, что любой механизм, например небольшой насос, на самом деле в динамике (т.е. при работе) представляет собой сложную колебательную систему, поведение которой зависит от множества факторов (например, гидродинамики). Поэтому послеремонтный (выходной) контроль и, при необходимости, наладка, являются важнейшей фазой технологии ОФС, гарантирующей продление эксплуатационного ресурса оборудования.

Ещё одно достоинство технологии ОФС состоит в том, что в настоящее время в большинстве случаев производители измерительной аппаратуры предлагают предприятиям горнодобывающей и горноперерабатывающей отрасли не только измерительные приборы, методики, но и соответствующее программное обеспечение по автоматизированному ведению компьютерных баз данных измерений, что существенно упрощает процедуру анализа, ведения баз данных и расширяет возможности пользователя по достоверному прогнозированию остаточного ресурса ГШО, сроков и объемов технического обслуживания и ремонта.

Итак, в чём же основные достоинства технологии ОФС?

Достоинства технологии ОФС

Переход на технологию обслуживания ГШО «по состоянию» позволяет:

• контролировать реальное текущее техническое состояние оборудования и качество их ремонта;
• уменьшить финансовые и трудовые затраты при эксплуатации оборудования;
• продлить межремонтный период и срок службы механизмов;
• сократить потребность в запасных частях, материалах и оборудовании;
• избавиться от «внезапных» поломок механизмов и остановок производства;
• планировать сроки и содержание технического обслуживания и ремонта;
• повысить общую культуру производства и квалификацию персонала.

В заключение этой части статьи хотелось бы ещё раз предостеречь руководителей предприятий от догматизма как в отношении технологии ППР, так и в отношении технологии ОФС. Реально, на практике технология ОФС всегда представляет собой комплексную технологию, включающую в себя как элементы контроля, диагностики и наладки по вторичным параметрам, так и процедуры ревизий и обслуживания «по регламенту». Особенно важно понимание всех руководителей технических подразделений, что нельзя перейти на «модное» в последние годы ОФС за короткий срок без оснащенных и квалифицированных кадров, имеющих большой опыт работы по системе ППР.

• Проактивное или предотвращающее обслуживание (ПАО)

Эта форма технического обслуживания использует все методы прогнозирующего и профилактического обслуживания, оговоренные выше, совместно с анализом коренных причин отказа, чтобы не только обнаруживать и точно определять возникающие проблемы, но и гарантировать, что выполнена надлежащая установка и проведены наилучшие методы ремонта, включая потенциальное повышение надежности или изменение конструкции оборудования, чтобы избежать или устранить повторение проблемы (например, плазмонапыление шеек валов и отдельных деталей, использование гидрогаек, съемников и индукционных нагревателей подшипников). Проведенные исследования показали, что затраты при таком способе работы составляют приблизительно 240руб на 1КВт в год. Преимущества данного подхода в том, что он прекрасно работает, если персонал имеет достаточно знаний, навыков, и времени, чтобы выполнять все заданные действия. Как и в программе, основанной на прогнозирующем обслуживании (ОФС), ремонт оборудования может быть намечен поэтапно, но при этом дополнительные мероприятия должны быть сделаны, чтобы обеспечить усовершенствования для снижения или устранения повторного появления потенциальных проблем. Итак, ремонт ГШО может быть намечен постепенным способом, и это дает Вам некоторое время на выполнение мероприятий по закупке материалов, необходимых для ремонта, что уменьшает потребность в большом количестве запасных частей. Так как техническое обслуживание и ремонт выполняется только когда это необходимо, и проведены меры для полного исследования причин отказа, а затем определены способы повышения надежности машин на основании проведенного анализа причин, то может иметь место существенное увеличение экономической эффективности и производительности ГШО. В мировой практике технического обслуживания это самая распространенная форма ТОиР, к сожалению нам известны небольшая часть российских предприятий, работающих по данной концепции. В основном это предприятия с иностранным капиталом и системой управления.

Этот метод требует очень хорошо подготовленные кадры в профилактических, прогнозирующих, и предотвращающих (проактивных) стилях обслуживания, или привлечения на эти работы высококвалифицированных подрядчиков (субподрядчиков), которые тесно работают с обслуживающим персоналом в стадии анализа коренных причин отказа, а затем оказывают помощь в ремонте и планируют (проектируют) изменения.

