автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.04, диссертация на тему:Совершенствование теоретических основ и методов технической диагностики, обеспечивающих повышение надежности металлургических машин на стадии эксплуатации

ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЛЕТАЛ 1У РГШЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

СОПШКИН Георгий Викторович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ И МЕТОДОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ, ОБЕСПЕЧИВАЩИХ ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ МАШИН . НА СТАДИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 0b.04.04 "Машты и агрегаты металчургического производства"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Днепропетровск, 1933

Работа выполнена в Донецком ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте

Официальные оппоненты:

д.т.н.,проф. В.И.Большаков, д.т.н.,проф. В.Ы.Синицкий, д.т.н.,проф. М.Я.Бровман

Ведущая организация - Научно-производственное объединение "Чзрметмеханизация" (г.Днепропетровск).

Защита состоится 1993 г. '

в часов на заседании специализированного Совета Д.068.02.02

при Днепропетровском ордена Трудового Красного Знамени металлургического института по адресу: 320635, г.Днепропетровск, проспект Гагарина, дом 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДМеТИ.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного' совет д.т.н.,проф.

Дапко В.К.

0Н11АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность проблемы. Переотройка управления народным хозяйством является наиболее существенным фактором повышения эффективности экономки. Перестроечные процессы предусматривают техническое перевооружение предприятий металлургии путем совершенствования процесса создания новых машин и регионального использования действующих. Известно, что в повышении надежности машин и оборудования, большая роль принадлежит сфере технического обслуживания и ремонта (ТОиР).

В настоящее время только в промышленности на восстановление машин ежегодно расходуется свыше 35 млрд.рублей, число рабочих, занятых в сфере ремонта, в 3-4 раза больше числа рабочих, занятых в производстве новых машин. Для производства запасных частей исполь • зуется 40% станочного парка страны и расходуется четвертая часть • производимого в стране металла.

В металлургической отрасли обиие затраты ресурсов на ТО и Р оборудования за период с 1965 по 1985 годы и прогноз развития этих затрат до 2000 г. характеризуются следующими данными.

За последние двадцать лет затраты ьа обслуживание металлургического оборудования возросли в 4 раза. За период с 1965 по 1985г.г. численность персонала сферы ТО и Р выросла в 1,84 раза при постоянном дефиците кадров. Заработная плата ремонтников выросла за 20 ^ет более, чем в два раза при одновременном незначительном росте производительности труда и ухудшении технического состояния оборудования. К 2000 г. финансовые затраты на обслуживание оборудования могут постигнуть 10 млрд.руб. в год, что в 1,9 раза превысит капитальные вложения и в 4,? раза затраты на новое оборудование. Таким образом, ювшение надежности как создаваемых, так и действувщих машин и зборудования наряду с решением организационно-экономических проблем - едва ли не единственный путь снижения потребности в трудовых рейсах и сокращения финансовых затрат. Все это указывает на чрезвы-1айную актуальность проблемы совершенствования ТО я Р металлургиче-жого оборудования.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что наиболее ра-даональной системой ТО и Р оборудования является система ТО и Р по ;остоянию.

Такие системы, как правило, построены на принципе комплексного :одхода, использующего данные о надежности, средства диагностировали и ЭВМ. Использование теории надежном: обеспечивает интервальную

щенку ресурса деталей, узлов и машин. Основная задача технического диагностирования - ото повышение надежосги машин и механизмов, гарантированное исключение отказов в период эксплуатации за счет раннего выявления неисправностей и дефектов и своевременного их устранения в период ТО и Р. Применение ЭБУ гарантирует сокращение времени обработки и анализа информации об отказах машин; прогнозирование ресурсов деталей, узлов; формирование оптимальных алгоритмов и программ организации системы ТО и Р оборудования по состоянию.

Проблема повышения надежности в таком аспекте поставлена сравнительно недавно, а в металлургии впервые. Отечественные и зарубежные публикации по данной проблеме носят разрозненный характер, требуют систематизации, теоретического и экспериментального обобщения.

Целью работы является разработка единого научного подхода к повышению надежности оборудования на стадии эксплуатации, позволяющего определить закономерности работы и взаимодействия машин (агрегатов) обжимных, листовых и трубных станов, и на его базе разработать теоретические основа проектирования и внедрения методов технической диагностики механизмов и их приводов; сформулировать требования и разработать методические основы функционирования системы ТО и Р металлургического оборудования по состоянию; внедрить полученные результаты в производство. '

Методы исследования. Теоретические исследования проведены с использованием аналитических, численных методов и ЗИЛ. В процессе экспериментальных исследований использовались методы математической отатиотики, термометрии.

Научная новизна работы состоит в разработке комплексного под-, хода к повышению надежности металлургического оборудования на стадии эксплуатации и заключается в следующем:

- разработаны теоретические основы оценки надежности металлургического оборудования, включающего большое число машин,уалов и детадеИ;

- установлены закономерности отказов и взаимодействия машин и механизмов механического оборудования;

- разработан комплекс математических моделей и алгоритмов: расчета параметров системы обслуживания и ремонта оборудования; поиска оптимальных решений эксплуатационных и конструкторских задач;

- определены основные положения проектирования и внедрения системы диагностики металду^гичеокого оборудования; разработанни методические основы и алгоритмы диагностирования машин с использованием переносных оредств диагностирования;

- обоснована возможность замены традиционного метода ШР, основанного

гг.* ш1,одом то■р

На защиту выносятся следующие основные научные результаты, по-иученные в ходе решения поставленной проблемы:

- концепция комплексного подхода к повышению надежности зксплуати-руемого оборудования, основанная на использовании данных о надежности элементов машин (агре^зтов) и средств технической диагностики;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований надежности механического оборудования;.

- алгоритмы и методики расчета оптимальных объемов и сроков выполнения и обеспечения работ по ТО а Р оборудования; ;

■ методика использования показателей надежности при совершенствова-. нии и создании новых машин и устройств;

• основные принципы проектирования и внедрения системы диагностирования оборудования;

■ модели процесса диагностирования машин и механизмов; уточюнна° методика выбора диагностических параметров и средств;

• методические основы системы 10 и Р оборудования по состоянию.

Практическая ценность. Разработанные научные основы внедрены I производство, в том числе в. условиях Донецкого метаглургического авода, комбинатов "Азовстаяь", им.Ильи"в, Харцызского и Волжского рубных заводов, ПО "Завод им.Малышева" и ШШИК1. морского флота, а их базе внедрен комплексный подход повышения надежности зкспяуа-ируеыого металлургического оборудования. Практическое значение езультатов исследовании и разработок состоит в том, что решена аучная проблема перевода системы ТО и Р с регламентного принципа а принцип по техническому состоянию, имеющая важное народнохозяйст-енное значение. Работа выполнена в соответствии с "Комплексной рограммой научно технического прогресса УССР (Основные направления э 2000 г.) АН УССР 1гл.З-4 черная металлургия, гл.5 - "Машянострое-ае" и целевыми научно-техническими программами "Металлоемкость" и !адеаность", планов новой техники металлургических и маишнострои-эльных заводов и комбинатов, в также планов НИР Донецкого политех-веского института.

Основные теоретические выводы работа, составляющие ее научную шизну доведены до конкретных методических разработок и предлоае-!й, которые были использованы:

Министерством металлургии СССР при составлении "Программы работ по диагностике технического состояния металлургического оборудования в отрасли на 1930-1995 г.г.";

Центральным институтом комплексной автоматизации Манприбора при разработке автоматизированной системы управления техническим

обслуживанием и ремонтом (АСУ TÜ и Р) для Оскольского электрометаллургического комбината;

- Всесоюзным научно-исследовательским институтом организации работ в черной металлургии при разработке нового положения по ТО и Р металлургического оборудования.

Внедрение в промышленности рекомендаций диссертационной работы позволило получить экономический эффект в размере 1,983 млн.руб в том числе долевой эффект автора 1,1 млн.рублей.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены на трех Всесоюзных, шести республиканских и краевых конференциях; на шестом Международном симпозиуме по металлургическому машиностроению Германия, 1982. Научно-технических советах Минчермета СССР и УССР, ученых советах и семинарах ДЛИ, ДМеТИ, ДМЗ, "Азовсталь", ХТЗ, ВТЗ, ПО "Завод им.Малышева", Ю&НИШШ морского флота.

Разработки по теме диссертации многократно экспонировались на ВДНХ СССР и УССР.

Публикации. Основное содержание работ опубликовано автором в монографии, 40 публикациях и защищено 13 авторскими свидетельствами на изобретения.

Теоретические и экспериментальные исследования освещены в 112 отчетах m хоздоговорным научно-исследовательским работам.

