Введение к работе
Актуальность работы. Одним из приоритетных направлений повышения эффективности эксплуатации крупнотоннажных машин и агрегатов на промышленных предприятиях химической отрасли РФ является развитие стратегии их технического обслуживания (ТО) с учетом надежности (Reliability-centered Maintenance, RCM), поскольку:
1. Производственные мощности по базовым видам продукции загружены более чем на 80-90% при степени износа основных фондов по химическому комплексу в целом около 50%, а по отдельным видам оборудования – свыше 80%. Значительная часть машин, аппаратов и коммуникаций, отказы которых часто приводят к серьезным экономическим, экологическим и социальным потерям, имеет срок службы 20 и более лет. Коэффициент обновления фондов в 4 раза ниже минимально необходимого. Используемые технологии отличаются высокой энерго- и ресурсоемкостью.
2. Существенная часть выпускаемого отечественного оборудования не отвечает современным требованиям качества, не имеет охранных документов, сертификатов безопасности, систем сервиса и эксплуатационного обслуживания.
3. Работоспособность машин и агрегатов напрямую влияет на качество выпускаемой продукции, определяя конкурентоспособность бизнеса.
4. Необходимость своевременного завершения операций по ТО требует оперативного резервирования значительного количества материалов/деталей/узлов.
При этом продолжает увеличиваться разрыв между объективными потребностями промышленных предприятий в современных разработках и предложениями научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций.
В сложившихся условиях особую значимость приобретает научно-обоснованная постановка и решение задачи определения эффективной структуры ТО машин и агрегатов химических производств, т.е. такого набора целей, методов, ресурсов и технических средств, которые будут использоваться в определенном порядке при поддержании или возвращении оборудования в работоспособное состояние. При этом ремонт рассматривается как часть корректирующего ТО, включающая непосредственные действия по локализации, диагностированию и устранению неисправности, а также проверку функционирования (ГОСТ Р 53480-2009 «Надежность в технике. Термины и определения»). Настоящая диссертационная работа посвящена решению данной проблемы.
Цель работы. Разработать теоретическое обоснование рационального цикла технического обслуживания химического оборудования с учетом закономерностей формирования надежности в условиях эксплуатации.
Научная новизна работы:
1. Приведена отличная от существующих методика количественного и качественного анализа безотказности, ремонтопригодности и готовности, а также эффективности действующей системы технического обслуживания структурных элементов объекта исследований, включающая в себя научно обоснованную совокупность взаимосвязанных и имеющих широкие границы применимости непараметрических статистических процедур, характеризующаяся уровнем информативности, соответствующим параметрическому подходу при более высокой точности результатов оценки.
2. Впервые построена динамическая иерархическая модель полной или частичной потери работоспособности производства аммиачной селитры, свободная от предположений о теоретических распределениях исходных данных, позволяющая осуществлять прогноз изменения состояния функционирования системы во времени по критерию «вероятность-тяжесть последствий отказа», подготовлен алгоритм расчета структурной значимости первичных событий и аварийных сочетаний модели.
3. Предложена система условий и метрик для формирования наиболее эффективного цикла комбинированного ТО объекта исследований по результатам оценки уровней показателей надежности оборудования, а также с учетом решения задачи оптимальной локализации части механических отказов его структурных элементов посредством индивидуального и группового диагностического контроля.
Практическая значимость. Теоретическая часть исследований обладает достаточной общностью и может быть применена при проектировании новых и модернизации существующих агрегатов по производству аммиачной селитры.
Отдельные положения диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по направлению «Технологические машины и оборудование» в МГУИЭ.
Предлагаемые методы и алгоритмы анализа успешно апробированы в производстве аммиачной селитры в ОАО «НАК «Азот», реализован комплекс мероприятий технического, методического и организационного характера по повышению надежности и эффективности восстановления работоспособности действующего оборудования.
Подготовлена автоматизированная система формирования оптимального графика работ по комбинированному (по потребности после отказа, наработке или календарному плану, а также состоянию) техническому обслуживанию машин и агрегатов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на: XXIII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», СГТУ, г. Саратов, 2010 г. и XXIV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», НТУ Украины «КПИ», г. Киев, Украина, 2011 г.
Публикации. Материалы, изложенные в диссертационной работе, нашли отражение в 5 опубликованных печатных работах, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
На защиту выносятся:
1. Методические основы комплексного анализа и прогнозирования надежности узлов и установок в производстве аммиачной селитры.
2. Динамическая иерархическая стохастическая модель полной или частичной потери работоспособности объекта исследований, учитывающая значимость и вариацию широкой совокупности условий и факторов (158 контролируемых параметров, 103 единицы основного и вспомогательного оборудования, более 2 тысяч фактических и гипотетически возможных видов отказов их структурных элементов), способствующих прекращению или снижению эффективности протекания различных стадий технологического процесса.
3. Результаты классификации неисправностей и оптимизации плана технического обслуживания производства аммиачной селитры.
4. Количественные оценки показателей надежности объекта исследований.
Достоверность полученных результатов и выводов обеспечена корректной постановкой задач, выбором общепризнанной системы эксплуатационных испытаний химического оборудования на надежность, использованием основных положений классической теории надежности, химико-технологических процессов, прикладной статистики и современных алгоритмов математического моделирования.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа включает введение, пять глав, основные выводы и результаты, список литературы (120 наименований) и приложение. Работа изложена на 160 страницах основного текста, содержит 16 рисунков и 12 таблиц.