Для проведения таких работ обязательно требуется наличие приборов и систем ТД и НК и должным образом обученный персонал. Если организация работает в стиле обслуживания по отказу (реагирующее) или планово-предупредителного ремонта, управление производства и обслуживания должно перестраиваться на новые стратегии, что может быть проблематично, если отдел технического обслуживания (НадО:2010) не оснащается необходимым оборудованием, не проводится практическое внутреннее и внешнее обучение персонала для понимания новых методов, не регламентируется время необходимое для сбора данных, или не разрешается остановка оборудования, когда проблема идентифицирована, не определены процессы и процедуры для проведения анализа отказов оборудования, а также не проводиться модификация отдельных узлов для увеличения надежности всей машины в целом.

Рис.3 Соотношение использования различных форм ТО на передовом и типичном предприятии

Как показывает практика, не существует ни одного предприятия в чистом виде использующего только одну из представленных стратегий управления системой ТОиР. Более того, переход от системы ППР к системе ОФС сопряженный с перестроением всей структуры ТОиР, во многих случаях приводит к обратному эффекту – обратному «скатыванию» на ППР. Причина этого в несогласованности планирования действий отдельных подразделений предприятия, нехватке специально подготовленного персонала и слабом техническом оснащении ремонтных служб.

Сам переход на передовые формы ТО (ОФС и ПАО) невозможен без постановки грамотной службы технической диагностики. Неверно также утверждение, что идея ОФС состоит в устранении отказов оборудования путем выявления имеющихся или развивающихся дефектов только по совокупности виброакустических характеристик. Системы ОФС и ПАО должны базироваться на обязательном использовании целого ряда методов технической диагностики и распознавания технических состояний, которые в сочетании позволяют определить весь спектр дефектов, возникающих в технологическом оборудовании предприятия. Концепция «Надежное оборудование» это концептуальный подход к постановке эффективной системы технического обслуживания и ремонта промышленного оборудования базирующийся на глубоком исследовании, как физических причин его аварийных отказов, так и выявлении пробелов в организационной структуре. Разработанный алгоритм решения проблемы повышения надежности оборудования позволяет гарантировать экономически эффективные результаты, связанные с корректным переходом на концептуальное обслуживание, подходящее данному предприятию.

• Концепция «НадО:2010» (комбинированная концепция надежности оборудования).

После проведенного анализа ТО понятно, что в зависимости от отрасли и специфики предприятия должны использовать в совокупности все формы ТО в разных пропорциях и только в этом случае будет достигнут максимальный экономический эффект. Ниже приведен практический пример первого этапа технического аудита, проведенного на одном из горно-обогатительных комбинатов на Северо-Западе России специалистами компании «Балтех».

За 100% взято 100 единиц динамического оборудования. После аудита было выявлено, что даже новое оборудование, установленное силами РМЗ имеет пониженный начальный коэффициент надежности из-за неправильного проектного технического задания, неправильной транспортировки, плохих и продолжительных условий складского хранения и низкого уровня монтажных работ вентиляционных агрегатов на несоответствующий нормам СНиП фундамент.

Основные этапы концепции

Данная концепция состоит из 6 основных этапов. Каждый из перечисленных ниже этапов основан на решении задач предыдущего уровня с целью наиболее полной его проработки.

Этап 1. Выявление проблемы

Определение проблемы повышения надежности оборудования является основополагающим этапом ее решения. Глубина подхода на данном этапе определяет экономический эффект от внедрения настоящей программы.

Индивидуальный подход к решению проблемы определяется набором инструментов, используемого для ее выявления и исследуемых ключевых моментов.

В качестве инструментов может быть использована комплексная оценка положения проведенная подготовленными техническими аудиторами собственной группы надежности (отдел ТД и НК), либо оценка, проведенная специалистами компании «Балтех».

В качестве исследуемых ключевых моментов может быть произведен профессиональный аудит:

• общего технического состояния оборудования;
• анализ повторяющихся отказов/сбоев работоспособности оборудования;
• уровня технологии средств используемого для технического обслуживания оборудования;
• уровня квалификации штатного персонала или уровень подрядной организации;
• вида используемого на предприятии технического обслуживания
• особых моментов используемого вида технического обслуживания;
• уровня общей эффективности предприятия, включая производительность оборудования, затраты на закупку запчастей и техническое обслуживание;
• общего уровня производственной культуры и наличие системы качества;
• система закупки, транспортировки и складского хранения оборудования и др.

