Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследований по обоснованию эффективного функционирования холодильных машин 9
1.1 Анализ действующей системы технического обслуживания машин 9
1.2 Эксплуатационная надежность и проблемы обеспечения качества технического обслуживания холодильных машин 17
1.3 Холодильная машина как восстанавливаемая система разнотипных элементов 24
1.4 Цель и задачи исследований 30
2. Теоретическое обоснование эффективности функционирования централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин 33
2 1 Вероятностная модель процесса устранения последствий отказов и проведения профилактических осмотров холодильных машин 33
2.1.1 Характеристика централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин 33
2.1.2 Поток заявок на устранение последствий отказов и проведение профилактических осмотров холодильных машин 36
2.1.3 Показатели эффективности функционирования централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин 39
2.2 Теоретическое обоснование количественного состава передвижных средств для обслуживания холодильных машин 45
2.2.1 Обоснование оптимального количества автопередвижных мастерских (автопередвижных средств) для устранения последствий отказов (проведения профилактических осмотров) 46
2.3 Определение зоны обслуживания холодильных машин 52
2.3.1. Определение среднесменного пробега передвижных средств обслуживания 52
2.3.2 Определение радиуса зоны обслуживания холодильных машин стационарным пунктом технического обслуживания 53
2.4 Обоснование фонда запасных частей для устранения последствий
отказов и проведения профилактических осмотров холодильных машин 54
2.4.1 Обоснование фонда запасных частей для устранения последствий отказов и проведения профилактических осмотров холодильных машин автопередвижной мастерской (автопередвижным средством) 54
2.4.2 Обоснование фонда запасных частей на стационарном пункте технического обслуживания 55
Выводы 56
Программа и методика опытно-статистических исследований 57
3.1 Программа исследований
3.2 Выбор предмета и объекта исследований Ji
3.3 Методика проведения статистических наблюдений по оценке эксплуатационной надежности
3.4 Методика определения показателей безотказности и долговечности холодильных машин по результатам статистических наблюдений
3.5 Методика исследований потока требований на обслуживание холодильных машин
ВЫВОДЫ 68
4. Результаты исследований по обоснованию централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных маши 69
4.1 Показатели безотказности и долговечности холодильных машин в условиях рядовой эксплуатации 69
4.2 Расчет показателей эффективности функционирования централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин 85
4.3 Расчет оптимального количества автопередвижных мастерских и автопередвижных средств при централизованном методе устранения последствий отказов и проведения профилактических осмотровхолодильных машин 88
4.4 Расчет зоны обслуживания холодильных машин 92
4.4.1 Расчет среднесменного пробега передвижных средств обслуживания 92
4.4.2 Расчет зоны обслуживания холодильных машин стационарным пунктом технического обслуживания 93
4.5 Расчет фонда запасных частей холодильных машин 94
4.5.1 Расчет фонда запасных частей для устранения последствий отказов холодильных машин автопередвижной мастерской 94
4.5.2 Расчет фонда запасных частей для проведения профилактических осмотров автопередвижным средством 100
4.5.3 Расчет фонда запасных частей для устранения последствий отказов холодильных машин на стационарном пункте технического обслуживания
Выводы 103
5. Технико- экономическое обоснование централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин ... 105
5.1 Организация централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин в Ульяновской области...
5.2 Обоснование экономической эффективности внедрения централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин j^g
5.3 Расчет совокупной эффективности внедрения централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин I to
Выводы 119
Общие выводы
Рекомендации 122
Список использованной литературы
- Эксплуатационная надежность и проблемы обеспечения качества технического обслуживания холодильных машин
- Характеристика централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин
- Методика проведения статистических наблюдений по оценке эксплуатационной надежности
- Расчет оптимального количества автопередвижных мастерских и автопередвижных средств при централизованном методе устранения последствий отказов и проведения профилактических осмотровхолодильных машин
Введение к работе
Увеличение производственных мощностей предприятий по переработке сельскохозяйственного сырья и хранению готовой продукции обуславливает необходимость эффективного использования холодильных машин. Нормальная работа холодильных машин во многом зависит от соблюдения правил эксплуатации обслуживающим персоналом. С другой стороны, даже при нормальной эксплуатации все машины нуждаются в ремонтно-обслуживающих воздействиях: устранении последствий отказов и проведении профилактических мероприятий.
