Обоснование технического обслуживания и ремонта оборудования для повышения эффективности эксплуатации системы гидротранспорта на горных предприятиях

Современные горно-обогатительные комбинаты (ГОК) включают комплексы машин и оборудования по добыче, переработке, транспортировке полезных ископаемых и их составляющих. Эффективность работы ГОК в значительной мере зависит от функционирования системы гидротранспортирования пульпы (хвостов, шламов и др.). Одним из важных направлений эксплуатации гидротранспортных систем ГОК является задача по обеспечению надежной и безаварийной эксплуатации их линейной части.

Оптимизация, обеспечение надежности и повышение эффективности работы систем гидротранспорта подробно рассматривались в работах: Бородав-кина П.Л., Гочиташвили Т. Ш., Курносова A.M., Джваршеишвили А. Г., Маха-радзе Л.И., Офенгендена Н. Е., Покровской В. Н., Смолдырева А. Е., Докукина В. П., а так же в трудах зарубежных авторов: Гаррисона, Каннского, Льюиса, Марбля, Уилкинсона.

В последние 35−40 лет увеличились затраты на проведение технического обслуживания и ремонта оборудования гидротранспортных систем, идущие на обеспечение возрастающего уровня надежности. При этом отсутствуют современные, соответствующие ГОСТ методики оценки допустимого уровня вероятности отказа оборудования систем гидротранспорта ГОФ с учетом тяжести последствий. Поиск путей минимизации общих расходов на техническое обслуживание, ремонт и устранение последствий отказов, выполненный на основе исследования причин и факторов, приводящих к отказам оборудования ГТС ГОФ, разработка мероприятий по устранению ^ ликвидации последствий, отказов возможны только при наличии научно-обоснованных методик контроля состояния оборудования с учетом условий эксплуатации, что требует дополнительных теоретических и экспериментальных исследований.

Для осуществления более точного учета текущих условий эксплуатации при формировании системы технического обслуживания и ремонта необходимо обосновать интервал следования межремонтных периодов. Это позволит повысить эффективность гидравлического транспортирования хвостов обогащения и снизить количество отказов, с тяжелыми последствиями, оборудования системы гидротранспорта ГОФ.

Цель работы.

Повышение эффективности функционирования системы гидротранспортирования пульпы горно-обогатительных комбинатов.

Идея работы.

Обеспечение эффективных режимов работы гидротранспортных установок достигается своевременным проведением технического обслуживания и ремонта, позволяющим исключать отказы с тяжелыми последствиями.

Научная новизна:

— разработаны принципы создания модели надежности эксплуатации оборудования системы гидротранспорта горных предприятий, выполненной на основе учета вероятности и тяжести последствий отказов;

— установлена закономерность изменения интервала межремонтного периода оборудования ГТС АНОФ-2 от величины средней наработки на отказ и коэффициента тяжести последствий отказов.

Защищаемые научные положения:

1. Для повышения эффективности эксплуатации оборудования систем гидротранспорта горных предприятий, целесообразно использовать разработанную модель надежности эксплуатации оборудования, которая позволяет учитывать причинно-следственные связи вероятности возникновения и тяжести последствий отказов с условиями эксплуатации на основе ранжирования факторов их вызывающих.

2. Предложенный расчетный коэффициент, учитывающий вероятность и тяжесть последствий отказов, оценивает общие затраты на техническое обслуживание, ремонт и устранение последствий отказов оборудования системы гидротранспорта и определяет величину межремонтного периода, соответствующую минимуму общих затрат.

Основные определения.

Авария — опасное техногенное происшествие, создающее на объекте, определенной территории угрозу жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению зданий, сооружений, оборудования и транспортных средств, нарушению производственного и транспортного процесса, а также нанесению ущерба окружающей природной среде (ГОСТ Р 22.0.05−94) [81].

Анализ риска — процесс выявления (идентификации) и оценки опасностей [82].

Анализ риска аварий — процесс идентификации опасностей и оценки риска аварии на опасном производственном объекте для отдельных лиц или групп людей, имущества или окружающей среды [82].

Анализ риска аварий на опасных производственных объектах — систематическое использование всей доступной информации для идентификации опасностей и оценки риска возможных нежелательных событий [82].

Априорное ранжирование факторов — метод выбора наиболее важных факторов, основанный на экспертной оценке.

Безопасность — свойство объекта, заключающееся в способности не допускать таких изменений своих состояний и свойств, а также не вызывать изменений состояний и свойств других, связанных с ним объектов, которые были бы опасны для людей и (или) окружающей среды.