Этап 2. Разбиение проблемы на составляющие

После выявления степени и величины суммарной проблемы повышения надежности оборудования следует произвести разбивку на ее составляющие. Определение составляющих общей проблемы проводится по каждому из исследуемых ключевых моментов.

Результатом данного этапа должно быть выявление слабых мест структуры предприятия в целом (например документирование и паспортизация).

Этап 3. Определение стратегии и план решения проблемы

Стратегия решения проблемы повышения надежности оборудования определяет степень и уровень локализации опасных моментов. Она может быть частичная (удаление только наиболее проблемных аспектов), либо полная (комплексная).

Важно определить что подлежит корректировке: причина или следствие проблемы и/или что устранять в первую очередь.

Стратегия и план решения проблемы определяется предприятием на основе предложения аудиторов отдела ТД и НК.

Этап 4. Выбор надежных средств технических решений и разработка программы повышения квалификации специалистов

Выбор средств технических решений определяется целесообразностью их использования на основе расчета экономического эффекта от их внедрения. При расчете необходимо руководствоваться выбранными критериями и требованиями к уровню надежности 1R, 2R или 3R. Выбор средств технических решений определяется предприятием на основе предложений опытных технических специалистов данного предприятия и концепции, разработанной группой технических аудиторов. Разработка внутреннего стандарта надежности и сертификация по стандарту IORS:2010 должны проходить (рекомендация) на основе процесного подхода 3R (ответственные и полномочия, политика надежности и ресурсы, и др.).

Этап 5. Комплексное решение проблемы

На основе 3 и 4 этапов программы формируется комплексное решение проблемы повышения надежности оборудования. Если предприятие сертифицировано по системе менеджмента качества, то менеджерам отвечающим за качество продукции необходимо сделать коррекцию во внутреннем руководстве по качеству с учетом требований технического подразделения (например: отдела главного механика или главного энергетика).

Внедрение комплексного решения или сертификация по стандарту IORS:2010 происходит при помощи аттестованных по IORS:2010 внутренних или внешних аудиторов.

Этап 6. Контроль результатов внедрения программы

Процесс оценки уровня надежности оборудования, корректировка и внедрение улучшений должно происходить с утвержденной периодичностью не зависимо от достижения поставленного уровня надежности.

Удовлетворенность потребителя (внутренний потребитель оборудования – это технологи) от внедрения программы должно иметь самую важную роль, именно поэтому очень важен контроль, анализ и улучшение результатов по повышению надежности оборудования.

Вся концепция должна внедряться в соответствии с требованиями технического надзора в области экспертизы промышленной безопасности опасных производственных объектов в горнорудной и угольной промышленности, диагностике горно-транспортного, горно-шахтного и обогатительного оборудования.

За основу как мы видим должен быть взят коллектив отдела ТД и НК. Давайте рассмотрим эти понятия подробнее.

Техническая диагностика - это установление и изучение признаков, характеризующих наличие дефектов в машинах (узлах), для предсказания возможных отклонений в режимах их работы. Из определения видно, что процедура изучения (анализа) признаков дефектов должна документироваться всегда. Далее определим основные задачи ТД и основные направления необходимых работ НК и обеспечения надежности.

Основными задачами технической диагностики являются:

• Повышение уровня безопасности оборудования
• Обеспечение надежности работы оборудования
• Сокращение длительности вынужденных (аварийных) простоев
• Сокращение времени ремонтов
• Увеличение межремонтного интервала
• Повышение качества ремонта
• Оптимизация технологического процесса
• Удешевление ремонта (исключение замены исправных деталей, выявление причин дефекта)

Основные направления для определения и изучения признаков, характеризующих проявление и развитие дефектов в узлах и агрегатах машин для предсказания возможных отклонений от нормальных режимов работы методами ТД и НК

Опираясь на основные достижения средств ТД и НК необходимо провести оптимизацию контролируемых параметров по нескольким критериям (например все диагностические и ремонтные данные хранятся в компьютеризированной системе управления системы ТОиР). Надо определить необходимые и достаточные условия по выбору аппаратных средств функциональной и тестовой диагностики в зависимости от выбранных методов прогноза технического состояния ГШО, а также инструментов и форм документов удобных для анализа (например, приборы центровки, динамической балансировки, виброанализаторы, пирометры, тепловизоры, индукционные нагреватели, стенд входного контроля подшипников качения, съемники, стационарные системы контроля работают по регламенту единой автоматизированной базы данных). Необходимо определить пороги для конфигурации глубины развивающих дефектов и установить величину опасной зоны. При этом необходимо понимать различие между мониторингом и диагностикой не зависимо каким видом систем вы будете пользоваться (переносные, стендовые или стационарные).