На перерабатывающих предприятиях агропромышленного комплекса (АПК) холодильные машины, в большинстве случаев, изношены и требуют замены или ремонта [91] . Например, на молокоперерабатывающих предприятиях Ульяновской области более 80% холодильных машин работают за пределами амортизационного срока. Изношенность холодильных машин обуславливается не только длительной эксплуатацией, но и плохим качеством технического обслуживания (ТО) по причине нарушения сроков и объемов работ, низкого уровня квалификации персонала, отсутствия фонда запасных частей, нехватки приборов и инструментов для выполнения обслуживающих операций. В свою очередь это приводит к ухудшению основных технических параметров холодильных машин: снижается холодопроизводительность, повышается удельная потребляемая мощность и расход смазочного масла [12].
В сложившейся практике ТО холодильных машин предприятий АПК отсутствует эффективная система, позволяющая активно поддерживать их работоспособное состояние, при минимальных затратах и в сжатые сроки устранять последствия отказов и проводить профилактические осмотры.
Специализированной службы для технического обслуживания холодильных машин практически нет ни в одной области Российской Федерации.
Высокие цены не позволяют сельхозтоваропроизводителям приобретать новые холодильные машины, но в то же время предприятиям надо обеспечить сохранность переработанной продукции с помощью имеющегося парка холодиль-
ных машин, большая часть которых физически и морально устарела. Поэтому организация системы специализированного ТО холодильных машин с использованием передвижных средств, работающих по принципу выездных бригад, является актуальной научной и практически значимой задачей для предприятий АПК.
Работа выполнена по плану НИОКР ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА» на тему «Разработка технологии, средств механизации и технического обслуживания энергосберегающих процессов производства и переработки продукции сельского хозяйства» ( ГР № 01.200.203528).
Цель исследования - организация централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин предприятий АПК (на примере Ульяновской области).
Объект исследовании - процесс обслуживания (профилактических осмотров и устранения последствий отказов) холодильных машин.
Научную новизну работы представляют:
количественные оценки показателей надежности холодильных машин в условиях рядовой эксплуатации (на примере предприятий АПК Ульяновской области);
показатели функционирования централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин;
методика расчета оптимального количества автопередвижных мастерских (АПМ) для устранения последствий отказов и автопередвижных средств (АПС) для проведения профилактических осмотров холодильных машин.
Практическая ценность. Разработанная методика позволяет рассчитать оптимальное количество АПМ для устранения последствий отказов и АПС для проведения профилактических осмотров холодильных машин при минимальных затратах, связанных с простоем передвижных средств в ожидании заявок на обслуживание и простоем холодильных машин в ожидании обслуживания.
Реализация результатов исследований. Разработанные рекомендации по организации централизованной системы специализированного ТО холодильных
машин приняты к внедрению ОАО «Холодсервис» и ОАО «Ульяновский хладокомбинат» Ульяновской области.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены на научно-практических конференциях Мордовского государственного университета (2001 г.), Пензенской ГСХА (2001...2002 гг.), Ульяновской ГСХА (1998...2002гг.), 16-й региональной конференции вузов Поволжья и Предуралья (г. Пенза, 2005 г.) и международной конференции Санкт-Петербургского ГАУ(2006г.).
Публикации результатов исследований. Опубликовано 9 статей, в том числе 4 без соавторов. Общий объем публикаций составляет 1,45 п.л., из них 0,94 п.л. принадлежит автору.
Структура и объем диссертация. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 123 наименований и приложения на 45 страницах. Работа изложена на 175 страницах, содержит 24 рисунка и 23 таблицы.
