АНАЛИЗ ОТКАЗОВ КАК ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ В УСЛОВИЯХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТРАТЕГИИ ОПРАВДАННОГО РИСКА

Ю.А. Шамрай, Е.В. Ошовская, В.А. Сидоров, Н.А. Ченцов

ГОУ ВПО «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ», г. Донецк, ДНР

Аннотация

В статье рассмотрены существующие подходы к анализу отказов как ошибке управления в случае использования стратегии оправданного риска. Существующие на данный момент решения для предотвращения отказов определили цели и задачи исследования.

Формирование информационных потоков данных для принятия решения в условиях использования стратегии оправданного риска предполагает необходимость использования анализа отказов как источника информации для принятия решений в системе технического обслуживания и ремонта при эксплуатации механизмов холодильника МНЛЗ.

В последовательности достижения поставленной цели выделены следующие задачи: определение параметров для характеристики объекта исследования; определение условий эксплуатации и анализ проводимых ремонтов; рассмотрение отказов оборудования как источника информации; обзор методов технического диагностирования гидропривода для получения недостающих данных.

В работе объектом исследования приняты механизмы шагающих балок холодильника МНЛЗ, оснащённые гидроприводом.

Предмет исследования – эксплуатационные параметры надёжности механического оборудования холодильника МНЛЗ.

При введении в эксплуатацию новой машины следует отметить следующие этапы работы:

• этап освоения (приработки), во время которого появляются в большей степени отказы, связанные с ошибками, связанными с управлением и незнанием «характера» машины, ошибками в регулировании, неверной периодичностью осмотров и ремонтов и др.;
• этап повышенного износа механизма связан с ускоренным износом, накоплением усталостных повреждений, появление мест напряжённо-деформированного состояния;
• этап привыкания (адаптация) механизма к условиям эксплуатации во время проведения ремонтов, регулировки, затяжки и др.

В случае если данные периоды пройдены благополучно, то начинается этап долговременной эксплуатации с относительно малым числом отказов, плановыми заменами отдельных составляющих, выделением узких мест в машине и узлах.

На этапе эксплуатации и приработки, при ликвидации первых отказов начинается накопление навыков и опыта, связанного с управлением и использованием данной машины, а также накопление опыта и квалификации работников.

Работоспособность узлов машин определяется внешними факторами: силовым, температурным, воздействием внешней среды, трением. Внутренние факторы, влияющие на работоспособность сопрягаемых узлов: неподвижность сопряжений, взаимное расположение деталей относительно друг друга, состояние узлов трения; равномерное распределение сил; накопление усталостных повреждений.

Поддержание работоспособного состояния оборудования обеспечивается несколькими операциями такими, как: осмотр и очистка устройств, защита от коррозии, смазка и затяжка резьбовых соединений. Ремонтные воздействия, проводимые для восстановления работоспособного состояния оборудования, так же делятся на несколько видов: замена, восстановление (включая наплавку), регулировка. Следует учитывать, что эффективность применения ремонтных операций зависит от их своевременности и различия для устранения конструктивных, производственных и эксплуатационных отказов. Количество указанных факторов и операций ограниченно, следовательно, успешное решение задачи о повышении информативности при управлении рисками возможно.

Элементы механизмов холодильника сортовой МНЛЗ испытывают широкий спектр нагрузок, которые характерны для металлургических машин: циклические силовые и температурные воздействия, отсутствие значительного влияния окружающей среды и вероятность ошибок персонала при управлении и настройке средств автоматизации. Холодильники МНЛЗ [1], [2] обеспечивают охлаждение заготовки в диапазоне температур от 1000°С до 200…300°С за счёт периодического горизонтального перемещения и кантовки. Цикл шагания составляет 20…30 с. Ширина холодильника соответствует возможности укладки мерной длины 12 м, длина должна обеспечить температурный режим охлаждения и составляет 30…40 м. Особые требования к безотказности данного оборудования определяются повышением коэффициента использования МНЛЗ в современных условиях, переходом на разливку длинными сериями (более 100).

Условия работы холодильника МНЛЗ характеризуются следующими факторами:[3].