Объем диссертация. Диссертация содержит 458 страниц текста, -.61 рисунков, 36 табл., список литературы, включающий 289 наименований, приложение на IDO стр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Проблема обеспечения надежности металлургических машин.

В этом разделе проанализирована действующая система технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) металлургического оборудования. Выявлены в процессе обследования оборудования обжимных, яасто вых и трубных станов Украины и России недостатки этой системы. Установлено, что номинальное время их работы меньше нормативного, например, норматив соблюдается только у 12,5? всех блюмингов, 18,1$ - толетолистовых станов. Основными причинами невыполнения нормативов являются- несовершенство методики определения базового показателя - срока службы, который определяется как среднее ари$ме тическ.е значение периодов между ремонтами или заменами деталей.

Фактически срок службы принят постоянной величиной, не зависящей от времени, в действительности для большинства металлургических машин условия эксплуатации и качество изготовления изменяются. Поэтому ресурс деталей по своей природе является случайной функцией времени.

Вторым недостатком ТО и Р является несовершенство ведения технической документации (агрегатных журналов, журналов приемки и сдача смен и др.). Такое положение не позволяет рационально использовать данные об отказах для анализа работа оборудования и организовать устойчивую обратную связь между черной мгталлургией : и машиностроением.

Таким образом, использование системы планово-предупре,";!тель-шпг ремонтных работ не исключает аварии. Более того, вероятность выхода , из строя тшя при этом только увеличивается за счет проведения ревизий (сборки и разборки), нарушавших приработку узлов и -ускорят?": их износ.

Интенсивный рост затрат на ТО и Р металлургического оборудования показал, что экономически не выгодна стратегия проведения ремонтных работ через регулярные заранее запланированные интервалы времени. Необходима стратегия проведения ремоггмы* работ по мере их необходимости в соответствии с техническим состоянием.

Для системы ТО н Р по состоянию приняты данные о фактическом состояний объекта я скорости его изменения во времени, т.е. данные об отказах, показатели надежности. Контроль за техническим состоянием ведется средствами технической диагностики. Если считать, что в процессе эксплуатации техническое состояние изменяется непрерывно, то возможно бесконечное множество состояний. С точки зрения организации ТО и Р по состоянию необходимо знать только некоторые состояния, которые соответствуют допустимым значениям технических параметров, рабочему состоянию, состоянию отказа или гериодачеокого обслуживания. Техническое состояние эксплуатируемого оборудования необходимо описывать как состояние системы, вклю-ча тег комплекс машин и механизмов, причем каждая машина "или механизм состоят из отдельных элементов » деталей и узлов. Такой пол-ход обеспечивает анализ надежности системы по уровням: I) цех -машины; 2) машина - узел, деталь.

По результатам анализа работы машин и агрегатов установлено, что наиболее приемлемой моделью надежности металлургического оборудования является модель сложной системы с периодическим техническим обслуживанием.

Кроме того, в этом разделе рассмотрен один из эффективных вариантов повышения надежности машин - техническая диагностика. Дан анализ состояния работ по разработке и внедрению диагностики в металлургии. Отмечается, что в большинстве случаев технические средства диагностики используются для контроля технологических параметров, при этом, незначительно охватывают контролем состояние мнханического оборудования.- Поэтому для получения информации в целом о машинах всего цеха рекомендуется разработать систему диагностики механического оборудования, используицую нормативные переносков приборы и устройства.

Для оценки структуры и интенсивности потоков информации, циркулирующей в ремонтных службах,проведены исследования информацией-. ной базы ремонтного производства металлургических предприятий. Обоснована необходимость использования ЭВМ для сбора, обработки и хранения информации о техническом состоянии машин и механизмов.

Анализ состояния проблем надежности металлургических машин на стадии эксплуатации показал, что их решение требует комплексного подхода, основанного на использовании данных о надежности элементов машин и агрегатов, средств технической диагностики и ЭВМ.

Комплексный подход к повышению надежности эксплуатируемого оборудования даст возможность решить проблему перевода ТО и Р по состоянию и основан на теоретическом и практическом решении следующих задач: разработки методики изучения сложных объектов; построения модели и алгоритмов диагностирования; разработки технологии ТО и Р оборудования по состоянию,

2. Основные принципы построения модели надежности эксплуатируемого оборудования.

Изложены результаты исследований факторов, влияющих на уровеш надежности. Исследования надежности оборудования обжимных и листовых станов показали, что на обжимном стане 950/900 ДМЗ 59% отказов и 90$ потерь производства приходится на долю манипулятора и рабочих рольгангов рабочих клетей 950. В группе оборудования для резки, правки и отделки 4.8% отказов и 81$ потерь производства приходится на ножницы и конвейер обрези, а в группе транспортного - 27% отказов и 50% потерь - на рольганг за ножницами и рольганги у пил.

К основным недостаткам этих машин относятся несоответствие: прочностных характеристик манипулятора клети 950,.рабочих рольгангов клети 950; условий эксплуатации - рольганг за ножницами Я 2, узла ножей ножниц № 2 и клеймителя И 2\ конструкции резьбовых сое-

динений динамическим и вибрационным условиям нагружения, а также .низкая ремонтопригодность узда ножей ножниц № I, № 2.

Из оборудования рабочих клетей стана 2300 наименее надежными являются предохранительные муфты, на долю которых приходится 88% отказов и 92$ потерь производства. В группе оборудования резки, правки и отделки В0% отказов приходится на дисковые и 95% кромко-крошителыше ножницы. При этом, анализ покэзчвает, что 38,?$ составляют отказы по причине ослабления крепежных соединений; 33,1%-по причине разрушения детали; 2,5% - разрушение крепежных соединений'; 1,155 - нарушение стопорных соединений; 0,91% - по причине износа детали. . .

Анализ надежности отдельных групп оборудования, например рольгангов обжимного цеха ЕМЗ и ДЫЗ дает основание утверждать, что удельный вес отказов составил Св %): редуктора - 5,3; трансмиссионного длинного вала - 7,9; роликов - 12,7; трансмиссионного короткого вяла - 8,8; цилиндрических паразитных шестерен -4,1; вкладышей роликов - 44,9. Наибольшее количество отказов (44,1$) приходится на резьбовые соединения: ослабление болтов - 64%; обрыв болтов - 362..

Отказы редуктора распределяются следующим об пазом: скручивание валов, повреждение то ночного паза - 34,1%; износ вкладышей -14,8?; ослабление болтов на зубчатых муфтах и корпусах подшипников -25%.

Анализ основных видов отказов рабочих рольгангов показывает, что постепенные отказы составляют 62,4%, а внезапные 37,6$.

Экспериментальные данные параметров законов отказов машин и механизмов определены по Донецкому заводу, ММК, "Азовсталь", "Криворожсталь", Коммунарскому комбинату и ХТЗ. Полученные численные значения параметров законов отказов оборудования и отдельных эго групп соответствует экспериментальным данным ВНИИмехчермет по гомплексному исследованию надежности и экспертизе качества обору-тования, выполненные под руководством Я.М.Потапова и А.Ф.Крисанова. Сроме того, эти данные хорошо согласуются с обширным эксперимента льнш материалом по описанию закономерностей изменения реально 1ействутацвх нагрузок металлургического оборудования.

В работах А.Й.Целикова, В.И.Большакова, М.Я.Бровманэ, |.М.Гребеника, А.В.Гордяенко, В.С.Горелика, Ф.К.Иванченко, ..А.Мщенко, С.И.Кожевникова, Л.В.Коновалова, Ю.В.Коновалова, .Н.Кулушкина, А.И.Майорова, Б.А.Морозова, В.Д.Плахтина.П.И.Полухи-а, В.П.Полухина, В.Ф.Потапкйна, В.М.СинЯмКого, В.Я.Седутаа,

А.С.Ткачеико, В.К.Цапко и др. показано, что наиболее часто встречающимися законами распределения нагрузок металлургических машин и механизмов являются нормальный и экспоненциальный. Поэтому для теоретического анализа распределения случайных величин (отказов) использован закон Вейбулла-Гнеденко, хорошо описывающий совокупность этих .двух законов. Выражения для расчета показателей надежности при различных планах наблюдений приняты согласно РД 50-690-89. Известно, что определить параметры закона можно с помощью метода моментов, максимального правдоподобия, наименьших квадратов или графически. Исследования показали, что расчеты-на ЭВМ параметров ¿) и ¿> методом максимального правдоподобия трудоемки и требуют значительных затрат машинного времени. Для устранения этого недостатка, получены аналитические выражения расчета параметров закона методом наименьших квадратов.