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
результаты статистических наблюдений по оценке показателей надежности холодильных машин в условиях рядовой эксплуатации (на примере предприятий АПК Ульяновской области);
теоретическое обоснование структуры и показателей функционирования централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин;
методика определения и результаты расчётов оптимального количества автопередвижных мастерских для устранения последствий отказов и автопередвижных средств для проведения профилактических осмотров холодильных машин;
рекомендации по организации централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин предприятий АПК.
Эксплуатационная надежность и проблемы обеспечения качества технического обслуживания холодильных машин
Более 80% холодильных машин, эксплуатируемых в АПК Ульяновской области, находятся за пределами амортизационного срока. Замена или их ремонт требует больших затрат, а поставки новых холодильных машин значительно сокращены.
Особую актуальность в таких условиях технического состояния холодильной техники, при обосновании рациональной системы технического обслуживания, приобретает необходимость оценки организации ремонтно-обслуживающих мероприятий холодильных машин.
Большой вклад в исследование и разработку оптимальной системы технического обслуживания и ремонта холодильных машин внесли работы Э.М Бежа-нишвили и А. В.Быкова [12,14]. Ими также предложена совокупность приемов для управления надежностью холодильной техники в условиях эксплуатации (см. рис. 1.4).
Аварии и неполадки холодильных машин (длительные и неплановые остановки, нарушение режима работы, угроза безопасности обслуживающему персоналу) приносят значительный ущерб производству. Неисправности в работе происходят вследствие конструктивной недоработки отдельных деталей и узлов, несоблюдении требований инструкций и норм эксплуатации холодильных машин.
Существующая классификация отказов, представленная на рисунке 1.5, показывает, что по форме своего проявления различают две основные группы отказов холодильных машин [12]: - постепенные (или параметрические) отказы, характеризуемые постепенным изменением одного или нескольких контролируемых параметров (производительности, мощности, зазора в сопряжении и др.) вследствие износа трущихся деталей; - внезапные отказы, характеризуемые скачкообразным изменением параметров узлов и агрегатов. Прогнозируемые Непрогнозируемые
Рисунок Ї.5- Классификация отказов холодильных машин Внезапный отказ может быть вызван дефектами изготовления, такими как металлургические «пороки» в заготовках деталей (скрытые трещины, раковины и др.); ошибками в технологической документации, которые при изготовлении деталей проявляются в виде скрытых дефектов; нарушением технологии производства на заводе-изготовителе, приводящее к созданию локальных источников вне запных отказов (крупные царапины, следы от инструмента, сквозное прокаливание при поверхностной закалке и др.). Внезапные отказы также называют аварийными. Как правило, аварийный отказ приводит к тяжелым последствиям: выходу из строя холодильной машины, нарушению температурно-влажностного режима хранения продуктов в холодильных камерах, увеличению потерь продукции и др.
Появление постепенных отказов поддается прогнозированию на основе исследования процессов старения и изнашивания деталей, и их предупреждают проведением профилактической замены деталей по специально разработанной стратегии. Природа возникновения постепенных и внезапных отказов различна Поэтому для обеспечения требуемого уровня надежности, например холодильного компрессора, в течение всего срока эксплуатации применяют две одновременно действующие стратегии обслуживания: планово-предупредительные замены деталей по наработке; профилактические работы с заменой деталей в зависимости от их состояния.
По потере функционирования отказы холодильных машин могут быть вызваны техническими и организационными причинами (см. рисунок 1.6).
Для сохранения с.-х. продукции в условиях предприятий АПК необходимо радикальное улучшение технического обслуживания холодильных машин. Ситуация такова, что по мере автоматизации техники, увеличивается значение технического обслуживания машин.
Необходимо отметить, что критическое состояние холодильной техники обусловлено изношенностью узлов и агрегатов, а также рядом причин: низкий уровень технической эксплуатации, недостаточная квалификация обслуживающего персонала, плохое качество запасных частей.