• силовая нагрузка – умеренная, переменная, без динамических составляющих, периодическая;
• температурные воздействия периодические (соответствуют времени разливки серии) различаются зонами охлаждения: в начале температура составляет около 1000°С, на выходе температура слитков уменьшается до 200…300°С;
• воздействие окружающей среды проявляется при длительных простоях оборудования в виде коррозии при образовании конденсата из-за суточных колебаний температуры;
• в узлах трения преобладает абразивный износ.

Периодическое изменение температуры, неравномерная нагрузка и перекосы в положении металлоконструкций, вибрация трубопроводов приводят к:

• появлению трещин в элементах металлоконструкций;
• разрушению резьбовых соединений;
• повреждениям элементов трубопроводов;
• износу внутренних элементов гидравлических цилиндров.

Поддержание и восстановление работоспособного состояния осуществляется при проведении технического обслуживания и ремонта в ограниченные временные интервалы. Несовпадение выполненных ремонтов и процессов износа приводит к внезапным отказам, нарушению непрерывности технологического процесса и простоям комплекса оборудования электросталеплавильного цеха.

Современная тенденция к увеличению интенсивности производства, снижению времени проводимых ремонтных работ требует поиска решений, обеспечивающих безотказную работу механического оборудования с минимальными затратами. Существуют следующие варианты решения задачи [4]: установка нового оборудования через 5…7 лет работы; выполнение регламентного ремонта; ремонты по фактическому состоянию.

Указанные решения не гарантируют защиту от возникновения внеплановых отказов, в связи с тем, что текущая оценка качества проведенных ремонтов осуществляется на основе результатов стабильности потока отказов. Любой отказ следует рассматривать как ошибку в системе управления работоспособным состоянием технической системы. Для предотвращения внеплановых простоев, аварийных отказов и выявлению их причин появления следует выбрать диапазон данных, которые будут достаточно информативны и содержательны. Сбор данных требует наличия локальной сети информационных носителей разного назначения. При принятии решений о техническом обслуживании или же ремонте машины дополнительным источником информации следует использовать данные технического диагностирования.

Отсутствие в современной структуре ремонтной службы специалистов по анализу отказов, может быть компенсировано наличием экспертных информационно-справочных систем, базирующихся на опыте индивидуальных условий эксплуатации конкретного оборудования и усложняющихся и развивающихся по мере накопления данных о состоянии технической системы. Используемая информация должна дополняться сведениями о причинах появления повреждений и эффективности принятых мер для их устранения.

Для повышения информативности целесообразно применить итоги математического моделирования процессов износа отдельных составляющих и нарушений работоспособного состояния технической системы в целом. Итоги моделирования следует использовать для разработки сценариев развития неисправностей с малым и большим периодом накопления повреждений для устранения риска появления внепланового простоя.

Оценка риска возможна при наличии данных о возможных потерях и приобретениях производства в краткосрочной и длительной перспективе. Обоснованность принимаемых решений должна базироваться на результатах прогнозирования с учётом вероятности и последствий частых, внезапных и единичных отказов. Принимается тезис о том, что катастрофические аварийные отказы являются единичными и выпадают из статистического ряда.

Вывод

Получаемая в настоящее время информация об анализе отказов недостаточна для принятия решений в процессе управления техническим состоянием оборудования. Переменная интенсивность числа отказов при эксплуатации механического оборудования связана с эксплуатационными влияниями на работоспособность металлургических машин и операциями по поддержанию и восстановлению работоспособного состояния ремонтными службами. Следует принимать во внимание изменение свойств материала, взаимодействие и приспосабливаемость узлов механизма к условиям эксплуатации.

Список литературы

1. Ловчиновский, Э.В. Эксплуатационные свойства металлургических машин / Э.В. Ловчиновский: В.С. Вагин. -М.: Металлургия, 1986. - 160с.
2. Артоболевский, И.И. Механизмы в современной технике. В 7 т. Т. 7. Гидравлические и пневматические механизмы / И.И. Артоболевский. – М.: Наука, 1981. - 555 с.
3. Сидоров, В.А. Эксплуатация гидропривода металлургических машин: учебное пособие для вузов / В.А. Сидоров, Е.В. Ошовская, С.А. Бедарев ; ГВУЗ «ДонНТУ». - Донецк: [б.и.], 2015.– 252 с.
4. Повышение информативности при анализе рисков отказов металлургического оборудования / Ю.А. Шамрай и др. //Сборник научных трудов Донбасского государственного технического университета. – 2018. – № 12(55). – С. 63-69с.