CC BY
655
УДК 629.423.3.621.316
В. С. Квагинидзе, Е.В. Ворсина
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ЭКСКАВАТОРОВ
Ремонт (Р) карьерного оборудования - наиболее труд оемкий вспомогательный процесс на горных предприятиях, от которого зависит как эффективность работы самого оборудования, так и карьера в целом. В горнорудной промышленности примерно 42 % рабочих занято ремонтом машин. При этом уровень механизации ремонтных работ очень низок, до 76 % затрат труда приходится на операции, выполняемые вручную.
На ремонт оборудования расходуется до трети всех затрат на добычу полезного ископаемого. Так, стоимость ремонта экскаватора за период его эксплуатации превышает затраты на его изготовление примерно в 10 раз. Следует также отметить, что расходы на содержание и ремонт оборудования в северных регионах РФ в 2-6 раз превышают аналогичные расходы в средней полосе. К тому же, значительная часть парка экскаваторов, работающая в условиях Севера, имеет обычное (не северное) исполнение, что снижает производительность и уровень надежности работы оборудования.
В горнодобывающей промышленности принята система планово-предупредительного ремонта (ППР). Сущность этой системы заключается в том, что горное оборудование после определенного периода эксплуатации подвергается техническому обслуживанию (ТО) и различным видам плановых ремонтов, периодичность и продолжительность которых зависит от конструкции машин и их принадлежности.
В настоящее время нет еще общепринятых единых структурных графиков ремонта горной техники, и в том числе экскаваторов. Эксплуатационно-ремонтные предприятия руководствуются нормативами и структурными графиками ре-
монтов, разработанными институтами Гипрошахт, НИИОГР, министерствами, НИИ и отдельными производственными объединениями. Но, зачастую, данные нормативы рассчитаны на применение на всей территории бывшего СССР и не учитывают многочисленных факторов, определяющих периодичность и виды ремонтов. Так межремонтные периоды регламентируемые нормативами института Гипрошахт (табл. 1), отвечают круглосуточному режиму работы экскаваторов и условиям разработки одноковшовыми экскаваторами полу-скальных пород, требующих подготовки к выемке буровзрывным способом, и действительны для экскаваторов, эксплуатируемых в районах с расчетной температурой воздуха от 22 до минус 30° С. Для районов с более высокой температурой воздуха эти межремонтные периоды должны быть умножены на поправочный коэффициент 1,05, а для районов с более низкой температурой - на 0,95. Однако следует отметить малую обоснованность этих требований и значений поправочных коэффициентов.
В реальных условиях угольных разрезов, для организации своевременного проведения технических обслуживаний и ремонтов разрабатывают годовые и месячные планы-графики, в которых межремонтные периоды по времени не одинаковы и определяются наработкой машин. Годовой план ТО и Р определяет число плановых технических обслуживаний и ремонтов по каждой машине и является основанием для расчета потребности в материальных и трудовых ресурсах при разработке производственных планов. Исходные данные для разработки годового плана: данные о фактической наработке в часах на начало планируемого года со времени проведения соответствующего технического обслуживания, ремонта или с начала эксплуатации; планируемая наработка машины в часах; показатели периодичности ТО и ремонтов.
При эксплуатации экскаваторов в холодной климатической зоне рекомендуются следующие ремонтные циклы:
- для строительных универсальных (Е<2,5 м3), карьерных (Е = 4...15 м3), вскрышных (Е = 4...10 м3), шагающих (Е = 4...10 м3) экскаваторов:
К-Т1-Т2-Т1-Т2-Т1-С-Т1-Т2-Т1-Т2-Т1-К
- для вскрышных (Е = 11.. .40 м3), шагающих (Е = 11.. .40 м3) экскаваторов:
К-Т1-Т2-Т1-С-Т1-Т2-Т1-С-Т1-Т2-Т1-К
Ремонтные нормативы одноковшовых экскаваторов, применяемых на малых разрезах Нерюнгринского района
Нормативы Экскаватор
ЭКГ- 5А ЭШ- 10/70 ЭШ- 11/70 ЭШ- 20/90 ЭШ- 25/90
Наработка на ремонт в приведенных объемах, млн.м3 горной массы К 7,2 15,0 17,0 22,8 27,0
С 3,6 7,5 8,5 11,4 13,5
Т 1,2 2,5 2,8 3,8 4,5
Полная трудоемкость, чел.-час К 6000 6640 6640 27400 39000
С 2400 2600 2600 10900 15500
Т 1500 2000 2000 8200 11700
РО 295 555 555 1100 1590
ЗО 185 305 305 500 740
Продолжительность, сут. К 40 62 62 120 130
С 25 35 35 60 60
Т 12 26 26 35 35
РО 2 3 3 4 5
ЗО 2 3 3 4 5
Межремонтные периоды, машино-час К 24000 24000 24000 36000 36000
Т 2 12000 12000 12000 18000 18000
Т1 6000 6000 6000 9000 9000
РО 500 500 500 500 500
К, С, Т - соответственно капитальный, средний и текущий ремонт; РО, ЗО - месячное и сезонное техническое обслуживание, соответственно.