В своей работе И.Г. Чумак указывает, что уровень надежности холодильной машины определяется затратами, связанными с аварийными и плановыми простоями при ремонтах, а также стоимостью ремонтов и ТО при эксплуатации. К числу факторов, вызывающих отклонения параметров технического состояния холодильных машин от оптимальных значений, относятся следующие [91,111]:
1. Поломка пластинок клапанов и поршневых колец компрессора. Причинами, нарушающими нормальный режим работы клапанов компрессора, являются заедание клапанных пластин при неправильной сборке и загрязнение; установка пружин с жесткостью, не соответствующий расчетной и др. Недостаточная долговечность клапанов обусловлена тяжелыми условиями работы компрессора, приводящими пластины к усталостному разрушению.
2. Нарушение герметичности клапанов компрессора. На этот дефект указывает повышение температуры перегрева пара, выходящего из компрессора
3. Увеличение зазоров между сопрягаемыми трущимися деталями компрессора из-за износа. Особое значение при работе компрессора имеет вибрация. Необходимо соблюдать все требования, предъявляемые при монтаже, чтобы исключить возможные перемещения компрессора на фундаменте во время работы.
4. Повышенный нагрев трущихся деталей в местах сопряжений и уплотнений (подшипников, цилиндра, сальника и др). Основными причинами нагрева подшипников с принудительной циркуляцией масла являются неправильно вы бранный сорт масла, засорение маслопроводов и фильтров, перекос или искривление оси вала и чрезмерная затяжка подшипников.
Характеристика централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин
На основании проведенного анализа форм и методов ТО применительно к холодильным машинам, с учетом основных положений теории массового обслуживания предложена схема функционирования централизованной системы специализированного технического обслуживания, представленная на рисунке 2.1.
На вход этой системы от холодильных машин поступает случайный поток заявок на обслуживание различных элементов машины. Заявка на обслуживание характеризуется маркой холодильной машины, видом технического обслуживания (отказ или профилактический осмотр), местопоявлением и временем появления заявки, продолжительностью и трудоемкостью обслуживающего воздействия, расходом материалов на устранение последствий отказа и проведение профилактического осмотра
Заявка на обслуживание холодильной машины появляется на различном, случайном расстоянии от стационарного пункта технического обслуживания (ГГТО), в случайные моменты времени. Момент появления заявки на обслуживание есть величина случайная (вероятностная) даже для тех видов технического обслуживания, которые имеют установленную периодичность выполнения операций. Это определяется случайным характером использования холодильных машин в хозяйстве (разным сроком ввода в эксплуатацию, разным «возрастным» составом, интенсивностью загрузки и т.д.).
Продолжительность и трудоемкость конкретного вида обслуживания (устранения последствий отказов или проведения профилактического осмотра), расход запасных частей и вспомогательных материалов на обслуживание также являются случайными величинами. Это связано с неоднородностью требовании на обслуживание, с квалификацией исполнителей, принятой системой организации технического обслуживания и другими факторами.
Таким образом, входы централизованной системы специализированного технического обслуживания холодильных машин характеризуются разномароч-ностью машин, неоднородностью требований на обслуживание, взаимосвязанных со случайным характером места и времени появления заявки, продолжительностью, трудоемкостью, расходом запасных частей и вспомогательных материалов на обслуживание холодильных машин.
Удовлетворение заявки на обслуживание осуществляется обслуживающей системой, представляющей собой совокупность каналов обслуживания, аппарата управления, службы снабжения и обучения персонала.
Каналы обслуживания (технические средства обслуживания и исполнители) характеризуются: типом канала - передвижной или стационарный, специализацией канала - устраняет отказ или проводит профилактический осмотр, нагрузкой -количество обслуживаемых холодильных машин одним каналом, пропускной способностью, текущими и капитальными затратами на обслуживание. Каналы обслуживания взаимодействуют между собой и предусмотрена их специализация: каждый канал обслуживает только определенный вид заявки. При обнаружении во время проведения профилактического осмотра отказов и наличия изношенных или дефектных деталей и узлов оборудования, запорно-регулирующей арматуры, приборов автоматики и трубопроводов, не предусмотренных правилами технического обслуживания, автопередвижное средство укомплектовано запасом резервных узлов и деталей для их устранения.
Каждый канал обслуживает холодильные машины холодопроизводительно-стью от 22 кВт до 400 кВт разных марок. В связи с неравномерностью случайного поступления заявок на обслуживание нагрузка канала может быть различной.