• сравнение диагностических параметров с пороговыми значениями
• прогноз изменений диагностических параметров

ДИАГНОСТИКА - выявление причин и условий, вызывающих неисправности, и принятие обоснованных решений по их устранению.

• определение вида и величины каждого дефекта
• сравнение величины дефекта с пороговыми значениями
• прогноз развития (выявление остаточного ресурса)

В зависимости от состояния оборудования: нерабочее, частично рабочее (эксплуатация только на нагрузках ниже номинальных) и рабочее, утверждают этапы и виды измерений.

Этапы проведения диагностических измерений

• После монтажа или ремонта;
• После завершения приработки или в процессе эксплуатации;
• После нарушения технологического режима;
• Перед остановкой на ремонт.

Виды диагностических измерений

Диагностические измерения и исследования оборудования можно условно разделить на два вида:

1. Контрольные измерения:
   • текущее,
   • полное,
2. Специальные измерения

На сегодняшний момент одним из основных регламентирующих международных стандартов принятым Росстандартом для определения критериев оценки диагностического (вибрационного) состояния машин и механизмов различных типов является ИСО ГОСТ-10816. Настоящий стандарт является базовым документом для разработки руководств по измерению и оценке вибрации машин. Критерии оценки для машин конкретных типов должны быть установлены в соответствующих отдельных стандартах. В таблице 1 приведены только временные, примерные критерии, которыми можно пользоваться при отсутствии подходящих нормативных документов. По ней можно определить верхние границы зон от А до С (см. 5.3.1), выраженные в средних квадратических значениях виброскорости vrms , мм/с, для машин различных классов:

• Класс 1 - Отдельные части двигателей и машин, соединенные с агрегатом и работающие в обычном для них режиме (серийные электрические моторы мощностью до 15 кВт являются типичными машинами этой категории).
• Класс 2 - Машины средней величины (типовые электромоторы мощностью от 15 до 875 кВт)безспециальных фундаментов, жестко установленные двигатели или машины (до 300 кВт) на специальных фундаментах.
• Класс 3 - Мощные первичные двигатели и другие мощные машины с вращающимися массами, уста­новленные на массивных фундаментах, относительно жестких в направлении измерения вибрации.
• Класс 4 - Мощные первичные двигатели и другие мощные машины с вращающимися массами, уста­новленные на фундаменты, относительно податливые в направлении измерения вибрации (например, турбогенераторы и газовые турбины с выходной мощностью более 10 МВт).

Таблица 1. Примерные границы зон для машин различных классов

Ниже приведены некоторые практические примеры необходимого диагностического оборудования ТД и НК, а также виды представления отчетной информации.

Рис.4 Лазерная система центровки расчитала допустимые значения по несоосности

Рис.5 Термограмма (плохой контакт одной из фаз)

Рис.6 Стенд входного контроля подшипников качения с примером ПО ведения базы данных диагностических признаков дефектации.

Рис.7 Основные причины повышенной вибрации машин

Подводя итоги вышесказанному нельзя не обратить внимание на статистику основных причин повышенной вибрации машин. Из гистограммы на рис.7 видно, что несоосность ГШО, неточности геометрии машин (паралельность, перпендикулярность валов и направляющих), дисбаланс роторов в большинстве случаев может в совокупности достигать 80%. Результаты 10 летней работы проведения диагностических исследований нашими специалистами показал, что данное правило работает независимо от того на каком этапе жизненного цикла находится машинное оборудование (на этапе приработке, этапе работоспособности или этапе развития дефектов).