Анализ конечных формуя для расчета параметров законов отказов, полученных методами максимального правдоподобия и наименьших квадратов, показывает, что точность в обоих случаях практически одинакова, но количество машинных операций При использовании метода наименьших квадратов снижается на порядок.

Проверка допустимости принятого закона распределения случайных величин осуществляется по критериям согласия Пирсона или Колмогорова.

При проведении вычислений с помощью ЭВМ, связанных с определением показателей надежности, законов распределения случайных величин и в других аналогичных ситуациях, возникает необходимость ввода в программу различных функций, представленных в табличном виде. Это требует использования в программе больших числовых массивов, что увеличивает ее объем и машинное время обработки, а следовательно, уменьшает надежность функционирования. Возникает задача ком- . пактного ввода функций в общем случае о неизвестными, представленными в табличном виде.

Предложен один из методов аппроксимации табличной функции полиномом, позволяющий сократить время обработки больших массивов информации. Для построения полинома используется метод математического моделирования, основанный на планировании эксперимента.

С достаточной точностью большинство используемых функций может быть аппроксимировано полиномом второго порядка: п *? Л7

О(Х) -- В„ в;; х? Ь Е г; + Е х; /]., ( I ) 4 л/ /«✓

-па

где , в;; , , коэффициенты весомости;

у; , xj ~ перемешше; к - число переменных.

Выполняя операций планирования эксперимента, определены коэффициенты модели, что дало возможность полином записать в виде .

•С £

у = 1,215 + 0,025 X + 0,02^, + 0.06346ЛГ,- 0,06513^-

0,02 У, Х£ , ( 2 )

где Л7 - (£. я - - #Я'ггах ~ ( з )

г '"'Э-Х ' &ё'Т** - ё( 4 )

кодированные значения переменных и ё> ;

р^й/ , ¿X гг>1М1 6 /г> - соответственно максимальные я минимальные значения переменных.

Аппроксимация производится один раз, вне программы и может использоваться и в других программах.

Представление табличной функции аппроксимацией полином второго порядка значительно упрощает программу вычислений; уменьшает исло операций и время машинной обработки. Отклоюния табличных шачений функции и вычисленных при помощи полинома составляют 10-[4$, что вполне приемлемо для практических целей.

Разработана типовая технология сбора я обработки информации о шдежности эксплуатируемого оборудования с использованием ЭВМ. В ¡вязи с этим возникла необходимость решения задач: классификации I кодирования данных об отказах; проектирования документов сбора I обработки информации; проектирования процесса ведения нормативно-¡правочной и оперативной информации; проектирования процесса ксплуатации программного обеспечения.

Типовые проектные решения использованы при разработке и освое-1ЙИ автоматизированных систем учета и анализа отказов механическо-■о оборудования трубо-сварочного цеха № 2 Харцнэского трубного авода, основных цехов Донецкого металлургического завода, Остального электрометаллургического комбината, комбината "Запорожсталь" др.

3. Поиск оптимальных решений эксплуатационных и конструкторских задач

Выполнена расчеты параметров системы обслуживания оборудования рокагного цеха. Систем обслуживания оборудования прокатного цеха

рассматривается как однокаиадьная замкнутая система обслуживания с абсолютным приоритетом.

Вероятностное состояние системы представлено системой дифференциальных уравнений:

£Х "С ' '

+ Лл. &>,< ¿V;

1

* - А 'Л*Р/с (*)+*< Р;-,, о и; +

( 5 )

Ф 0 ♦ • * » 9 *

+ + Л* Яу-г- (*) +

где г • - строки, отражающие заявки, обладающие приоритетом, а 4 - столбцы - не обладающие приоритетом; Ух - интенсивность приоритетных и Лх - не приоритетных заявок; /»V - интенсивность обслуживания приоритетных и - не приоритетных заявок; вероятности состояний.

Вначальный момент система обслуживания свободна. Для интегрирования системы дифференциальных уравнений принимаем следующие условия: при 4 О или I Ц 0, Р»о(0) - I и.Я,- ; (0) - 0, а . , .

{^¿го 0

Задача сводится к отысканию вероятностей Р<^ . Используя метод производящих функций, определены: I) основные параметры системы: число вызовов (отказо^и очередность их устранения; 2) рассчитаны оптимальные нормы обслуживания и численного состава дежурного персонала.

С учетом полученных данных о состоянии оборудования цеха разработан, алгоритм обоснования принятия решений по конструированию машин и совершенствованию их эксплуатации.

Процессы конструирования и эксплуатации металлургического оборудования непрерывно совершенствуются путём логического, экспериментального, математического и машинного (с помощью ЭВМ) поиска достижимого оптимума. При этом детальное опытное исследование поведения эксплуатируемого объекта связано с большими материальными затратами, которые не всегда оправданы, да и выделить доминирующие факторы сложно, а порой и невозможно. Поэтому в работе решена проблема получения необходимых сведений об объекте при минимальном числе опытов. Суть проблемы в следующем. Имеется совокупность машин (узлов, деталей) цеха^ образующих множество . Работоспособное состояние машин определяется показателями Х-/, Х^, Хз , У/, •••»Хт • Л®55 ранжирования показателей используются экспертные или стоимостные оценки. Необходимо из множества А выделить под «ножество В - А машин, требующих принятия технических ро:те«ий для товышения надежности. Алгоритм реализуется следующим образом. Вна-. чале проводим сбор и обработку информации о надежности машин. По каждому показателю надежности определяем функцию выбора, на основании которой проводим предварительный анализ машин. Вычисляем коэффициенты весомости. Коэффициенты значимости показателей рассчитываем по экспертным оценкам. Указанные показатели составляют обобщенную характеристику машины. Сравнивая характеристику машины со федневзвешенной, определяем и радируем машины, требующие принятия )ешений.

В качестве функции выбора по каждому параметру принимается :реднее значение параметра _,

да (Х")] - функция выборе по J -му параметру; Х/^ - значение ^ -го параметра г -го объекта; //«> - общее число объектов.

Для объектов и параметров, удовлетворяющих неравенству

> {У*}^ коэффициент весомости расслаивается по формуле:

Степень согласованности мнений экспертов рассчитывается при эмоии коэффициента конкордацик, который показывает отсутствие =тннх рангов в ранжировке ка.чдсго эксперта и определяется по фор-

- 14 - ^ -JSi--;-Г—- J (8)

где п? - чисдо параметров; и/ - число экспертов; Г/ - сумма рангов, полученных параметрами от одного эксперта.

В качестве коэффициента значимости показателей принимается

значение среднего ранга, вычисленного по формуле: /п

/С,- ' ( 9 )

Обобшмшая характеристика объекта определяется по формуле:

+ + ( 10 )

Средневзвешенная характеристика объекта определяется

л/ trr

/г/ t>s1J**

Принимается решение по каждому объекту: если fil > J£>g , то следует машина (объект) требует принятия технических решений; еоли fit ^ fia ■, то не требуется принятий решений.

Использование статистического метода, основанного на предположении, что отклонение оценок экспертов от истинных происходит в силу случайных причин, дало возможность восстановить это истинной значение с наименьшей погрешностью, согласованностью мнений экспертов, значимости полученных оценок. Степень согласованности указывает на качество результирующей оценки.

Алгоритм опробован для выявления узких мест в оборудовании для реконструкции обжимного цеха ДМЗ, а также в конструкциях отдельных машин: упора для остановки проката; предохранительных муфт; устройство для клеймения проката; устройство для затяжки резьбовых соединений и др.

4. Использование показателей надежности и ЭВМ при планировании работ

В разделе представлен комплекс оптимизационных алгоритмов: планирования ремонтко-профилактических работ; расчета продолжительности текущих и капитальных ремонтов; расчета количества запасных частей. . ■ •

Исходной информацией комплекса алгоритмов являются показатели .надежности: наработка на отказ; вероятность безотказной работы; интенсивность отказов; параметр потока отказов; гамма-процентный срок службы и др., получаемые в результате обработки на ЭВМ данных об отказах.

В комплексе планирование графиков ремонтно-профилактических работ представлено в виде матрицы:

л.п-*'/»..-; /3;

где - трудоемкость работ по машине; /7, т - число строк и

столбцов, равных соответственно количеству машин и плановых работ (ремонтов).

