Метод расчета стойкости, сроков и стоимости ремонтов сменного оборудования МНЛЗ, на основании вероятностных коэффициентов

В процессе эксплуатации любого оборудования постепенно ухудшается его техническое состояние. Поэтому очень важно уметь прогнозировать сроки его отказа, рассчитывать затраты связанные с восстановлением и назначать оптимальные сроки ремонта.

Данная задача очень важна для ресурсоемких производств, и в частности, для непрерывной разливки стали. На ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» в год разливается до 11 млн. тонн стали, или ~ 1273 т/час. Поэтому любые временные потери на ремонтные и аварийные простои приводят к крупным убыткам.

Существует достаточное количество литературных источников посвященных теме прогнозирования сроков отказа оборудования и оптимизации затрат. Н.А.Ченцов и В.А. Сидоров используют модель, построенную на математическом ожидании остаточного ресурса, рассчитанного через коэффициент характеризующий увеличение скорости изменения износа в зоне предельного состояния, а также среднего ресурса детали (определенного методом экспертных оценок) и ее текущего состояния [1]. В.Я. Седуш как и С. Мэнсон за основу принимают цикличность нагружения [2,3]. У Н.Т. Баскаковой оптимизация затрат предполагается за счет ликвидации неплановых и аварийных ремонтов, путем снижения РЭМ (ремонтно-эксплуатационного металла) [4].

Но, ни в одном из указанных источников, не предложено приближенного к реальности и относительно простого способа расчета длительности срока эксплуатации сменного оборудования УНРС (установок непрерывной разливки стали), который может использоваться в реальном производстве. Абсолютно не рассмотрен вопрос касающийся длительности ремонтов, что весьма актуально как для заказчика так и подрядных структур. Не рассмотрена система оплаты, зависящая от стойкости оборудования. Предложение Н.Т.Басковой по отмене ряда ремонтов вообще некорректно.

Ликвидация аварийных ремонтов в непрерывной разливке не представляется возможной. Фактор «прорыва», нарушения целостности корочки сляба и аварийного разлива жидкого металла на оборудование, приводящее к выходу его из строя. учитывается даже такими именитыми фирмами как «СМС-Зимаг» (Германия), «Вест-Альпине Индустриенлагенбау» (Австрия), Даниели (Италия).

МНЛЗ состоит из кристаллизатора (прямоугольный блок медных водоохлаждаемых стенок), в который заливается жидкая сталь и формируется корочка и сам сляб [2]. И роликового полотна, по которому сформированный прямоугольный сляб двигается, состоящего из отдельных роликов различных диаметров сгруппированных в секции и блоки. Ролик – это самый массовый элемент МНЛЗ, определяющий ее стойкость. Стойкость – это способность эксплуатироваться до не допустимой величины износа.

При износе роликов свыше допустимых величин происходит нарушение заданной разливочной кривой и увеличение растворов. Поломка роликов, вызывает прорыв корочки слитка, что приводит к необходимости остановки МНЛЗ. Поэтому ролики являются одним из основных рискоообразующих элементов сменного оборудования МНЛЗ.

Но сменное оборудование кроме роликов, включает в себя подшипники, манжеты, рукава, трубопроводы охлаждения, питатели (устройств для дозированной подачи смазки). Каждая из перечисленных позиций может привести к остановке оборудования, по причине выхода из строя.

Подшипники разрушаются из-за перегрева, недостатка смазки, выхода из строя манжет, при деформациях на роликах. Манжеты теряют в процессе эксплуатации свои уплотняющие свойства, что приводит к проникновению грата, окалины и остатков шлакообразующей смеси к подшипникам, их заклиниванию, остановке ролика и прорыву. Стоимость прорыва исчисляется в зависимости от поврежденного оборудования и может достигать 7 млн. руб.