Очень приятно, что во всех отраслях промышленности работают основные три ключевых фактора определяющих общий успех предприятия:

• общее понимание необходимости процесса преобразований руководителями (постановка задачи и выбор варианта решения технических задач);
• стремление к внедрению новых прогрессивных технологий и современных аппаратных средств;
• желание поддерживать процессы внедрения новых технологий и качественно новой культуры технического обслуживания оборудования и работы в целом.

Хочется пожелать благополучного развития всем отраслевым предприятиям, которое стало возможным благодаря экономическому росту экономики России в последние несколько лет.

В процессе эксплуатации оборудования в результате его износа нарушается предусмотренные конструкцией движения, что приводит к погрешностям обрабатываемых поверхностей. Возможность непосредственной оценки степени износа есть не всегда и для различных групп оборудования используются различные диагностические схемы. Рекомендуется следующая последовательность разработки таких схем.

На первом этапе для каждой группы оборудования (станков) устанавливают измеряемые параметры обрабатываемых изделий, определяющие их качество. Например. для токарных станков такими параметрами являются диаметр обрабатываемой детали. форма ее продольного и поперечного сечений. шероховатость и волнистость поверхности.

На втором этапе разработки диагностической схемы устанавливают основные, наиболее существенные причины отклонений измеряемых параметров изделий от заданных.

На третьем этапе устанавливают сборочные единицы оборудования, техническое состояние которых вызывает отклонение измеряемого параметра.

На четвертом этапе определяют процессы, сопутствующие работе станка (например шумы и вибрации), которые можно использовать для его диагностирования.

На пятом этапе определяют возможность использования известных методов диагностирования, либо необходимость разработки новых. Выбор метода диагностирования производят с учетом следующих требований:

Требуемая точность диагностирования.

Простота и безопасность метода.

Наличие или возможность приобретения необходимой аппаратуры или оборудования.

Результаты диагностирования должны обеспечивать возможность прогнозирования технического состояния оборудования.

Методы диагностирования.

Методы диагностирования классифицируют в зависимости от характера и физической сущности параметров технического состояния объектов. Их подразделяют на 2 группы:

1. Органолептические (субъективные)

2. Инструментальные (объективные).

Субъективные.

Позволяют оценивать техническое состояние объектов с посощью

органов чувств:

Осмотром – выявляют места подтекания топлива, масла и технических жидкостей. определяют их качество по пятну на фильтровальной бумаге, находят трещины на металлоконструкциях и определяют их деформацию. определяют цвет отработанных газов, биение вращающихся частей, натяжение цепных передач и др.

Ослушиванием (в том числе с помощью стетоскопа) – выявляют места и характер стуков, шумов, перебоев в работе двигателя, отказы в трансмиссии и ходовой системе и т.п.

Осязанием – определяют места и степень ненормального нагрева, биения, вибраций деталей, возможность жидкостей и т.п.

Обонянием – выявляют отказ муфты сцепления, течь топлива и др.

Достоинство субъективных методов – низкая трудоемкость и отсутствие средств измерений. Однако этот метод дает только качественные оценки и зависит от опыта и квалификации диагноста.

Объективные.

Инструментальные метода контроля работоспособности основаны на использовании измерительных приборов, стендов и другого оборудования и позволяют количественно определять параметры технического состояния.

По назначению методы диагностирования подразделяются на тестовые, функциональные и ресурсные.

Тестовые – проверка исправности и работоспособности, а также поиск неисправностей. Осуществляемая когда объект не применяется по прямому назначению или тестовые воздействия не мешают нормальному функционированию объекта. При этом на объект диагностирования подается специальное тестовое воздействие.

Функциональные – предназначены для измерения параметров, характеризующих функциональные свойства машин, узлов и агрегатов, при этом на ОД поступают только рабочие воздействия.

Ресурсные – используют для определения остаточного ресурса диагностируемых узлов, агрегатов и машин.

По характеру измерения параметров методы диагностирования машин подразделяются на прямые и косвенные.

Прямые – основаны на непосредственном измерении параметров технического состояния (структурных): зазоров в сопряжениях, размеров деталей, прогиба цепных и ременных передач и др. Эти методы применяют при контроле механизмов и устройств. доступных и удобных для проверки и не требующих разборки (приводные механизмы, ходовая часть, рулевое управление, тормозная система и др.).

