Возможности совершенствования систем учета технико-экономических показателей горнодобывающих предприятий с использованием расчетов безотказности оборудования (на примере автосамосвалов разреза «Черногорский»)

В ходе проведения работы по обзору структуры внезапных выходов из строя основных агрегатов автосамосвалов БелАЗ на разрезе «Черногорский» ООО «СУЭК-Хакасия» было выявлено увеличение продолжительности ремонтного обслуживания автосамосвалов БелАЗ-75306. Рост длительности одного ремонта основных агрегатов автосамосвалов БелАЗ составил 45 % (рис. 1) [1].

Также в ходе исследования было выявлено, что наблюдается рост количества выходов из строя двигателей внутреннего сгорания автосамосвалов БелАЗ-75306. Повышение продолжительности простоя произошло с 7 часов до 14, что, в свою очередь, привело к увеличению времени, затрачиваемого на ремонт оборудования, и снижению эффективности производственных процессов (рис. 2) [2].

Зачастую карьерные автосамосвалы БелАЗ-75306, эксплуатирующиеся на российских горнодобывающих предприятиях, оснащены дизельным двигателем Cummins QSK-60-C (рис. 3). Данный двигатель является одним из самых мощных и надежных двигателей, используемых в различных отраслях промышленности. Он производится компанией Cummins Inc., которая была основана в 1919 году в США и специализируется на производстве двигателей и другой техники для различных отраслей промышленности.

Рис. 2. Продолжительность ремонта ДВС автосамосвалов БелАЗ на разрезе «Черногорский»

Fig. 2. The duration of the repair of internal combustion engines of BelAZ dump trucks at the Chernogorsky open pit

Рис. 1. Продолжительность ремонта основных агрегатов автосамосвалов БелАЗ на разрезе «Черногорский»

Fig. 1. The duration of the repair of the main units of BelAZ dump trucks at the Chernogorsky open pit

Cummins QSK-60-C – это дизельный двигатель с V-образной конфигурацией цилиндров и системой непосредственного впрыска топлива. Он имеет объем 60 литров и может развивать мощность до 2700 лошадиных сил при 1900 оборотах в минуту. Это позволяет использовать его для самых тяжелых и сложных задач, таких как привод крупных грузовиков, электростанций, морских судов и других объектов.

Одной из главных особенностей двигателя Cummins QSK-60-C является его высокая эффективность. Он оснащен системой электронного управления, которая позволяет оптимизировать работу двигателя и снизить расход топлива. Благодаря этому двигатель позволяет снизить затраты на эксплуатацию и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.

Кроме высокой эффективности, двигатель Cummins QSK-60-C обладает высокой надежностью и долговечностью. Он изготавливается из высококачественных материалов и проходит строгий контроль качества на всех этапах производства. Благодаря этому он может работать в течение многих лет без серьезных поломок и ремонтов.

Еще одной особенностью двигателя Cummins QSK-60-C является его адаптивность к различным условиям работы. Он может работать в широком диапазоне температур, от –40 до +50 °С, что позволяет использовать его в различных климатических зонах. Кроме того, он может работать как на дизельном топливе, так и на газе, что позволяет снизить затраты на эксплуатацию.

Рис. 3. Дизельный двигатель Cummins QSK-60-C

Fig. 3. Diesel engine Cummins QSK-60-C

Увеличение среднего времени ремонта двигателя внутреннего сгорания большегрузных карьерных автосамосвалов БелАЗ-75306 на разрезе «Черногорский» произошло несмотря на тот фактор, что работа, производимая этими самосвалами, уменьшилась (табл. 1). Снижение грузооборота автосамосвалов БелАЗ наблюдается при сохранении количества машин в парке.

Таблица 1

Грузооборот парка автосамосвалов БелАЗ на разрезе «Черногорский» с 2018 по 2021 год

Грузооборот, тыс. т·км	2018 год	2019 год	2020 год	2021 год
Всего парка	256 963	274 523	219 382	219 432
1-й машины	7 558	8 074	6 452	6 649

Из табл. 1 видно, что общее снижение грузооборота всего парка связано с уменьшением средней производительности автосамосвалов. Однако при текущем учете показателей и их ана- лизе невозможно достоверно определить первоначальные причины повышения продолжительности ремонта двигателя внутреннего сгорания автосамосвалов БелАЗ-75306.

Обоснование проблемы

На сегодняшний день на разрезе «Черногорский», как правило, учитываются такие техникоэкономические показатели, как: производительность оборудования и труда работников, себестоимость продукции, амортизация, количество и продолжительность организационных и ремонтных простоев. Отдельное или совокупное рассмотрение этих показателей не всегда позволяет выявить тенденции в производственных процессах (рис. 4) [3].