На основании анализа характеристик предлагаемой системы специализированного ТО холодильных машин и работ по теории массового обслуживания [7, 6,30,39,57,67,81,87,86,90,110] её можно представить как сложную систему ТО, со случайными входами, без приоритета.
Методика проведения статистических наблюдений по оценке эксплуатационной надежности
Основной задачей холодильной обработки и хранения сельскохозяйственной продукции является сохранение их первоначальных свойств и обеспечение высокого качества. Все это должно обеспечиваться бесперебойной работой холодильного оборудования. Отсутствие системы специализированного технического обслуживания и устранения последствий отказов приводит к ухудшению характеристик холодильных машин.
Основным критерием обоснования количественного состава передвижных средств для системы специализированного технического обслуживания являются минимум приведенных затрат, связанных с простоем АПМ или АПС в ожидании заявки и холодильных машины в ожидании обслуживания, т.е. соотношение между числом поступивших на обслуживание заявок и пропускной способностью канала (количеством передвижных средств) должно быть таким, чтобы затраты (убытки) от простоя канала и холодильной машины в очереди в сумме должны быть оптимальны по сравнению с другими вариантами: Сй+ЕЛхК.+С„ ивп, (2.21) где Са - годовые затраты от простоя АПМ (АПС) в ожидании заявок на устранение последствии отказов и проведение профилактических осмотров от обслуживаемых холодильных машин, руб.; Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; Ка - капитальные вложения при передвижном способе обслуживания, руб.; С - годовые затраты от простоев холодильных машин в ожидании устранения последствий отказов или проведения профилактических осмотров, руб.
Обоснование количества АПМ (АПС) проводили с использованием целевой функции минимизирующей годовые приведенные затраты и учитывающей случайный (вероятностный) характер эксплуатационных затрат, связанных с простоем холодильных машин в ожидании обслуживания и с простоем АПМ (АПС) в ожидании поступления заявки в обслуживающую систему: С +Е К.+С min, (2.22) t об = min, гДе С » = 0 t e Mr(t) - годовые затраты от простоя АПМ (АПС) в ожидании заявок на устранение последствий отказов от обслуживаемых машин, руб.; q -удельная стоимость использования АПМ (АПС), руб./ч; іщ, = t{tnp) - среднее время простоя АПМ (АПС) в ожидании заявок, ч; Mr(t) - математическое ожидание годового числа отказов холодильных машин, устраняемых АПМ; Ея - нормативные вложения при передвижном способе устранения последствий отказов (выполнении профилактических осмотров) холодильных машин, руб.; Ка- капитальные вложения при передвижном способе устранения последствий отказов (или выполнении профилактических осмотров) холодильных машин, руб.; Сш =Св-/««-А/г(/) - годовые затраты от простоев холодильных машин в ожидании устранения последствий отказов (или выполнении профилактических осмотров), руб.
Средние удельные затраты от простоя холодильной машины в ожидании устранения последствий отказов (или выполнении профилактических осмотров): где Cw - убытки от простоя /-и марки холодильной машины, руб./ч; и, - доля холодильных машин /-й марки.
Удельная стоимость использования АПМ (или АПС) складывается из затрат на приобретение автомобиля под АПМ (АПС), стоимости оборудования, деталей и узлов резервного фонда запасных частей, заработной платы исполнителей, занятых устранением последствий отказов (или выполнением профилактических осмотров): сш cm ел at где слпм,# - балансовая стоимость соответственно АПМ (АПС) и оборудования1, руб.; «лдм.а - коэффициент отчислений на амортизацию соответственно АПМ (АПС) и оборудования, %; Q - среднегодовой расход топливных и смазочных материалов, кг; C1XJU - комплексная цена топлива и смазочных материалов, руб./кг; to, - продолжительность рабочей смены, ч; т - продолжительность рабочей смены, ч; D - число рабочих смен в году; к коэффициент, учитывающий дополнительную оплату, к - коэффициент, учитывающий премиальные начисления; клщ- коэффициент, учитывающий начисления на социальные нужды; к, - коэффициент, учитывающий дополнительную надбавку слесарю за выполнение функций водителя; гс - тарифная ставка слесаря IV разряда, руб./ч; тм - тарифная ставка слесаря VI разряда, руб./ч.