Косвенные методы – позволяют определять структурные параметры по диагностическим (косвенным) параметрам с помощью датчиков или диагностических устройств установленных снаружи агрегатов. К косвенным параметрам относятся: давление и температура рабочего тела; расход топлива; масла; вибраций узлов и др.

По физическому принципу выделяют следующие методы диагностирования, каждый из которых контролирует определенный физический процесс (величину):

Энергетический (определение силы и мощности);

Тепловой (температура);

Пневмогидравлический (давление);

Виброакустический (АЧХ);

Спектрографический;

Магнитоэлектрический;

Оптический и др.

Наиболее часто используют следующие методы:

1. Статопараметрический – основан на измерении давления, подачи или расхода рабочей жидкости и позволяет оценивать объемный КПД.

2. Метод амплитудно-фазовых характеристик – основан на анализе волновых процессов изменения давления в папорной и сливной магистрали. Метод используется для оценки работоспособности и локализации неисправности гидропривода.

3. Временной метод также используется для оценки работоспособности гидропривода и основан на изменении параметров движения в заданных режимах (подъем ковша погрузчика или экскаватора от min до max значения).

4. Силовой метод – основан на изменении усилия на рабочем органе, движителя или крюке, для чего используется погрузочные стенды.

5. Метод переходных характеристик – предусматривает анализ неустановившихся режимов работы пневмо- и гидросистем.

6. Виброакустический метод базируется на анализе параметров вибрации и акустических шумов, например ДВС. В процессе эксплуатации из-за нарушения заданных кинематических связей характерных шумов и вибраций изменяется.

7. Тепловой метод основан на оценке распределения температуры по поверхностям сборочных единиц, а также разности температур рабочей жидкости на входе и выходе.

8. Метод анализа ТСМ и рабочих жидкостей предусматривает определение их свойств и состава. Например, интенсивность изнашивания оценивается количеством частиц металла в жидкости.

9. Радиационный метод – основан на ослаблении интенсивности излучения, проходящего через объект диагностирования и позволяет оценить износ деталей и дефектов в них.

10. Электрический метод – предусматривает непосредственное измерение электрических параметров (например, сопротивления проводов системы зажигания ДВС сигналов с датчиков и т.д.).

11. Нефелометрический метод – сравнивает интенсивность 2 световых потоков, один из которых проходит через эталонную жидкость, другой через рабочую, определяя степень загрязненности. Аналогичные фотоэлектрические датчики позволяют оценивать рабочую жидкость в потоке.

12. Фотоэлектрический метод – используется также для измерения линейных и угловых люфтов, а также зазоров в сопряжениях.

13. Для определения структуры, свойств контроля дефектов используют магнитные, вихревые, ультразвуковые методы.

14. Химический анализ – используется для определения качества масла и топлива.

15. Метод контроля проникающими веществами, например люминесцентный.

При выборе того или иного метода измерения диагностического

параметра следует исходить из его вида, диапазона измерения, условий работы или остановки объекта при измерении, доступности технологии измерения и необходимости аппаратуры. при этом диапазон измерений должен обеспечивать регистрации. минимальных и максимальных значений диагностических параметров.

Средства диагностирования.

Система диагностирования представляет собой совокупность средств технического диагностирования, объекта диагностирования и исполнителей.

Средства технической диагностики позволяют оценивать техническое состояние проверяемого объекта. Они включают: программные средства и компьютерную технику для их реализации, эксплуатационную документацию (технологическая пооперационная карта диагностирования, диагностическая карта, структурно-следственная схема поиска неисправности, диагностические матрицы локализации неисправности, схемы и пооперационные карты восстановления работоспособности и др.), технические средства диагностирования (ТСД - приборы, стенды или устройства для определения состояния ОД).

ТСД разделяют на:

- внешние средства, подключаемые только для осуществления процесса диагноза;

- встроенные средства , составляющие с ОД конструктивно единое целое и дающие возможность получать информацию о его состоянии непрерывно.

По степени автоматизации ТСД бывают:

Ручными, управляемыми человеком-оператором;

Автоматизированными работающими с участием человека (включение, выключение, переключение режимов);

Автоматические, работающие без участие человека.

В зависимости от степени подвижности ТСД подразделяются на:

Переносные

Передвижные, монтируются. как правило, на самоходных транспортных средствах.

Стационарные, устанавливаемые на участках д., испытательных и контрольных центрах.