Качество графика оценивается колебаниями суммарной трудоемкости ремонта, которая вычисляется по формуле

7> - £ . (12) /V

Оптимален график, у которого колебания минимальны или не превышают допустимые значения. Решается задача балансировки матрицы, суть ее в следующем. В матрице А с нулевыми и ненулевыми элементами необходимо переставить гак ненулевые элементы внутри строки, чтобы разность между максимальной и минимальной суммой элементов столбцов была минимальна. При этом не должны нарушаться некоторые ограничения на расположение соседних ненулевых элементов каждой строки. Таким образом рассматривается множество матриц размерности содержащих в, 1 -2 строке»^' ненулевых, имеющих равное значение

и $'нулевых элементов матрицы. Обозначим - номер

отолбца, в котором.расположен 51 -й ненулевой элемент г -й строки;

Т> (А) - сумма элементов ] -го столбца; ¿7^' - номер последнего столбца, в котором может находиться первый ненулевой элемент I -й строки; - номер первого столбца, в котором располагается последний ненулевой элемент / -й строки; , - максимальная и минимальная разность между номерам столбцов соседних ненулевых элементов I -й строки.

Считаем, что

где [se~J - целая часть х •

Тогда задача имеет допустимые решения.

Необходимо найти оптимальную матрицу А * , Для которой сумма элементов J -го столбца равна:

(А *) = m ¡s?[та se TUA)-W'S? TÏC*)],}**^; ( 13 ) A <? SI

Выражение (13) вычисляется для множества Si. матриц, удовлетворяющих условиям . ,

_ —7Т~ < 14 )

f; *<)#(*) <я t*"'-

Величины tf и éj* определяются как нижняя и верхняя границы наработки на отказ 7-/ .

Если известны нижняя и верхняя^ границы Т;{4) , то вместо определения А * можно ограничиться определением матрицы

А ' г для которой

и/ '(А) &{A) t WH(A)] . .

A<éSl AÇ-Sl '

где

Г m ох TUA) -A, /V* A,

~ t О - é про7иё«оЛГ es? vyae.

«>7/э<

^ ~С с> - & с-г^у^е.

Для решения задачи использована схема последовательного получения решения с помощью функции предпочтения. Определяется список кандидатов в -й столбце, упорядочивается этот список о помощью функций предпочтения (приоритетов) и закрепляется в нем часть из них так, чтобы Те {А'] ^ р и была минимальна.

Предлагаемый алгоритм опробирован при планировании работ мат-' ричного представления, имеющего нулевые и ненулевые элементы. В частности, в задачах формирование графиков профилактик, ремонтов и диагностирования, в условиях ДМЗ, ПО "Завод им.Малышева".

Наиболее расг.ространешюй задачей ТО и Р является задача оптимизации продолжительности текущих и капитальных ремонтов. Процесс текущего и капитального ремонта охватывает ряд комплексов

работ, каждый из которых содержит множество самых разнообразных •операций, требующих для их выполнения большого количества различных: видов ресурсов. В этих условиях возникает необходимость решения задачи планирования, заключающейся в рациональном распределении имеющихся ресурсов во времени при выполнении этих работ. Цель решения задачи заключается в распределении имеющихся ресурсов

таким образом, чтобы за счет более рационального их использ'ования общая продолжительность выполнения всех работ Ре*-Ъ1) была бы минимальной, т.е. целевая функция имеет вид Л -Г^л/

7*в А-( 15 )

. * ✓ <

где GlJ - трудоемкость г -й работы, выполняемой -м ресурсом.

При распределении ресурсов приняты следующие ограничения:

гг> 6 ¿V ^ ^ V '"<2*, ( 16 )

где - значение ресурса ^ -то вида, используемого при выполнении I -Й работе;

л* и '

где о«; - значения ресурса Л -го вида, используемого при ви-полнении I -й работы в момент времени ¿Г .

Все работы разбиты на отдельные группы, характерными признаками для которых являются: I) возможность выполнения работ одним видом ресурсов (одной ремонтной бригадой, одним краном и др.); 2) еозмояность выполнения работ параллельно во времени.

Процесс распределения.ресурсов длл комплексов работ решен эвристическим методом с геометрической интерпретацией работ в ви~ ле прямоугольников Зе^' , имеющих площадь равную •йу X "¿у , а группу работ как множество прямоугольников . Общая трудоемкость работ каждой группы интерпретирована в виде полосы^ 22 , имеющей ширину £>} , а длину . Таким образом, задача сво-

дится к тому, чтобы в области И> плотно разместить определенное число а? прямоугольников, площади которых в основном не равны между собой, а сами они имеют различную форму.

Сравнение результатов решения задачи планирования капитального ремонта группы рольгангов стана 950/900 сетевым методом и пред-пагаемчм показал, что время выполнения ремонта сократилось на

10-12%, а время решения задачи на ЭВМ - на 20-25$.

Важным элементом функционирования системы ТО и Р по состояний является расчет количества запасных частей. Разработан алгоритм распета среднего расхода запасных частей:

//с/а - Т»л / ( 18 )

где 7ср - средняя наработка до отказа;

Тпл - плановое время работы оборудования. Вероятность того, что не будет простоев из-за нехватки деталей -данного ткпа в запасе, определяется выражением:

4 * Д- Га^Л'/J е / . с 19)

/«о

Задаваясь о( и зная величину V<^o , рассчитываем количество запас-нцх частей по данной детали на планируемый период времени по уравнению

/7ЗУ = /=» « Л^с/О; ( 20 )

где р - полином, определяемый выражением л

Р« 1,215.+ 0,025Jfr + 0,02% + 0,0634^- 0,06513^-0,02^

Х< *(£<>( -*,ts) /o,c>S ; Хл =(s/cp -

Таким образом, пользуясь выражениями (18-20), с достаточной для практической деятельности точностью определяется количество запасных частей для конкретной детали.(узла), наработка до отказа которой подчиняется закону Вейбулла.

Разработанные алгоритмы позволяют оптимизировать: I) годовые объемы ремонтных работ и профилакгик; 2) распределение ресурсов при минимизации времени выполнения текущих и капитальных ремонтов; 3) объем запасных частей, для выполнения ремонтных работ.

5. Основы проектирования системы диагностирования металлургического оборудования

Исследования надежности эксплуатируемого оборудования ряда металлургических предприятий Украины свидетельствуют о тем, что система ТО и Р характеризуется исключительной сложностью. Сложность определяется большим количество элементов и выполняемых

функций машин, высокой степенью взаимосвязи элементов, сложностью алгоритмов выбора тех или иных ремонтных воздействий и большими объемами перерабатываемой информации. Однако из этого большого и сложного многообразия алгоритмов и решений можно выделить: I) набор элементов, из которых могут составляться системы диагностирования (СД), например, подшипники, насосы, редукторы и др.; 2) набор алгоритмов обработки в анализа информации по принятию решения о состоянии элементов и объектов. В таких условиях для решения проблемы наиболее эффективно использование принципа типизации проектных решений. Эффективность от типизации состоит в создании общих классификаторов (точек и объектов), методических материалов, алгоритмов расчетов, управления, адаптации СД на различных предприятиях отрасли.

В работе принят модульный принцип составления типовых решений по проектированию и внедрению СД. Под модулем понимается относительно самостоятельная часть СД, которая определена конкретной задачей, предметом деятельности, единицей времени, местом'в системе и строго установленными условиями применения. В состав СД включены следующие типовые проектные модули (Ш1): I) методика выбора объектов, параметров и средств диагностирования; 2) методика виброакустической диагностики машин и механизмов; 3) ударно-импульсный метод диагностирования; 4) диагностирование гидравлических систем и агрегатов; 5) диагностирование тепловыми методами; 6) диагностирование труб, корпусов, агрегатов, металлических конструкций; 7) комплекс алгоритмов планирования и организации работ по диагностированию.

За исходные данные СД приняты: паспортные данные машины, чертежи, журналы учета отказов, показатели надежности, результаты предпрооктного диагностирования отдельных.машин, ГОСТы.

В работе проведена классификация объектов и параметров диагностирования металлургических машин и агрегатов. Объекты диагностирования представлены девятью группами: I) подшипники качения и скольжения; 2) зубчатые передачи; 3) валы, оси (роторы); 4) корпусные детали (кожухи, футеровки); 5) элементы гидро- и пневмосетей (насосы, клапаны и др.); 6) трубо- и маслопроводы, направляющие, проводки; 7) резьбовые соединения; 8) муфты; 9) машины в целом. Каждая из групп взаимосвязана с видами и причинами отказов, режимами и параметрами диагностирования.

Выбраны и обоснованы параметры, рекомендуемые для включения в ТПМ системы диагностирования эксплуатируемого металлургического

оборудования, а имзняо: виброперемещение; виброскорость; виброускорение; обший уровень вибрации; амплитуда ударного импульса; уровень иума; температура; интенсивность нагрева; давление; утечки; толщина стенки, поверхностный дефект; концентрация продуктов износа в (Р£) рабочих жидкостях; частота вращения; объемный к.п.д. деформации, на пряжения.