Месячная производительность, тыс. ткм                    Количество отказов, ед

Рис. 4. Месячная производительность и количество отказов автосамосвалов БелАЗ-75306 на разрезе «Черногорский»

Fig. 4. Monthly productivity and number of failures of BelAZ-75306 dump trucks at the Chernogorsky open pit

Анализируя исключительно эти показатели, невозможно наглядно увидеть, что происходит с внезапными отказами автосамосвалов БелАЗ при увеличении или снижении производительности. Для более точного определения необходимых условий эксплуатации автосамосвалов БелАЗ необходимо использовать формулу Стеджерса, произвести расчеты математического ожидания наработки до отказа и относительной частоты экспериментальных значений. Это позволит не только определять, какие улучшения необходимо произвести для повышения безотказности автосамосвалов БелАЗ, но и прогнозировать возможную производительность автосамосвалов в текущих условиях предприятия [4-9].

Формула Стеджерса: -

1 + 3,31 • IgJV'

где Х_МАХ и X_MIN - максимальное и минимальное значения результатов наблюдений.

Математическое ожидание наработки до отказа рассчитывается по формуле:

• X = Е^ 1 Xt • т;,

где к - количество интервалов (к = 8); %; - середина i-го интервала; т; - относительная частота (частость) экспериментальных значений, попавших в i-й интервал вариационного ряда.

Относительная частота экспериментальных значений рассчитывается по формуле:

т# =  -,

1    N где - число попаданий экспериментальных значений в -й интервал.

Результаты расчетов были представлены в виде графиков (рис. 5-7). Как видно на рис. 4, при производительности автосамосвала 800 тысяч тонно-километров в месяц вероятность безотказ- ной работы близка к нулю, если количество обслуживаний этих самосвалов менее 25 в год. При увеличении количества обслуживаний вероятность увеличивается до 0,5 [10].

Рис. 5. Вероятность безотказной работы автосамосвалов БелАЗ-75306 в зависимости от количества проведенных ТО и ППР на разрезе «Черногорский»

Fig. 5. Probability of trouble-free operation of BelAZ-75306 dump trucks depending on the number of maintenance and preventive maintenance performed at the Chernogorsky open pit

Рис. 6. Вероятность безотказной работы автосамосвалов БелАЗ-75306 в зависимости от срока эксплуатации этих машин на разрезе «Черногорский»

Fig. 6. Probability of trouble-free operation of BelAZ-75306 dump trucks depending on the service life of these machines at the Chernogorsky open pit

Рис. 7. Вероятность безотказной работы автосамосвалов БелАЗ-75306 в зависимости от качества параметров карьерных дорог на разрезе «Черногорский»

Fig. 7. Probability of no-failure operation of BelAZ-75306 dump trucks depending on the quality of the parameters of quarry roads at the Chernogorsky open pit

Величина значения интегрального показателя качества параметров карьерных автодорог оценивалась по следующим ключевым показателям: высота предохранительного вала, ширина проезжей части, величина уклона дороги и виражей, уровень освещенности, состояние колеи дороги, наличие наледи, пыли и просыпей, наличие знаков дорожного движения, площадь, покрытая выбоинами и кочками, пробег шин автосамосвалов, удельное количество механических повреждений на 1 млн км, средняя удельная продолжительность ремонта рамы автосамосвала, ч/мес.

По итогам проверки автодорог предприятия суммируется количество замечаний (в баллах) по всем показателям и затем рассчитывается удельное количество баллов на 1 км дороги ( п _уд) по формуле:

нарушений уд Lд, где Пнарушений – общее количество баллов (оценивается по характеристикам качества проектных параметров автодорог); Lд – длина оцениваемых технологических автодорог предприятия, км.

По каждой из полученных зависимостей видно, что расширение стандартных показателей на горнодобывающих предприятиях, а также их рассмотрение с помощью формул расчета показателей безотказности позволяет более точно определять условия, создание которых необходимо для обеспечения требуемого уровня производительности с приемлемым уровнем безотказности [11–15].

Вывод

Используемые показатели учета не обеспечивают полного понимания процессов в системе эксплуатации автосамосвала и его ремонта. Это затрудняет определение первоначальных причин выхода из строя. Для решения этой проблемы необходимо применять формулы расчета показателей безотказности, такие как формула Стеджерса и математическое ожидание наработки до отказа. Эти методы позволяют более точно определить вероятность возникновения отказов и определить наиболее возможные причины. Использование этих формул также позволяет разработать более эффективные стратегии технического обслуживания и ремонта автосамосвала. Это может значительно снизить затраты на обслуживание и увеличить продолжительность эксплуатации техники. В целом, использование формул расчета показателей безотказности является важным инструментом для повышения эффективности и надежности системы использования автосамосвала и его ремонта [16–20].