Средства диагностирования на современной технике существенно повышает ее работоспособность.

Основу материальной базы диагностирования составляют диагностические комплекты оборудования, приборов и приспособлений, а также посты и участки диагностирования. Помимо внешних средств диагностирования, в последнее время широкое распространение получают встроенные средства диагностирования машин, которые позволяют диагностировать ее в процессе эксплуатации. Они подразделяются на следующие группы (рис. 1.7.):

Предельные автоматы, прекращающие работу машины (агрегата);

Индикаторы постоянного действия (стрелочные, световые, например указатель давления масла в системе смазки двигателя) или периодического действия (сигнализаторы или приборы визуального наблюдения – уровня топлива, масла, тормозной жидкости);

Накопители информации с выводом на сигнализаторы или с периодическим съемом информации для её последующей обработки в стационарных условиях.

Комбинация встроенных и внешних средств диагностирования позволяет значительно снизить вероятность пропуска отказов и повысить достоверность информации.

Автоматизация процессов диагностирования существенно улучшает основные показатели и характеристики систем диагностирования. В частности, благодаря автоматизации удается значительно сократить время на выдачу диагноза, снизить требования к квалификации операторов-диагностов, в ряде случаев вообще отказаться от их услуг, снизить трудоемкость операций диагностирования, улучшить форму представления результатов диагноза и повысить достоверность его постановки.

Быстрое распространение в 80-х годах XX века сложных электронных систем управления двигателем потребовало новых методов диагностики и диагностического оборудования. Большое количество различных типов электронных блоков управления (ЭБУ) потребовало новых диагностических средств для быстрого доступа к технической информации для каждой машины. Эти средства были разработаны и разделяются на 3 категории:

1. стационарные (стендовые) диагностические системы. Они не подключаются к ЭБУ и независимы от бортовой диагностической системы машины. Они используются для диагностики систем впрыска – зажигания (мотор-тестеры), тормозных систем, подвески и пр.

2. бортовые диагностические средства, которые кодируют обнаруженные неисправности и выводят их на приборный щиток с помощью световой индикации;

3. бортовое диагностическое программное обеспечение, для доступа к которому требуются специальные дополнительные диагностические устройства: диагностические тестеры, скаперы и пр.

В памяти компьютера ЭБУ (регистратора неисправностей) сохраняются как коды постоянных (текущих) неисправностей, так и тех, которые были обнаружены ЭБУ, но в данный момент не проявляются – это непостоянные (однократные) коды. Они и коды постоянных неисправностей называются «кодами ошибок» или «кодами неисправностей».

Датчики.

Датчик – это конструктивно законченное устройство, состоящее из чувствительного элемента и первичного преобразователя. В случае, если в датчике не происходит преобразование сигналов. он включает только чувствительный элемент. В зависимости от типа первичного преобразователя датчики подразделяются на: электрические и неэлектрические . Электрические подразделяют на параметрические (пассивные) и генераторные (активные).

Параметрические датчики преобразуют входное воздействие в изменение внутреннего параметра – сопротивления, емкости, индуктивности, с использованием постороннего источника энергии.

Генераторные датчики сами генерируют ЭДС при воздействии входной величины. Это термопары, индукционные, пьезоэлектрические и др. датчики.

Различные типы первичных преобразователей могут использоваться в датчиках разных физических величин (таб. 3.1). Основными характеристиками датчиков являются: чувствительность, порог чувствительности, предел измерения, инерционность, динамический диапазон измерения и др.

Принцип работы и область применения первичных преобразователей определяют целесообразность их применения при диагностировании:

1. Резистивные, преобразующие линейное или угловое перемещение в электрический сигнал.

2. Тензометрические – используют для измерения малых перемещений и деформаций.

3. Электромагнитные включают:

3.1 Индуктивные – используют изменение индуктивного сопротивления для измерения малых перемещений подвижного якоря.

3.2 В трансформаторных датчиках выходное напряжение изменяется при перемещении или повороте подвижного якоря.

3.3 Магнитоупругие датчики измеряют температуру или усилие за счет измерения магнитной проницаемости ферромагнитных сердечников (пермаллой).

3.4 Магниторезисторные преобразователи используют эффект изменения сопротивления под действием магнитного поля.

3.5 Индукционные преобразователи представляют собой импульсные генераторы.