Совершенствование системы ТО и Р должно быть направлено на дальнейшее уточнения нормативов. Нормативы должны отвечать требованиям объективного изменения затрат на ремонт оборудования, а также отражать возрастной состав агрегатов и условия их эксплуатации (климатические, горно-геологические, загрузки).
Как было сказано выше, разработка месторождений в условиях Севера имеет свою специфику, что связано, прежде всего, с жесткостью климатических условий. В общем случае низкие температуры воздействуют на машины двояко: ухудшают физико-механические свойства материалов, используемых в конструкции машины, или применяемых при ее работе (смазочные масла, рабочие жидкости), а также ухудшают условия работы (намерзание, налипание). Тяжелые условия работы горной техники в условиях отрицательных температур приводят к снижению ее производительности и повышению трудоемкости работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования. Многолетний опыт эксплуатации горного оборудования в суровых климатических условиях показывает, что в зимние месяцы резко повышается количество отказов. Поэтому, крайне неблагоприятные климатические и горно-геологические условия разработки месторождений в условиях Севера предъявляют особые требования к эксплуатации и ремонту горного оборудования.
Задача обеспечения надежной, эффективной и безопасной работы горного оборудования в северных условиях в процессе эксплуатации требует решения двух основных задач:
- выбор рациональных режимных параметров работы техники в конкретных условиях эксплуатации;
- разработка оптимальной стратегии системы ТО и Р, с учетом конкретных горно-геологических и климатических условий эксплуатации оборудования.
Инструкциями заводов-изготовителей и инструкциями по эксплуатации машин горного оборудования предусмотрены критические уровни температур, при которых эксплуатация техники становится нецелесообразной. Основным техническим мероприятием по повышению надежности машин в условиях Севера и защите металлоконструкций экскаваторов от хрупких разрушений является актированная остановка оборудования в периоды воздействия критических отрицательных температур.
Однако, актированная остановка машины не обеспечивает должного эффекта, поскольку большая доля хрупких разрушений приходится на периоды работы при более высо-
ких температурах. В области критических температур отмечается не более 4-6 % отказов, до 50 % разрушений приходится на интервалы температур от минус 20 до минус 40о С. Часть отказов наблюдается в интервалах до минус 20о С, которая сопровождается значительными амплитудами колебания температур в течение суток. Таким образом, актированные остановки машин вызывают значительные простои основного технологического оборудования карьеров, что не является экономически оправданным, поскольку основная доля хрупких разрушений узлов металлоконструкций происходит при более высоких уровнях отрицательных температур. Останавливать же работу машин при температуре от минус 20 до минус 30 оС не представляется целесообразным. К тому же, актированные остановки машин в период критических отрицательных температур нарушают температурный баланс системы, имеющий место при непрерывной работе оборудования, и могут вызвать дополнительные нагрузки в основных узлах машины и явиться причиной хрупких разрушений.
Ограничение режима работы горных машин в периоды воздействия наиболее опасных уровней отрицательных температур, начиная с минус 30 оС и ниже, является наиболее эффективным путем снижения аварийных простоев оборудования. Ограничение нагрузок в основных узлах возможно, как за счет включения специальных автоматических устройств в систему привода экскаваторов, обеспечивающих поддержание предельно допустимых токовых нагрузок в приводах напора, подъема и поворота машин, так и регулированием параметров управления экскаватором. Это возможно за счет работы машины на средних положениях командоконтролле-ров при ограничении длины хода рукояти. Такие ограничения способствуют уменьшению напряжений, формируемых в основных узлах металлоконструкций экскаваторов, и тем самым снижать вероятность хрупких разрушений.