Эффективное функционирование СД во многом определяется правильным выбором и обоснованием средств диагностирования (встроенных и переносных). Для особо ответственных машин, аварийные отказы которых приводят к тяжелым последствиям, рекомендуется использовать встроенные системы диагностирования. В других случаях обоснование вида используемых средств рекомендуется осуществлять путам сравнения расчетных значений удельно!} стоимости эксплуатации . объекта для встроенных средств и Я* - переносных:

е ЪоГ* ¿■¿рЗ/ьл'р * + __( 21 )

■¿-рее - Л'Т '

а ¿о/у * о, ИЗ л. -бр *■ /<3 ■ 39 ( 22 )

¿рее - * >

где р - удельно-постоянные расходы (руб/час); £о<5~- затраты на объект к моменту его использования при ремонте (руб.); у -продолжительность ремонта (час); //э<г - средний ресурс (срок службы) объекта (сут.); 3^ - затраты на одну диагностику при использовании переносных средств технической диагностики (руб.); 3с. затраты на встроенную систему диагностики (руб.); р/т - количество элементов оборудования, контролируемых встроенной системой диагностики; £р - средняя часовая ставка оператора-диагноста; - количество операторов-диагностов в бригаде. При $£> < 5 ^ рекомендуются встроенные СД, а если > ^ переносные. Для металлургического оборудования возможно диагностирование о переносными и встроенными системами. Перечень рекомендуемых переносных приборов приведен в приложении к работе. 'Гвким образом, рассмотренный Ш1 включает методические основы: по анализу эксплуатируемых машин, выявлению узлов и деталей, сникающих работоспособность; по выбору и обосновению параметров и средств диагностирования эксплуатируемого оборудования.

6. Виброакустическая диагностика машин и механизмов

В состав ТПМ "Виброакустичеокая диагностика машин и механизма" включены: I) методика выбора параметров диагностирования; ) методика составления диагностической модели; 3) примеры и реко-зндации по анализу состояния машин по виброакустическим парамет-ам. Анализируя машины и механизмы, установлены причины, вызывающие ибрации и характерные особенности колебаний. Основными причинами зляются: неуравновешенность, некачественный монтаж, механические эвревдеяия, загрязненность смазки; овальность, зазоры и др. За 1броакустические параметры приняты: виброперемещение, виброско-)сть, виброускорение и общий уровень вибрации.

Исследования в условиях ХГЗ, ВТЗ, ДМЗ, им.Ильича, "Азовсталь" ¡хнического состояния машин и механизмов по виброакустическим |раметрам, с использованием приборов ИШВ-3, ИВС-4, дали возмож-)сть классифицировать металлургические машины на четыре группы, штерием классификации является мощность электродвигателя:

небольшие машины и механизмы с мощностью до 15 кВт; 2) средние шины мощностью до 300 кВт и электродвигатели 15-75 кВт, установщике на общем фундаменте; 3) крупные машины без по'сгупательно-1ижущихся масс; 4) крупные машины с поступательно-движущимся де-¡лями, упруго установленные на фундаментах.

Для каждой из групп определены допустимые значения средне-■адрагической виброскорости (табл.1).

Таблица I

Значения средноква.дратической виброскорооти, мм/о'

Группа : машин : Техническое состояние

хорошее ; удовлетворит. •: неудовлетворит.

I -¿0,7 0,7 - 4,5 > 4,5

И * 1,1 1Д - 7,1 ^ 7Д

1Ü ^ 1,8 1,8 -11,2 v Ii,2

1У 2,8 2,8 - 1,8 18

■ Кроме того, анализ выполнения рекомендаций по ремонтным воз-1стэиям (по значениям диагностических параметров) дает основание ггать, что удовлетворительное техническое состояние машин будет I общем уровне вибрации н пределах 95-105 дБ.

Результаты измерений были обработаны о применением нормального закона для определения границ интервалов уровней вибрации, соответствующих работе машины в исправном состоянии и в состоянии, которое характеризуется началом развития дефектов в ее деталях. Установлено, что для исправной машины вероятность появления уровня вибрации в границах от 0,8932 до 0,9765. Таким образом, среднее значение вероятности составляет 0,9349, что гарантирует высокую достоверность получаемой информации.

В ТЛМ "ударно-импульсный метод диагностирования" разработаны теоретические основы и технология диагностирования этим методом. Экспериментально установлены для оценки технического состояния подшипников уровни амплитуд ударного импульса (табл.2).

Таблица 2

Оценка технического состояния подшипников по шкале

Зона шкалы

Уровень сигнала , дБ

Состояние подшипника

Зеленая 0-20 хорошее

Желтая 20- 35 удовлетворит.

Красная 35 - 60 аварийное

Соответственно уровням сигналов разработаны алгоритмы анализа диагностирования с выдачей рекомендации для ремонтных воздействий. Приведены результаты исследований состояний машин и механизмов, выполненных отечественными и зарубежными приборами, даны их сопоставительные характеристики и рекомендации по использованию в СД.

7. Диагностирование гидравлических систем и агрегатов

Гидравлические системы и приводы" составляют значительную час современного металлургического оборудования. Поэтому в работе это му виду оборудования уделено особое внимание. На ХТЗ и ВТЗ исследовано сложное отечественное и зарубежное оборудовать оснащенное гидравлическими приводами и системами их управления. Установлены основные причины отказов деталей и узлов систем, рекомендован состав параметров диагностирования гидросистем. Разработаны техноло гяи диагностирования по общему уровню вибрации, виброскорости и ударному импульсу. Исследования проводились одновременно приборам отечественного и зарубежного производства. Отмечено хорошее совпа

дение результатов, что свидетельствует о том, что в системах диагностирования вполне достойно могут использоваться отечественны® приборы.

Изучено влияние рабочих жидкостей на состояние гидросистемы. Представлены данные концентрации части загрязненности масел гидравлических насосов и передач.

По результатам анализа отказов сложных машин, таких как гидропресс для испытания труб и экспандер труб, разработана-методика построения карг поиска дефектов гидросистем. Карты построены в виде графов поиска, характеризующихся суммарной длиной ветвей. Для построения карт поиска дефектов приняты принципи: I) функциональных связей между технологическими операциями, выполняемыми гидропрессами, и необходимыми проверками состояния отдельных элементов гидросистемы; 2) ступенчатого поиска, т.е. система разбита на отдельные подсистемы, например, лопастной и шестеренчатый насос и т.д.

Критерием оптимизации считается минимум времени поиска дефекта. Даны примеры построения карт промышленных объектов ХТЗ.

Разработаны ТПМ для диагностирования тепловыми методами, методом ультразвуковой и капиллярной дефектоскопии.

8. Планирование и организация работ по диагностированию

Обобщение результатов исследований в условиях ДМЗ, ХТЗ, ВТЗ и др. предприятий Украины дало возможность разработки и внедрения технологии диагностирования оборудования цехов о детальной проработкой вопросов планирования и организации работ, включающие решение задач: I) определения остаточного ресурса; 2) расчета графиков диагностирования; 3) оптимизации длительности диагностирования; 4) построения программы диагностирования объектов; 5) организации работ по диагностированию.

Задача прогнозирования остаточного ресурса основана на модели изменения диагностических параметров в зависимости от наработки, предельных значений и результатов измерения параметров на текущий момент времени. Для построения модели изменения диагностического параметра используются статистические данные об изменении параметров в функции наработка. Например, обрабатывались статистические данные по 10 объектам, эксплуатируемым в одинаковых условиях. Строились экспериментальные кривые, которые аппроксимировались теоретической линией, параметры которой определялись методом наиболь-

ших квадратов.

Получены аналитические выражения скорости изменения параметров, характеризующих величину остаточного ресурса. Сравнение теоретических и экспериментальных данных изменения диагностических параметров показывает хорошее совпадение, отклонение составляет 3-5%.

Шея значения остаточного ресурса элемента или машины, определялось число диагностик по формуле

А/ ш -в* (-¿р *г> /V? (*- ( 23 )

где "¿л - математическое ожидание ресурса; "¿р - расчетный ресурс объекта; т ¡¿? - минимально использованная часть ресурса.

Выражение (23) позволяет определить число диагностик по каждой точке и машине в целом. По числу диагностик определяется объем работ по диагностированию, рассчитываются графики текущих и годовых ремонтов.

Алгоритм расчета графиков диагностирования предусматривает определение объема и трудоемкости работ, а также оптимальное их распределение в календарные периоды.

В настоящее время ограничено число приборов диагностирования (как правило, 2-3 прибора в цехе), поэтому рациональное их использование во многом зависит от равномерного распределения работ. Известно, что неравномерность распределения работ приводит к колебаниям потребностей в трудовых и материальных ресурсах ремонтных служб. Принимаем условие, что диагностирование предшествует проведению капитальных и текущих ремонтов. За интервал планирования принимаем время между плановыми ремонтами.