Как же учесть эти риски. Можно использовать вероятностные зависимости. В связи с тем, что стойкость роликов определяет работоспособность МНЛЗ, предлагается для каждой единицы оборудования УНРС, вывести базовую стойкость - усредненное значение стойкости роликов, между максимальным и минимальным ее значением. Через базовую стойкость ( Б ср ) рассчитать длительность срока эксплуатации отремонтированной единицы оборудования, по формуле (1.1) с помощью коэффициентов К₁, К₂, К_3,… К_{n .} Коэффициенты принимать равными от 0 до 1. Величина коэффициентов приведена ниже. Она учитывает фактическую работоспособность составляющих сменное оборудование элементов и получена на основании анализа их состояния на примере секций и блоков МНЛЗ ККЦ ОАО «ММК».

n

Стр = Бср 1 -Ё К n/п

к     1          7

(1.1)

где:

С_тр - срок эксплуатации после текущего или очередного ремонта,

Б ср – базовый срок,

К n - коэффициенты:

К 1 - коэффициент связанный с количеством повторно установленных деталей и сборочных единиц: при повторной установке до 50% узлов (деталей) К 1 = 0,1 ; при 100% К 1 = 0,2 .

К 2 ,К 3 К 4 - коэффициенты связанные с повторным использованием стандартных изделий поставляемых “Заказчиком”(“давальческого материала”- подшипников, рукавов, манжет, трубопроводов, питателей):

• -    при повторном использовании подшипников вводится – К₂= 0,5 ,

• -    при повторном применении рукавов К₃ = 0,1 ,

• -    при повторном использовании манжет К₄ = 0,15 ,

• -    при повторном использовании трубопроводов К₅ = 0,15

• -    при повторном использовании питателей К₆ = 0,5

• К 7 – коэффициент зависящий от времени эксплуатации оборудования и его износа,

• -    до 3 лет эксплуатации – К 7 = 0;

• -    до 5 лет – К 7 = 0,05;

• -    до 8 лет К 7 = 0,1;

• -    до 10 лет К 7 = 0,2.

Коэффициенты не являются константой и подбираются для каждой МНЛЗ индивидуально. Фактически они учитывают процент риска выхода деталей из строя [4].

Для определения продолжительности ремонта оборудования предлагается установить базовый срок ремонта - время, за которое ремонтируется (разбирается, собирается, настраивается, смазывается опрессовывается и т.д.) единица оборудования при наличии всех комплектующих деталей и узлов, например:

• -    кристаллизатор - 3 суток

• - секции №1       - 3 суток,

• -    секции №2      - 14 суток,

• - секции № 3,4    - 12 суток,

• - секции №5,6,7   - 12 суток

• - тянущая клеть   - 25 суток.

В случае если детали восстанавливаются в условиях ремонтного цеха, срок ремонта предлагается рассчитывать на основании базового срока ремонта по формуле (1.2) :

n

Ср = C бр 1 — Ё Кр/п

к     1         )

( 1.2)

где:

С р – срок ремонта оборудования ,

С б.р — базовый срок ремонта,

• К    _р - коэффициенты,

• n    - количество коэффициентов,

Коэффициенты Кр устанавливаются в зависимости от объема требующих восстановления изделий и зависят от того может ли секция или блок ремонтироваться и собираться параллельно с ремонтом данных деталей. После анализа данных по сменному оборудованию МНЛЗ ОАО «ММК» предложено использовать следующие значения:

• -    в случае если ремонту подвергается до 50 % опор (гребенок) Kp i =0,3 ; 100% - Kp i =0,4 ;

• -    наплавляются сальниковые шейки роликов (осей) до 50%   Кр 2 =0,2 ;

100% - Кр 2 =0,3 ;

• -    восстанавливаются редуктора Кр₃=0,1 ;

• -    восстанавливаются детали и узлы после прорыва, залива, коррозии и др. факторов, Кр 4 =0,5.

Расчет стоимости ремонтных работ предлагается производить с учетом положительной или отрицательной динамики стойкости. Это позволит оптимизировать ремонтные затраты. Уменьшить их, если оборудование не отработало установленный регламент, и предусмотреть определенные бонусы ремонтной структуре, от прибыли полученной, в случае если оборудование продолжает работать, а не останавливается на очередной ремонт. Можно применить следующие схемы расчетов:

С = Ср + Сп + Спр + Ск + Ссб + Срег1 + Срег2

(1.3)

где:

Ср – стоимость роликов,

Сп – стоимость подшипников,

Спр – стоимость прочих покупных составляющих,

Ск – стоимость комплектующих,

Ссб – стоимость сборочных услуг,

Срег1 – добавочная стоимость при превышении регламента,

Срег2 – добавочная стоимость при снижении регламента,