Безопасность гидротехнических сооружений — состояние ГТС, обеспечивающее защиту жизни, здоровья и законных интересов людей, окружающей среды и хозяйственных объектов (или обеспечивающее без аварий) — его работу (эксплуатацию) [81].

Безотказность — вероятность того, что в пределах заданной наработки отказа объекта не возникает. ^.

Вероятность безотказной работы — вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет [33].

Гидросмесь (пульпа) — механическая смесь раздробленного (измельченного) твердого материала (грунта, угля, руд, концентрата, хвостов) с водой [31].

Гидротранспорт (гидравлический транспорт) — технологический процесс перемещения материалов потоком воды [83] (жидкости).

Гидроукладка хвостов — с овокупность технологических операций по складированию хвостов, подаваемых в хранилище гидравлическим транспортом [83].

Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Долговечность должна обеспечивать экономичность, безопасность и длительность работы при предусмотренных перерывах на ремонт [33].

Ежесменное техническое обслуживание — является основным профилактическим мероприятием, которое проводится без остановки технологических процессов, с целью обеспечить надежную работу оборудования ГТС между ремонтами [93].

Зона охранная — полоса местности вокруг хвостохранилища и вдоль трасс пульповодов и водоводов, в пределах которой запрещается ведение работ, нахождение людей и механизмов, неотносящихся к эксплуатации хвостового хозяйства [83].

Идентификация опасностей отказа — процесс выявления и признания, что опасности отказа на производственном объекте существуют, и определения их характеристик [82].

Интенсивность отказов — условие плотности вероятности возникновения отказов неремонтируемого объекта для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возникал [33].

Капитальный ремонт — заключается в полной разборке и дефектации горной машины, в замене или ремонте всех основных узлов, в том числе и базовых (корпус машины, кузов), сборке, регулировке и ее испытании. Плановый капитальный ремонт выполняется специализированными ремонтными предприятиями с периодичностью, установленной технической документацией [57].

Критерии безопасности гидротехнического сооружения— предельные значения количественных и качественных показателей состояния гидротехнического сооружения и условий его эксплуатации, соответствующие допустимому уровню риска аварии гидротехнического сооружения и утвержденные в установленном порядке федеральными органами исполнительной власти, осуществляющими государственный надзор за безопасностью гидротехнических сооружений [81].

Межремонтный период — время работы оборудования между двумя последовательно проводимыми ремонтами [93].

Мониторинг — система наблюдений, оценки, контроля и прогноза состояния и изменения объектов [83].

Надежность — свойство объекта (гидротранспортной системы или её элементов) выполнять заданные функции при сохранении во времени значений эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования, т. е. надежность, характеризует безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. Численная оценка надежность опирается на результаты наблюдений и фактические эксплуатационные показатели [33].

Наработка — продолжительность или объем работы объекта.

Наработка на отказ — отношение наработки ремонтируемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки [33].

Опасность отказа — угроза, возможность причинения ущерба человеку, имуществу и (или) окружающей среде вследствие отказа [82].

Опасные производственные объекты — предприятия" или их цехи, участки, площадки, а также иные производственные объекты на которых:

— используется оборудование, работающее под давлением более 0,07 МПа;

— ведутся горные работы, работы по обогащению полезных ископаемых, а так же работы в подземных условиях [96].

Отказ — нарушение работоспособности объекта, приводящее к вынужденным остановкам. В системе гидротранспорта при выходе из строя одного элемента останавливается работа всей системы, что вызывает необходимость высокой надежности элементов. Отказы могут вызывать длительные простои, разрушения или тяжелый травматизм [33].

Оценка риска аварии — процесс, используемый для определения вероятности (или частоты) и степени тяжести последствий реализации опасностей аварий для здоровья человека, имущества и (или) окружающей природной среды. Оценка риска включает анализ вероятности (или частоты), анализ последствий и их сочетания [82].

Периодическое (профилактическое) техническое обслуживаниевыполняется с учетом, установленных в нормативно-технической документации ГОФ значений наработки или через установленные интервалы времени [93].

Планово-периодический ремонт — все виды ремонта планируются и выполняются в установленные сроки [93].

Повреждение — нарушение исправности объекта или его составных частей вследствие влияния внешних воздействий, превышающих нормативный уровень [33].

Показатель надежности — количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта [22].