Также при температуре окружающей среды ниже минус 35° С наряду с ограничением непосредственно режима работы экскаваторов (работа на длине рукояти нее более чем 2/3, снижение рабочих скоростей) производится особо тщательная подготовка забоя, черпание горных пород производится плавно, без рывков, запрещается уборка негабаритов из за-
боя и снятие нависей. Все эти ограничения снижают производительность работы экскаваторов.
Учитывая сложные условия эксплуатации оборудования в условиях Севера, наряду с ограничением режима работы в зимний период, можно порекомендовать переработку годовых графиков ремонта экскаваторов на малых разрезах с учетом периода года с наиболее низкими температурами окружающей среды. Т. е. плановые ремонты экскаваторов выставлять по графикам или осуществлять в неплановом порядке в календарный период с декабря по февраль, включительно, даже при недостижении необходимой наработки машины.
Корректировка графиков ТО и Р должна производится индивидуально для каждого отдельного экскаватора, эксплуатируемого на малом разрезе Севера. При этом должны учитываться следующие факторы:
- техническое состояние машины и ее фактическая наработка (тыс. м3) с начала эксплуатации (или после капитального ремонта) и от последнего текущего ремонта; машины суммарная наработка которых от последнего аварийного ремонта является наибольшей необходимо ремонтировать в первую очередь;
- вид и продолжительность ремонта, который при переработке графика ТО и Р должен попасть на зимний период;
- использование экскаватора на вскрыше или добыче, общее их количество, а также нахождение остальных вскрышных или добычных экскаваторов на данный период времени в ремонте;
- установленный проектом режим горных работ на разрезе и планируемый объем работ для данной машины на год;
- мощность ремонтной базы малого разреза, ее организация, наличие необходимого числа ремонтных рабочих, количества вспомогательного оборудования и запасных частей и т. п.
Как известно, ремонт горного оборудования малых разрезов Севера осуществляется, как правило, в полевых условиях. В результате неблагоприятного воздействия климатических факторов на ремонтный персонал в зимний
период производительность труда при ремонте может снизится на 10-15 %.
Однако, проведение планового ремонта экскаватора в период года с наиболее низкими температурами окружающей среды, позволит при более благоприятных условиях, производить выемочно-добычные работы, не прерываясь на долгосрочные ремонты. К тому же обнаружение и устранение отказов техники при обычных условиях работы требует значительно меньших затрат времени, чем при низких температурах. Таким образом, предлагаемая корректировка системы ППР для экскаваторов, эксплуатируемых на малых разрезах Севера, позволяет повысить их годовую производительность, а тем самым и увеличить эффективность основного производства на 15-20 %.
Часто на малых разрезах добычной парк экскаваторов состоит из одной, двух единиц машин. При этом, при остановке добычного экскаватора на долгосрочный ремонт в зимний период, бесперебойная поставка угля потребителям может осуществляться из склада угля, создаваемого заранее.
Наряду с вышеизложенным, на малых разрезах Севера, должно уделяться внимание мероприятиям, обеспечивающим снижение трудоемкости ремонтных работ:
- повышение уровня механизации работ - отношения объема работ, выполняемых с помощью механизмов к общему объему работ (передвижные ремонтные мастерские);
- создание специализированных ремонтных бригад;
- сокращение объемов ремонтных работ, выполняемых экипажами;
- создание обменного фонда деталей и сборочных единиц;
- переход на сменно-узловой метод ремонта;
- внедрение прогрессивных методов упрочнения деталей, а также новых материалов;
- тщательная подготовка техники к зимнему периоду (утепление кабины и двигателя; заполнение системы охлаждения низкозамерзающей жидкостью; заполнение системы смазки спецмаслами; промывку системы питания; перезарядку аккумулятора; подготовку и регулировку пусковых устройств);
- и др.
і— Коротко об авторах------------------------------------------
Квагинидзе В.С. - доктор технических наук, профессор, ОАО ХК «Якутуголь»;
Ворсина Е.В.- аспирантка ТИ (Ф) ГОУ ВПО ЯГУ