Общий расход топлива и смазочных материалов в год определяем по формуле [94]: 3» =0,01&/(1+0,0Ш), (2.25) где Qs нормативный путевой расход топлива, кг, S среднегодовой пробег АПМ, км; D — суммарная надбавка (поправка) к нормативному расходу топлива, %.
Расчет оптимального количества автопередвижных мастерских и автопередвижных средств при централизованном методе устранения последствий отказов и проведения профилактических осмотровхолодильных машин
Исходными данными, необходимыми для расчета оптимального количества автопередвижных мастерских при централизованном специализированном техническом обслуживании холодильных машин, эксплуатирующихся в агропромышленных предприятиях Ульяновской области являются следующие показатели; количество холодильных машин N = 336, среднее расстояние пробега АПМ от места базирования до места устранения последствия отказа (центр района) r{R) — 143 км, средняя скорость передвижения АПМ У , = 50 км/ч, среднее оперативное время устранения последствия отказа ton 1,16 ч, удельная стоимость использования АПМ дА1Ш — 132,3 руб/ч, средние удельные затраты от простоя холодильных машин Со = 348 руб/ч, поток заявок от одной холодильной машины к\ = 0,000464 1/ч, приведенная плотность потока отказов / = 0,0031, капитальные вложения Ка =69674 руб, продолжительность смены tCM = 8 часов (приложение П.ГЗ).
Анализ данных таблицы 4.9 показывает, что с наибольшей вероятностью в течение смены может поступить от одной до двух заявок. В течение часа вероятность поступления более одной заявки значительно меньше, чем вероятность появления одной заявки.
Анализируя данные таблицы 4Л 0 и 4.11 можно утверждать, что для специализированного технического обслуживания 336 холодильных машин перерабатывающих предприятий области с суммарным потоком требований на устранение последствий отказов Л — ОД5 1/ч, математическим ожиданием годового числа отказов - 446 отказов, оптимальным количеством АПМ является величина М=2. Параметры Л и Mr(t)рассчитаны по формулам (2.32) и (2.34).
Исходными данными для расчета оптимального количества автопередвижных средств, при проведении профилактических осмотров холодильных машин, являются следующие показатели: количество заявок N 336, среднее рас стояние пробега АПС от места базирования до места проведения профилактического осмотра (центр района) r(R) =107 км, средняя скорость передвижения АПС Уф 50 км/ч, среднее оперативное время проведения профилактического осмотра гвл=1,7 ч, удельная стоимость использования АПС Цшс =162 руб./ч, средние удельные затраты от простоя холодильных машин С0 = 348 ру67ч, поток заявок от одной машины Лі = 0,000363 І/ч, плотность потока профилактических осмотров /7,=0,0021, капитальные вложения ife=55350 руб., продолжительность смены гм — 8ч (приложение П.Г 4).
В таблице 4.12 приведены данные основных характеристик централизованной системы специализированного проведения профилактических осмотров, а в таблице 4.13 - суммарные удельные эксплуатационные и приведенные затраты, рассчитанные по формулам (2.44) и (2.45) в зависимости от количественного состава АПС.
Результаты расчетов затрат, связанных с определением количества АПМ (АПС) для устранения последствий отказов (проведения профилактических осмотров) показывают (см. таол.4.П и 4.13, что минимум целевой функции (2.21) достигнут при М=2 каждого вида передвижного средства Это количество и рекомендовано для обслуживания 336 холодильных машин предприятий АПК Ульяновской области.
Для более эффективной эксплуатации холодильных машин на автопередвижной мастерской, автопередвижном средстве и стационарном ПТО необходимо иметь определенный, постоянно пополняемый запас выходящих из строя деталей, узлов и приборов (элементов) автоматики холодильных машин. В сложившихся условиях расход запасных частей для холодильных машин желательно составлять, исходя из фактической потребности.