Приемлемыйриск аварии — риск, уровень которого допустим и обоснован исходя из социально-экономических соображений. Риск эксплуатации объекта является приемлемым, если ради выгоды, получаемой от эксплуатации объекта, общество готово пойти на этот риск [82].

Пульповод — трубопровод, канал или лоток для транспортирования пульп [83].

Пульповод магистральный — пульповод, проложенный от точки выхода пульпы из здания фабрики (цеха) до хранилища [83].

Пульповод распределительный — пульповод, проложенный в пределах хранилища [83].

Пульпонасосная станция — сооружение, предназначенное для перекачки пульпы [83].

Ранжируемость — систематизация результатов оценки факторов по их важности.

Ремонтный цикл — это наименьший повторяющийся период эксплуатации, в течение которого осуществляются в определенной последовательности установленные виды технического обслуживания и ремонта, предусмотренные системой технического обслуживания и ремонта [93].

Ремонтопригодность — свойство объекта, обеспечивающее возможность предупреждения и обнаружения причин возникновения его отказов и повреждения, а также устранения их последствий путем проведения ремонта и технического обслуживания [33].

Риск аварии — мера опасности, характеризующая возможность возникновения аварии на опасном производственном объекте и тяжесть ее последствий [61].

Система гидравлического складирования хвостов — комплекс, состоящий из накопителя отходов, ГТС и оборотного водоснабжения, включающий насосные станции, пруды-отстойники и аварийные емкости [81].

Система гидротранспорта отходов (хвостов, шламов и др.) — комплекс сооружений и оборудования для гидротранспортирования пульпы отходов (хвостов, шламов и др.) [74].

Система технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) — комплекс организационных и технических мероприятий по обслуживанию, ремонту оборудования [93].

Структура ремонтного цикла — отражает чередование предусмотренных видов ремонта в определенной последовательности через определенные промежутки времени [93].

Текущий ремонт — это минимальный по объему вид ремонта, при котором обеспечивается нормальная эксплуатация изделия до очередного планового ремонта. Во время текущего ремонта устраняются неисправности (заменой или восстановлением) и выполняются регулировки [57].

Техническое обслуживание (ТО) — предназначено для поддержания работоспособности объекта между ремонтами. Как правило, предусматривается ежесменное и периодическое техническое обслуживание [93].

Ущерб от аварии — потери (убытки) в производственной и непроизводственной сфере жизнедеятельности человека, вред окружающей природной среде, причиненные в результате аварии на опасном производственном объекте и исчисляемые в денежном эквиваленте [82].

Фактор — переменная величина, по предположению влияющая на результаты исследования.

Эксплуатационный показатель надежности — показатель надежности, точечная или интервальная оценка которого определяется по данным эксплуатации.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

Изменение характеристик работы оборудования ГТС ГОК во времени приводит к отказам. Для возможности моделирования развития последствий отказов необходимо проведение анализа степени влияния внешних и внутренних факторов на оборудование и ГТС в целом, что в свою очередь позволит определить возникновение предаварийной ситуации, во время проведения работ согласно графику 111 IP, и принять меры по устранению и предупреждению отказов.

4. Методика технического обслуживания и ремонта оборудования системы гидротранспорта на горных предприятиях.

Порядок и структура технического обслуживания горного оборудования [9] зависит от основных рабочих параметров, схемы, системы управления ГТС, а также от вида и особенностей возникающих отказов оборудования ГТС. Основная задача технического обслуживания заключается в обеспечении нормального функционирования ГТС, что достигается проведением профилактических, восстановительных и ремонтных работ [69], а так же определением причин развития износа и необходимости проведения технического обслуживания и ремонта.

4.1 Система технического обслуживания и ремонта оборудования ГТС ГОК.

Рассмотрим второе научное положение, выносимое на защиту.

Предложенный расчетный коэффициент, учитывающий вероятность и тяжесть последствий отказов, оценивает общие затраты на техническое обслуживание, ремонт и устранение последствий отказов оборудования системы гидротранспорта и определяет величину межремонтного периода, соответствующую минимуму общих затрат.

Из опыта эксплуатации ГТС [33] известно, что если изменяются основные параметры подачи пульпы, то это влияет на такие показатели оборудования, как:

— безотказность;

— долговечность;

— ремонтопригодность.

Следует отметить такую особенность организации системы ТО, как контроль над состоянием линейной части трубопровода, проводимый с помощью датчиков и измерительной аппаратуры, что позволяет дистанционно определять места утечек. Что позволяет снижать объемы восстановительных работ, которые во многом зависят от своевременной информации об отказах при проведении мониторинга надежности.

