Пути повышения надежности

Важность проблемы повышения надежности непрерывно возрастает с интенсификацией технологических процессов, повышением производительности оборудования и увеличением воздействующих на него нагрузок. Низкая надежность металлургического оборудования приводит к вынужденным простоям, которые влекут за собой невосполнимые потери в производстве металла и требуют существенных затрат на восстановление его работоспособности.

По подсчетам специалистов на все виды ремонтов технологического оборудования ежегодно расходуется около 25% капитальных вложений. В машиностроении и металлообработке на ремонтных работах занято более 20% всех рабочих, а количество проката черных металлов, расходуемого на ремонт машин и оборудования, составляет более 15% годовой потребности.

Металлургическое оборудование имеет весьма низкие показатели эксплуатационной надежности и долговечности, поэтому для него проблема повышения надежности приобретает особое значение. В ремонтной службе занято около 30% общей численности производственного персонала, а стоимость механического оборудования достигает 40% общей стоимости основных производственных фондов. По разным источникам на техническое обслуживание и ремонт оборудования за время его эксплуатации затрачивается в 5…10 раз больше средств, чем на изготовление нового.

Разработчики оборудования, технологический и эксплуатационный персонал должны уметь правильно выбирать и использовать наиболее эффективные средства повышения надежности в каждом конкретном случае. Оптимальный уровень надежности и срока службы следует назначать с учетом экономической целесообразности принимаемых решений.

Мероприятия, проводимые по обеспечению высокого качества и надежности оборудования, затрагивают все стадии его создания и реализации, включая этапы проектирования, изготовления, испытания, хранения и эксплуатации. Каждый этап жизненного цикла вносит свой вклад в решение задачи создания оборудования требуемого уровня надежности с наименьшими затратами времени и средств.

Основные решения по обеспечению надежности оборудования, принятые на этапах его проектирования и изготовления, сказываются на его эксплуатационных и экономических показателях. Поэтому необходимо выявлять связи между показателями надежности и возможностями их повышения на каждом этапе создания и реализации оборудования.

Особое значение для создания высоконадежных машин и агрегатов имеет этап их расчета и проектирования, когда закладываются их основные технические характеристики. При проектировании оборудованияустанавливаются и обосновываются необходимые требования к надежности, что обеспечивается за счет конструкции и применяемых материалов. На этом этапе разрабатываются методы защиты оборудования от вредных воздействий, рассматриваются возможности автоматически восстанавливать утраченную работоспособность, оценивается приспособленность к ремонту и техническому обслуживанию. Для обеспечения оптимальных показателей надежности оборудования конструктор должен на этапе проектирования предусмотреть определенный их уровень, который должен гарантировать работу оборудования в течение заданного периода времени в определенных условиях эксплуатации при минимальных затратах на его изготовление и эксплуатацию.

При изготовлении (производстве) оборудования его надежность зависит от качества изготовления деталей и сборочных единиц и методов их контроля, возможностей управления ходом технологического процесса, качества сборки оборудования в целом и его узлов, методов испытания и доводки и других показателей технологического процесса.

При эксплуатации оборудованияреализуется его надежность, при этом она зависит от условий эксплуатации, принятой системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР), режимов работы и других факторов.

Уровень надежности машины должен быть таким, чтобы при ее ис­пользовании в оговоренных техническими условиями (ТУ) ситуациях не возникали отказы, т.е. не нарушалась ее работоспособность. Кроме того, желательно, чтобы оборудование имело запас надежности для повышения сопротивляемости экстремальным воздействиям, когда машина попадает в условия, не предусмотренные ТУ. Запас надежности также необходим для обеспечения работоспособности оборудования при его износе, который приводит к постепенному ухудшению технических характеристик машины. Поэтому, чем выше запас надежности, тем дольше при прочих равных условиях, машина будет находиться в работоспособном состоянии.

Современный уровень развития техники позволяет достичь практически любых показателей качества и надежности изделия. Однако сделанные затраты на эти мероприятия могут быть столь высоки, что эффект от повышенной надежности объекта не возместит их, и суммарный результат от проведенных мероприятий будет отрицательным. Таким образом, высоконадежную машину целесообразно создавать не только по требованиям безотказности и престижности, но и с позиции экономической эффективности.

В общем случае, суммарный экономический эффект (прибыль) С _эфф от использования оборудования определяется разницей между доходом С _дох, который обеспечивает применение данного оборудования, и затратами на создание и эксплуатацию оборудования С _зат = С _изг + С _экс (рис. 5.1).

Рисунок 5.1 - Изменение экономической эффективности С технологического оборудования во времени: С _изг – начальная стоимость; С _экс – эксплуатационные расходы; С _зат– суммарные затраты; С _дох – доходы от применения; С _эфф – положительный эффект от применения; T _ок – срок окупаемости; T _lim – предельный срок, соответствующий нулевой прибыли; T _max – срок эксплуатации, соответствующий максимальной прибыли.

Затраты на создание оборудования С _изг включают все этапы от его проектирования и изготовления до пуска в эксплуатацию. Они отражают начальную стоимость оборудования в зависимости от его конструкции, технологии изготовления, выбранных материалов и др.; их можно рассматривать как условно постоянные в процессе эксплуатации. Затраты на эксплуатацию С _экс связаны с расходами, связанными с поддержанием и восстановлением работоспособности оборудования; они включают затраты на техническое обслуживание и ремонт. Эти затраты, как правило, возрастают с течением времени вследствие старения элементов оборудования и ухудшение её технических характеристик, что приводит к увеличению средств на проведение ТОиР.

Применение оборудование дает положительный экономический эффект (доход) С _дох, который для технологического оборудования обусловлен выпуском продукции, повышения его качества и т.п. Интенсивность роста величины С _дох во времени имеет тенденцию к снижению, так как в процессе работы оборудования увеличивается продолжительность и частота ремонтов и технического обслуживания.

Кривая С _дох два раза пересекает кривую суммарных С _зат; разница между ними показывает, какая прибыль получена в каждый период времени при использовании оборудования по назначению.

Период времени до первой точки пересечения соответствует сроку окупаемости t = T _ок, к этому времени оборудование окупило средства, вложенные при его приобретении. Начиная с этого момента, т.е. при t > T _ок, оборудование дает прибыль С _эфф.

При некотором значении T _max значение прибыли достигает максимального значения (С_эфф)_max, после чего постепенно снижается из-за роста эксплуатационных затрат С_экс.

Вторая точка пересечения t = T _lim кривых С_дох и С_зат соответствует случаю нулевой прибыли С _эфф’ = 0, когда доход от использования оборудования полностью идет на эксплуатационные расходы. При t > T _lim оборудование эксплуатировать экономически нецелесообразно, поскольку затраты на ТОиР превышают экономический эффект от его применения.

Продолжительность экономически целесообразной эксплуатации Т _экс оборудования находится в диапазоне T _max £ Т _экс < T _lim.