Исходными данными являются: календарные сроки и объемы работ диагностирования отдельных машин. Решение задачи сводится к тому, чтобы объемы и сроки диагностирования распределить в интервалы планирования так, чтобы разность колебаний суммарной трудоемкости диагностирования была минимальной и не превышала допустимые значения. При этом считаем, что число контрольных точек машины постоянно, а время между диагностированием не является постоянной величиной, С заданной вероятностью для него устанавливается нижняя и верхняя границы.

Целевая функция имеет вид

А - п?са ( шах 4?; - 4^'у1

при ограничениях

ог £ ¿а.

где Д - минимальное значение целевой функции; Ы , - нижняя и верхняя допустимые границы изменения средней трудоемкости диагностических работ -

Определены приоритеты возможных, изменений сроков диагноати-ровния.

Большое число машин и операций диагностирования при ограничении приборов усложняет перебор возможных вариантов графиков диагностирования. Поэтому возникла задача оптимизации длительности диагностирования за счет рациональной последовательности выполнения диагностических операций при фиксированном количестве подяежа-цих диагностированию машин, приборов и ремонтного персонала. Необ-шдимо составить график .диагностирования таким образом, чтобы врет диагностирования оборудования цеха (стана) было м инимаяьно. Алгоритм позволяет установить оптимальную очередность работы о 1риборами, с учетом ограничений: I) времени начала последующего и гредыдущего этапов диагностирования машины; 2) участия только од-юго прибора в диагностировании одной машины.

Функция цели имеет вид:

гг7<лх(" Те;} $ + гV/^<, + Те; г)

¡то эквивалентно , __

>де <р - время окончания диагностирования; - продолжитель-

ность работы ррибора (А) на • ^ -том этапе диагностирования г -ой тины; ¿¿I - продолжительность работы прибора (Б) на </ -том 'Гапе диагностирования ^ -ой машины после работы прибора, контро-[ирующего параметры А на этой машине; - число этапов диагностирования г -ой машины; /7 - общее количество машин, которые еобходимо диагностировать; /< - количество приборов; -

ремя начала работы £ или Р -того прибора на д -м этапе диагно-тирования I -ой машины (если 3 ^тый прибор не участвует в ¿ -том этапе диагностирования / -ой машины, то 7)'/5 полагаем авным - со ).

Ограничения, накладываемые на модель;

7/*'л + г О; ; С 25 )

Ограничение (24) показывает, как соотносятся время начала последующего и предыдущего этапов диагностирования машины и что , одновременно в диагностировании одной машины может участвовать только один прибор, а ограничение (25) - что один прибор в каждый пменг времени участвует в диагностировании только одной машины.

Для оценки эффективности предлагаемого метода были проведены расчеты графиков'с иапользованием методов Монте-Карло, динамического программирования и др. По сравнению с традиционными методами оптимизация графиков обеспечила сокращение времени обслуживания с 410 до 305 мин. и -времени решения задачи на ЭВМ с 230 до 135 мин.

В работе разработана программа диагностирования сложных объектов. Программа представляет собой совокупность определенных последовательных операций и сроков их проведения по оценке показателей, характеризующих состояние объектов. Программа представлена в виде расписания К , определяющего последовательность контроля состояния каждого из элементов объекта, включающего более 200 машин, каждая из которых имеет от 4 до 12 точек диагностирования. Коли-чеотьо используемых приборов диагностирования ограничено 2-мя или 5-ю приборами. Задача построения программы заключается в определении времени диагностирования за счет минимизации количества маршрутов программы, исходя из следующих условий: время диагностирования каждой машины известно; количество приборов известно; задана технологическая последовательность контроля.

Для решения задачи используется метод динамического программирования с обработкой математической модели с помощью теории графов

Решение задачи разбивается на ряд ступеней. В вычислении используется схема, ориентированная противоположно направлению движения при диагностировании. В результате расчета находится критический путь на графе. Граф разбивается по отупеням. На каждой ступени рассматриваются векторы: с, р и .

Вектор » построенный на К компонентах, из которых

( ^ - I) компоненты равны нулю, -я комнонента значение номера машины г .

Каждая из /I компонент вектора Р/\ ^ р находится следующим образом.

I * /7 '

<] "Г,

З.Рх

Пусть // ¿1Р при 1римем = ; р = 1,2, .

компоненты вектора

.., <37<? . Тогда при -е-*: для любых

I, а

ю ли же Гогда

г .¿"Ч ' ? ^ Л/ лФ /7.

то /Э = 1,2,

( 26 )

У,

<1

У ' <>

-Л;

С 27 )

А7<ЛЛГ<

А:

где

- время контроля. ./V /7,

Для нахождения критического пути используем граф, представляющий времена контроля на ронкретной машине. Под вершинами графа доставляем значения ^^ . Каждую ступень разбиваем на блоки. Золи для векторов ^'^¡гу и Р^ , принадлежащих одному

Злоку, выполняется условие

4* • —

( 28 )

.2) ^ ГГ? г П

го оставляется для дальнейшего расчета один из векторов, другой эекгор вычеркивается. Затем расчеты выполняются по следующим сту-геням и блокам.

Оптимальной считается последовательность вида .

(Н*Л ' (28)

В работе приведен пример реализации программы, она дает еоз-южность построить оптимальную по времени программу диагностиро->ания сложных объектов, включающих до 200 машин с 4-12 точками деагносгирования при ограниченных ресурсах 2 или 5 приборов.

Разработана структурная схема организации диагностирования ¡еталлургического оборудования предприятия. Составными частями ;хемы являются "Лаборатории диагностики" при ОГМ и цеховые группы иагностики. На лабораторию при ОГМ возлагаются задачи: I) разра-¡отки, адаптации и внедрения новых средств и методов диагностики;

организации и проведения безразборной балансировки машин и грегатоа; 3) диагностирование с использованием особо сложной

/Г

диагностической аппаратуры (тепловизоров, эндоскопов и др.); 4) оказание помощи цеховым группам диагностики в проведении обследований цехового оборудования перед капитальными (текущими) ремонтами; 5) руководство подготовкой и проверкой знаний по использованию СД на предприятии.

Цеховая группа подчиняется механику цеха или помощнику началъ ника цеха по оборудованию и в своей работе использу.ет средства диагностики, готовит исходные данные для обработки информации на

ивц.

Даны рекомендации по определению численного состава группы с учетом объема и трудоемкости работ по диагностированию.

Таким образом, в работе представлены все аспекты проектирования СД и ее роль и место в системе ТО и Р эксплуатируемого оборудования. При проектировании СД промышленных предприятий может быть использован весь кошлеке типовых проектных модулей или отдельная их часть. Такой подход значительно сокращает время и затраты на проектирование и внедрение СД.

9. Рекомендации по внедрению ТО и Р металлургического оборудования по состоянию

Принцип ТО и Р оборудования по состоянию основан на примененш средств технической диагностики и предусматривает непрерывный или периодический контроль и измерение параметров, 'характеризующих техническое состояние машин. Решение о необходимости выполнения ТО иР принимают тогда, когда значение контролируемого параметра достигает предотказного состояния. Исходную информацию о техническом состоянии получают путем измерения его диагностических параметров при эксплуатации и ТО и Р оборудования.

Данный метод является планово-предупредительным, т.к. планируется периодичность и объем работ по диагностированию. Профилактическая направленность метода обеспечивается путем проведения непрерывного и периодического контроля за техническим состоянием машин с целью своевременного выявления предотказного состояния.

Опыт внедрения методов ТО .и Р оборудования с использованием показателей надежности показал, что при этом не обеспечивается точечная оценка сроков вывода оборудования в ремонт. Причины.этому следующие: неизбежная дисперсия исходных характеристик материалов, условий изготовления и эксплуатации млпин и др.

Решением "вопросов, связанных с определением состояния оборудо-ния, с изучением изменения этого состояния во времени занимается агност. Поэтому, предлагаемое ТО и Р по состоянию базируется на пользовании теории надежности и диагностики, т.е. принят комплек-ый подход к разработке методики.

Комплексный подход базируется на принципе единства информа-онной базы, описывающей изменение состояния машин, узлов и -дета-й во времени.

Предлагаемый метод обладает бесспорными преимуществами как с чки зрения сокращения объемов ТО и Р (значительное сокращение визии), так и повышения надежности, поскольку он позволяет рас-знать неисправности на ранней,.стадии их возникновения.