Эксплуатация ГТС в условиях ГОК требует непрерывного контроля над текущим состоянием оборудования (глава 2), что в свою очередь должно обеспечивать:

— рабочее состояние ГТС;

— высокий уровень эффективности эксплуатации ГТС;

— необходимый уровень надежности эксплуатации ГТС.

Для достижения этого требуется обеспечить:

— стабильную работу оборудования и ГТС в целом;

— оптимальную систему ТО и Р ГТС ГОК;

— требуемый уровень квалификации эксплуатирующего (оперативного) персонала ГТС.

Что достигается:

— организацией эксплуатации ГТС снижающей вероятность работы ГТС в нестационарных режимах;

— организацией курсов повышения квалификации, проведением дополнительных инструктажей и соответствием квалификации работника занимаемой должности;

— организацией контроля над рабочими параметрами ГТС, проведением диагностики оборудования и мониторинга надежности с учетом эксплуатации оборудования в заданных условиях;

— выбором оптимальной системы ТО и Р основанной на оценке текущего состояния оборудования ГТС ГОК с учетом тяжести последствий отказов.

Организация эксплуатации ГТС, а так же эксплуатация гидротранспорта в нестационарных режимах рассмотрена в работах Джваршеишвили А. Г., Ма-харадзе Л.И., Покровской В. Н., Докукина В. П., повышение квалификации эксплуатирующего (оперативного) персонала непосредственно на месте работы, вопросы, связанные с проведением мониторинга надежности ГТС рассмотрены в главе 2, поэтому рассмотрим более подробно организацию технического обслуживания оборудования ГТС.

Проведение технического обслуживания необходимо для поддержания работоспособного состояния, предупреждения преждевременного износа деталей, узлов, отказа оборудования.

Техническое обслуживание подразделяется на следующие виды [56]:

— ежемесячное обслуживание;

— ежесуточный осмотр и проверка работоспособности и технического состояния оборудования;

— ежемесячные ремонтные осмотры.

Для планирования сроков ТО, то есть определения межремонтных интервалов, применяются различные методы, которые определяются в зависимости от особенностей рассматриваемого производственного объекта.

Чаще всего расчет параметров системы технического обслуживания и ремонта выполняется на основе определения межремонтного срока работы гидротранспортной системы, по установленным показателям надежности. Рассмотрим данные показателей надежности оборудования ГТС Магнитогорского металлургического комбината (табл. 4.1). Здесь (рис. 4.1) величина межремонтного периода гарантируется надежностью работы основного оборудования [32].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой решена актуальная задача обоснования системы технического обслуживания и ремонта оборудования гидротранспортных установок с учетом последствий отказов, обеспечивающей повышение эффективности функционирования системы гидротранспортирования пульпы горных предприятий.

Учитывая существующие недостатки в процессах эксплуатации гидротранспортных систем, предлагается новый подход к повышению эффективности эксплуатации трубопроводного гидротранспорта. Величина межремонтного периода системы технического обслуживания принимается на основе приемлемой категории вероятности и тяжести последствий отказов оборудования ГТС ГОК. Данный подход позволяет учитывать условия эксплуатации конкретного объекта, а также снизить общие затраты на техническое обслуживание, ремонт и устранение последствий отказов.

Основные научные и практические выводы:

1. Выполнены исследования по определению приемлемой величины вероятности и тяжести последствий отказов оборудования системы гидротранспорта ГОК.

2. Даны рекомендации по предотвращению и снижению класса опасности отказов оборудования ГТС ГОК.

3. Разработана методика формирования стратегии технического обслуживания и ремонта оборудования ГТС АНОФ-2:

— установлена закономерность изменения межремонтного периода системы технического обслуживания оборудования ГТС АНОФ-2 от средней наработки на отказ и коэффициента тяжести последствий отказа;

— рассчитаны приемлемые интервалы значения коэффициента тяжести последствий отказа, на основе результатов полученных при обработке статистической информации аварийных отказов на ГТС АНОФ-2;

— разработана методика, позволяющая управлять величиной межремонтного периода оборудования ГТС на основе учета величины общих затрат на техническое обслуживание, ремонт и ликвидацию последствий отказов;

— определены оптимальные диапазоны параметров технического обслуживания и ремонта линейной части ГТС АНОФ-2.