4. Емкостные, для измерения малых линейных перемещений с точностью до 0,1…0,01 мкм используют изменение зазора между обкладками конденсатора, что приводит к изменению его емкости.

5. Пьезоэлектрические преобразователи позволяют измерять усилия, давления, вибраций и др. за счет пьезоэффекта кристаллов. (кварца, TiBa и др.).

6. Фотоэлектрические преобразователи (фотоэлементы) трансформируют световой поток в электросигнал (лампы. фоторезисторы и фотопробразователи – диоды и генераторы).

7. Преобразователи температуры:

7.1 биметаллические

7.2 дилатометрические – для измерения и регулирования температур в котлах от -60 до +450 о С.

7.3 манометрические преобразуют тепловое изменение объема в изменении давления и перемещение сильфонов и трубок с жидкостью (ацетон, спирт) или газом (N, эфир и др.).

7.4 металлические терморезисторы – очень точные (до 0,001 о С) с диапозоном от -200 до +650 о С (Pt).

7.5 термопары (от -200 до 800 о С).

8. Преобразователи Хома для измерения положения. перемещения, а также давления при смещении постоянного магнита в магнитном поле. где возникают Э.Д.С.

В зависимости от типа системы диагностирования осуществляется подбор средств диагностирования и датчиков информации. При этом особое внимание уделяется стоимости встроенных систем диагностирования или трудоемкости оснащения датчиками разделенных систем (ОД – СД) диагностирования. В последнем случае широко используются накладные датчики с магнитным креплением. Для диагностирования С,Д и ПТ машин серийно выпускаются датчики, но большинство датчиков специально проектируют и производят с учетом конструкций диагностируемых машин. с использованием серийных первичных преобразователей.

Миниатюризация и компьютеризация коснулись и конструкций датчиков. Для обработки микропроцессором сигнал с датчика должен поступать в цифровом виде. поэтому современные датчики выделяют цифровой сигнал или используют аналого-цифровые преобразователи (АЦП). В последнее время создаются интеллектуальные информационные системы типа «датчик ЭВМ», объединяющие датчик с микропроцессором в единое целое.

В настоящее время широко применяются следующие датчики:

1. Датчики положения – потенциометрические датчики угла и пути. Они могут быть однооборотные (угол поворота до 360 о) и многооборотные (до 3600 о) , скорость перемещение до 10 м/с, при длине до 3000 мм., до 20 м/с при ходе до 150мм. Они могут быть контактными и бесконтактными (трансформаторными) к ним относятся и концевые выключатели.

2. Датчики перемещения – используются для измерения зазоров, люфтов и низкочастотных виброперемещений с помощью тензорезисторных, резисторных, индуктивных, индукционных, фотоэлектрических преобразователей. Для бесконтактного измерения перемещений применяют вихретоковые датчики (катушки).

Для измерения углового положения валов, их угловых скоростей и ускорений используется датчики угловых перемещений – угловые индекаторы или энкодеры, например цифровые фотоимпульсные энкодеры, а также фотоимпульсные датчики. Абсолютные энкодеры формирует сигнал в покое и движении, не теряет его при потере питания. Он не подвержен помехам и не требует точной установки вала. Они бывают одно (до 360 о) и многооборотными.

3. Датчики скорости (угловой и линейной) применяют с фотоэлектрическими и магнитно-электрическими (индукционными, вихретоковыми) преобразователями, а также тахогенераторами (постоянного и переменного тока).

4. Датчики ускорений (угловых и линейных) тоже энкодеры измеряющие ускорения до 500д.

5. Датчики давлений в гидро- и пневмоприводах

Манометры и электрические датчики. работающие как в аналоговых, так и в цифровых системах (HART – потока).

6. Датчики расхода в диагностировании:

Переменного перепада давления (с диафрагмами)

Обтекания (с поворотной лопастью)

Тахометрические (турбинные)

Камерные (поршневые, шестеренные …)

Тепловые

Ультразвуковые

7. Датчики температуры – это термопары и термометры сопротивления, а также микропроцессорные датчики с первичным преобразователем – термопарой. При диагностике строительных и дорожных машин применяются кремниевые датчики (чувствительный элемент – кристалл кремния с нанесенными на него пленочными резисторами) для твердых, жидких и газообразных веществ.