Организационно-экономическая база ТО и Р оборудования по со-эянию основана на использовании математических методов, реализо-¡шых в алгоритмах по оптимальному планированию и управлению ра-г, обеспечивающих повышение надежности машин и агрегатов при зплуатации.

Разработаны рекомендации по подготовке предприятия к переходу и Р оборудования по состоянию, представлена схема управления и Р оборудования по состоянию.

Методика ТО и Р оборудования по состоянию базируется на рацио-гьном управлении непосредственно службой цеха, а именно, процес-I контроля состояния конкретных машин и агрегатов. Это очень шо при новой системе планирования и экономического стимулирова-[, когда резко повышается ответственность хозяйственников за пользование оборудования, за получение максимальной отдачи от каж-[ машины и агрегата. Эксплуатация оборудования должна, быть рента-1ьн0й.

Апробация теоретических и экспериментальных исследований на ;е предприятий (ДМЗ, ХТЗ, ВТЗ, ПО "Завод им.Малышева", Черномор-го пароходства, комбинатах "Азовсталь", им.Ильича, ММК, Никополь-м заводе ферросплавов и др.) показала их эффективность, при этом учены следующие технико-экономические показатели; сокращение рийных простоев - 4,2...28%; прирост выпуска продукции - 0,03... повышение качества ремонта - 5...13%; снижение затрат на мате-ды и запчасти - 2...16%; снижение затрат на сменное оборудование нструмент 1,5..Л%; сокращение текущих ремонтов - 6,5...14$; жение трудоемкости ремонтов - 1,2...5,8$; сокращение машинного мени ЭВМ - 3,7. ..7,9$.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного комплекса теоретических и экспериментальных исследований разработаны основы повышения надежности металлургического оборудования на стадии эксплуатации в сфере ТОиР

1. Научно обоснованы методологические основы анализа надежности эксплуатируемого оборудования, в состав которого входит большо количество машин (более 100) и деталей (узлов) 100 тыс. и более штук. Разработана-рациональная технология сбора, обработки и'систе матизации информации, отражающей техническое состояние конкретных элементов машин и агрегатов.

2. Впервые разработан я внедрен комплекс математических моделей и алгоритмов: расчета параметров системы и оптимальных норм . обслуживания оборудования; алгоритмы оптимизации продолжительности текущих и капитальных ремонтов; расчета количества запасных частей алгоритм поиска оптимальных решений эксплуатационных, и конструктор оких задач. Информационную основу комплекса составляют показатели надежности, отражающие техническое состояние конкретных объектов. Математические модели основаны на схеме последовательного полутени, решения с помощью функций предпочтения.

3. Впервые разработана и внедрена методика проектирования система диагностирования металлургического обррудрвания на базе типе вых проектных модулей. Сформулированы основные принципы построения системы, методика выбора и обоснования объектов, параметров и средств диагностирования виброакустическим, ударно-импульсным и др методами.

4. На основании экспериментальных и теоретических всследовани; определены предельно допустимые значения диагностических параметро: характеризующих различные состояния узлов и машин. Даны рекомендации по определению остаточного реоурса, оптимизации графиков и программ диагностирования.

5. Обобщение опыта внедрения результатов теоретических и экгаи риментальных исследований на базе комплексного подхода впервые позволило разработать методичеокие основы ТС и Р металлургического об< рудования по оостоянию. Сочетание данных о надежности, средств диаз ностики гарантирует исключение отказов элэментов машин и агрегатов в период функционирования за счет рпннего выявления неисправностей и дефектов, своевременного их устранения в период ТО пли ремонта.

Применение ЭВЫ и средств диагностирования гарантирует прогнозирование надежности оборудования и дало возможность решить следащие проблемы: I) перейти от традиционной системы Ш1Р. к ремонту по фактическому состоянию, что позволяет увеличить ресурс машин и сократить затраты на ремонт; 2) повысить коэффициент использования рабочего времени машины за счет сокращения простоев в ремонте; 3) повысить безопасность труда, поскольку диагностические методы позволяют ликвидировать опасность аварийных отказов (например, прогарания футеровки металлургических агрегатов и др.).

6, На основании теоретических разработок и научных обобщений, выполненных в работе, решена крупная научно-техническая проблема -разработаны принципы, методические основы повышения надежности металлургического оборудования на стадии эксплуатации за счет своевременного получения данных о техническом состоянии и проведения мероприятий по ТО и Р. Внедрение результатов теоретических а экспериментальных исследований обеспечило по отрасли экономический эффект в суше около 2 млн.рублей (доля автора 1100 тыс.руб.), повысило эффективность работы оборудования, снизило затраты на его содержание и ремонт.

основной сиддаашш диссш'ащи опубликовало

. в работах

1. Цурко Н.В., Сопилкин Г.В., Вабич'В.П. и др. АСУ11 в ремонтной службе /¿1ашиностроитедь, 1Ь73. - J; 10. - С.41-42.

2. Сопилкин Г.В., Цурко Н.В., Левчук Г.Г. и др. АСУН в ремонтных службах машиностроительного предприятия (Опыт разработки и внедрения на Харьковском заводе транспортного машиностроения

Им.В.А.Малышева) ДкрШТИ Госплана УССР, IS73. Ii 5-73..v9-73. 7с.

3. Сопилкин Г.В. Алгоритм распределения ресурсов по грушам при выполнении сложных комплексов работ //Автоматизация, телемеханизация и связь в газовой промышленности. - IS77. - И 3. -С.14-23.

4. Седуш В.Я., Сопилкин Г.В., Руденко В.И. и др, Система технического обслуживания металлургического оборудования /Сб.Вио-зеншафтлик Цейтрифт. Серия Машиностроение. - 1979. - )> 23, - С.267-270 (Германия).

5. Седуш В.Я., Сопилкин Г.В., Руденко В.И., Мартынов Ю.М. Система управления тел/ичэскнм обслуживанием оборудования /Еюл. ш-та "Черметинформация". Серия 28, вып.4, 1Ш0. - 8 о.

6. Седуш В.Я., Сопилкин Г.В., Руденко В.И., Буряк С.И. О надежности и выборе рациональной схемы опускающегося упора //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1982. - Jf Г. -С.40-41.

7. Седуш В.Я., Сопилкин Г.В., Бабич И.М. и др. Опыт разработки, внедрения и эксплуатации системы учета отказов основного технологического оборудования с применением ЭВМ //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1982. JS 4. - С.60-62.

8. Седуш В.Я., Сопилкин Г.В., Буряк С.И., Ченцов H.A. Определение параметров закона Вейбулла методом наименьших квадратов

//I Республ. конф. по повышению надежности и долговечности машин и сооружений. Тез. докл. - К.: Наукова думка, 1982. - С.39-40.

9. Седуш В.'Я., Сопилкин Г.В., Буряк С.И. и др. Основные принципы построения классификаторов ACTO оборудования /Сб.Классификаторы и документы, - 1982. № 8, - С.14-18.

10. Седуш В.Я.', Сопилкин Г .В., Руденко В.И. Анализ показателей надежности и выбор рациональной схемы опускающегося упора /Сб.материалов УП коллоквиума. Секция машиностроения. 1982. - С.140-146 (Германия).

11. Вдовин Б.З., Седуш В.Я., Сопилкин Г.В. и др. Опыт проектирования и внедрения системы управления техническим обслуживанием оборудования //Стадь. - IS82. » 8. - С.78-79.

, 12. Сопилкин Г.В., Седуш В.Я., Запорожченко В.Ф. Анализ документооборота и потоков информации ремонтных служб. /Сб.Классификаторы и документы. - 1983. - Jf 9. - С.21-26.

13. Седуш В.Я., Сопилкин Г.В., Руденко В.И. и др. Организация обработки информации автоматизированной системы учета и анализа отказов оборудования /Сб.Классификаторы и документы. - IS83. Jé 6.-C.8-I2.

14. Седуш В.Я., Сопилкин Г.В., Арбетов Н.Л., Серик А.Е. Оптимизация норм обслуживания оборудования /Сб.Управление и организация труда в газовой промышленности. - 1983. Вып. Jf5. - С.17-21.

Г5. Задача балансировки матриц и ее приложение. Сёрик A.B., Седуш В.Я., Сопилкин Г.В. .и др. //АСУ и приборы автоматики. - 1984. Вып.72. - C.IC2-I07.

16. Сопилкин Г.В., Сидоров В.А. Анализ надежности металлургического оборудования //П Реслубя. конф. но погженпю надежности и долговечности машин и сооружений: Тез. докл. - К.: Наукова думка, 1985. - С.145-146.

17. Сопилкин Г.В., Седуш В.Я., Серик А.Е. и др. О рациональном использовании кранов при ремонте металлургического оборудования

/Изв.вузов. Черная металлургия. - 1985. - I' 4. - C.I29-I32.

18. Сопилкин Г.В., Седуш В.Я., Серик A.B. и др. О рациональ-ом использовании кранов при ремонте металлургического оборудова-ия /Ш<ее t« USS? (США). - 1985. 5.15. - Д 4.P.P.20I-204.

19. Седуш В.Я., Сопилкин Г.В., Исаенко В.И. и др. Построение дентификатора элементов технической системы в масштабах предприя-ия /Сб. Классификаторы и документы. - 1985. № 7. - С.10-13.■

20. Организация технического обслуживания металлургического борудования /Седуш В.Я., Сопилкин Г.В., Вдовин В.З. и Др. - К.: зхн1ка, 1986. - 124 с.

21. Седуш В.Я., Сопилкин Г.В., Клецкин Е.Я., Ченцов H.A. иповое программное обеспечение системы технического обслуживания Центр, ин-т НТИ и тех.-экон.исслед. в черной металлургии - 1986. т.19. - С.48-60.

22. Сопилкин Г.В., Седуш В.Я., Ченцов H.A. и др. Обоснование эинятия решений по совершенствованию системы технического обслужи-зния механического оборудования //Металлургическая и горнорудная эомышлённость. - 1986. - Ji 4. - С.67-68,

23. Сопилкин Г.В., Седуш В.Я., Руденко В.И. и да, Совершенст->вание конструкции тедежкя шяеппера //Металлургия и коксохимия: ;снубл.,межвед.,научн.-техн. Сб. - 1987, вып.93.- С.97-101.

24. Сопилкин Г.В., Седуш В.Я., АрбеТсв М.Л. и др. Оптимизация давых графиков текущих ремонтов. //Изв.вузов. Черная металлургия. ,1988. - Л I. - С.I5I-I54.

25. Сопилкин Г.В., Амитан В.Н., Арбетов М.Л. Алгоритм распре-¡ления ресурсов при обслуживании с'ложных систем //Механизация и ■ (гоматизация управления. - 1988. - № 3. - C.II-I3. *

26. Сопилкин Г.В., Седуш В.Я., Сидоров В.А. и др. Алгоритм ¡счета параметров системы обслуживания прокатного оборудования 'Изв.вузов. Черная металлургия. - 1988. - № 5. - С.84-87.

27. Садуш В.Я., Сопилкин Г.В., Кострыкин О.М. Диагностирова-е элементов гидропривода агрегатов трубоэлектросварочного цеха. 'Зтаяь. - 1988. - £ 9. - С.67-68.

28. Сопилкин Г.В., Исаенко В.И. Информационное обеспечение стемы диагностирования механического оборудования по вибропара-трам //Ш Республ. конф, по повышению надежности и долговечности шин и сооружений. Тез.докл. - К. :ЖШ АН УССР. - 1988. - С.80.

29. Сопилкин Г.В., Седуш В.Я., Мартынов Ю.М. и др. Алгоритм тимизации графиков профилактических работ //Металлургическая и рнорудная промышленность. - 1988. № I. С.63-64.

30. Сопилкин Г.В., Серик А.Е., Исаенко В.И., Сидоров В.А. Использование полиномиальных моделей при обработке больших массивов информации //Экономика и математические методы- - 1989. Т.ХХУ Вып.6. - C.II29-II32.

31. Сопилкин Г.В., Сидоров В.А., Исаенко В.И., Несмеянов В.Е Оптимизация режимов нвгружения листопрокатных станов //Изв.вузов. Черная металлургия. - 1989. - JS I, - С.122-125.

32. Сопилкин Г.В., Сидоров В.А., Нестеренко С.А. Построение карт поиска дефектов гидросистем //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1990. - № I. - С.46-47.

33. Сопилкин Г.В., Седуш В.Я., Серик А.Е. и др. Оптимизация поиска неисправностей оборудования промышленных предприятий //Изв.вузов. Черная металлургия. - 1989. - № II, - С.136-139.

34. Седуш В.Я., Сопилкин Г.В., Сидоров В.А. и др. Безразборная динамическая балансировка роторов металлургических машин //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1990. - J8 2.-С.48-50.

35. Сопилкин Г.В., Серик А.Е., Руденко В.И., и др. Алгоритм оптимизации длительности диагностирования оборудования //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1990. - № 3.-С.50-52.

36. Сопилкин Г.В., Седуш.В.Я., Кострыкин О.М. и др. Моделирование вибрационных состояний кромкострогального стана //Сталь. 1990. -JS9. - С.86-88.

37. Седуш В.Я., Исаенко В.И., Сопилкин Г.В. и др. ТехническО' обслуживание с непрерывным контролем состояния машин (по материалам фирмы "Шейк", ФРГ) //БН'ГИ. Черная металлургия. 1990. Ji 10.

С.28-30.

38. Сопилкин Г.В., Седуш В.Я., Серик А.Е. и др. Планирование работ по диагностированию машин и агрегатов металлургических цехов. // Сталь. 1991. К 5. - С.89-91.

39. Сопилкин Г.В., Кайворенко А.Д., Сидоров В.А. и др. Диагностика механического оборудования трубопрессового: цеха Л Металлург. 1991. й 5. С. 18.

' 40. Сопилкин Г.В., Сидоров В.А., Исаенко В.И. Построение программ поиска дефекта сложных объектов // Изв.вузов. Черная металлургия. 1991,- № 5. С.63-64.

41. Седуш В.Я., Сопилкин Г.В., Сидоров В.А. Современные метод! и средства диагностики металлургического оборудования. ^БНТИ. Черная металлургия. 1991, № 10. - С.41-47.

42. A.c. 780925 СССР,, ЫКИ3 B2I С 51/00. Устройство для клей-жия /В.Я.Седуш, В.И.Руденко, Г.В.Сопилкин и др. (СССР) - 2 е.: ил.

43. A.c. 814503 СССР, МКИ3 B2I В ЭЭ/02. Упор для остановки юката на рольганге /В.Я.Седуш, В.И.Руденко? Г.В.Сопилкин и др. ICCP). - 3 е.: 3 ил.

44. A.c. 935662 СССР, МКИ3 F 16 Д 9100. Предохранительная ■фта /В.И.Руденко, В.Я.Седуш, Г.В.Сопилкин и др. (СССР) - 4 е.: ил.

45. A.c. 986927 СССР, МКИ3 C2I В 7/14. Поворотный желоб 1.И.Руденко, В.Я.Седуш, Г.В.Сопилкин и др. (СССР). - 4с.: 4 ил.

46. A.c. 994828 СССР, МЩ3 Р 16 Д 3/52. Муфта /В.Я.Седуш, И.Руденко, Г.В.Сопилкин и др.'(СССР). - 3 е.: 3 ил.

47. A.c. 1026879 СССР ШИ3 B2I В 39/34 Шлепперная тележка 1.Я.Седуш, В.И.Руденко, Г.В.Сппиякин и др. (СССР). 2 е.: 2ил.

48. A.c. 1066686 СССР, МКИ3 B2I В 39/00. Подъемно-опускающий-[ стол /В.И.Руденко, В.Я.Седуш, Г.В.Сопилкин и др. (СССР). -

с.: 3 ил.

49. A.c. 1285002 СССР, МКИ3 C2I В 7/14. Вращающийся желоб ¡.И.Руденко, В.Я.Седуш, Г.В.Сопилкин и др. (СССР). - 4с.: 3 ил.

50. A.c. 1369886 СССР, ЩИ3 В25 В 22/02. Устройство для за-жки резьбовых соединений /В.Я.Седуш, С;И.Аввакумов, Г.В.Сопилкин др. СССР. - 2 е.: I ид.

51. A.c. 1373922 СССР, МКИ3 5 16 Д 3/52. Предохранительная фта /С.И.Буряк, В.Я.Седуш, Г.В.Сопилкин и др. (СССР). - 6с.:6ил.

52. A.c. I4II632 СССР, ШИ3 6Г 01 № 3/56. Машина трения.

I.A.Лысенко, С.И.Буряк, Г.В.Сопилкин и др. (СССР). - З.с.: I ил.

53. A.c. I5I6339 СССР, МКИ3 В25 В 29/02. Устройство для тяжки резьбового соединения /В.Я.Седуш, Г.В.Сопилкин, А.Хасьянов и др. (СССР). - 3 е.: I ил.

54. A.c. 1595763 СССР, МКИ3 В 65 <Г 45/02. Устройство для азка шарниров в тяговых цепях в конвейерах /В.И.Руденко/ /V И.Буряк, Г.В.Сопилкин и др. (СССР). - 5 е.: 6 ил. / /V