CC BY
20
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2008 р. Вип. № 18
УДК 656:669.183
Помазков М.В.*
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ АВТОПЕРЕВОЗКАМИ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Предложен способ решения для совершенствования существующей системы оперативного планирования и управления технологическими автоперевозками в условиях металлургических предприятий за счет применения теории массового обслуживания.
Переход сталеплавильного производства металлургических комбинатов на наиболее прогрессивный конверторный способ выплавки и непрерывную разливку стали связан с вводом в эксплуатацию сталеплавильных агрегатов большой единичной мощности. Особенностью работы кислородно-конверторных цехов (ККЦ) является высокая интенсивность производственного процесса (продолжительность плавки не превышает 40 - 45 мин) и большие объемы выплавки стали. Так, действующие ККЦ имеют производственную мощность до 4,0 - 5,0 млн. т стали в год (12 - 15 тыс. т стали в сутки).
Высокая интенсивность процесса производства стали требует своевременного формирования и продвижения к ККЦ значительных грузопотоков компонентов шихты и добавок, а так же уборки к местам переработки продуктов плавки. В частности, важное значение имеет регулярная, соответствующая по темпу выплавки стали, перевозки к пунктам переработки высокотемпературных (до 700 - 800 °С) сталеплавильных шлаков.
На базовом металлургическом комбинате (ОАО «ММК им. Ильича») указанные технологии перевозки осуществляются по сложной транспортной технологии, двумя этапами. На первом этапе уборка шлака от сталеплавильных агрегатов и его разгрузка в траншеи шлакового отделения осуществляется технологическим железнодорожным транспортом в ковшах вместимостью 16м3. На втором этапе после охлаждения водой, шлак экскаватором с ковшом вместимостью 5-6 м3 загружается в автосамосвалы грузоподъемностью до 30 т, которыми перевозится к различным пунктам переработки, соответственно его физико-механическим свойствам.
Рассматриваемый грузопоток на участке работы автотранспорта является весьма сложным по своему характеру поскольку непосредственно связан с производственным процессом, с физико-механическими свойствами перевозимого груза и дорожными условиями, а воздействующее на погрузочно-перевозочный процесс факторы носят в основном вероятностный характер и трудно прогнозируемы.
В связи с указанным, транспортная технология применяемая на рассматриваемом грузопотоке по надежности перевозок не отвечает в полной мере требованиям производства. Так, имеют место случаи нарушения графика вывоза плановых объемов шлака и простоя погрузочного экскаватора (рис. 1). Так объем отгрузки шлака колеблется в диапазоне от 30 до 180 тонн в час. Основной причиной непроизводительных простоев экскаватора является недостаточный уровень организационного взаимодействия в работе экскаватора и автотранспорта.
Анализ рассматриваемого процесса показал следующее. Погрузка шлака в автосамосвалы выполняется экскаватором, который предварительно разрыхляет шлак и создает условия для его охлаждения до температуры менее 200 °С, что позволяет перевозить шлак без последствий для технического состояния автомобиля.
Для обеспечения требуемого по технологии температурного режима погрузки продолжительность обмена автосамосвалов и экскаватора должна быть не менее 4-6 минут. Необходимость повторения экскаватором подготовительных операций в каждом цикле погрузки снижает его производительность и увеличивает объем выполняемых работ.
ПГТУ. ст. препод.
Р(д) п
0,4
0,2
30
60
90
120
Пзб"
д т/ч
Рис. 1 - Часовая производительность экскаватора.
В то же время не соблюдение этого условия, как показали проведенные исследования, приводит к преждевременному выходу из строя отдельных узлов и систем автосамосвалов и вынужденным заходам на внеплановые ремонты и техобслуживания в течение смены. Поэтому число рабочих автосамосвалов может колебаться в достаточно низком диапазоне (от 1 до 5 единиц) [1].
Данное положение связано с низким уровнем оперативного управления совместной работой шлакового отделения и технологического автотранспорта, включая непосредственно связанные с эксплуатацией работы по техническому обслуживанию большегрузных автосамосвалов [2].
В технической литературе вопросы применения большегрузных автосамосвалов на технологических перевозках сталеплавильных цехов освещения практически не получили. Однако с расширением масштабов использования автотранспорта в транспортных технологиях металлургических комбинатов они становятся весьма важным и актуальным.
Целью настоящей статьи является разработка и обоснование технологических параметров совместного использования погрузочного экскаватора и большегрузных автосамосвалов при обслуживании сталеплавильных цехов, учитывающих как потребности основного производства, так и техническую готовность рабочего парка машин.
Поставленная проблема требует решения следующих задач:
- определения плановых объемов вывоза шлака для комплексного производства;
- определении количества машин для вывоза плановых объемов шлака.
Первая сводится к оценки фактической организации погрузки и перевозки шлака, с целью выполнения и оценки причин неудовлетворительного транспортного обслуживания шлакового хозяйства.
Вторая связана с необходимостью определения требуемого количества машин для эффективности работы эксковаторно-автомобильного комплекса по перевозке шлака с их увязкой вопросом обеспечения технической готовности машин.
Полученные данные свидетельствуют о нестабильной работе автомобилей и наличии факторов, влияющих на процесс транспортирования. Планируемый объем вывозки шлака в смену определяется количеством шлака в освобождаемой части ямы, свободной емкости в заполняемой части и прогнозны объемов поступления шлака из ККЦ. Таким образом, даже при ритмичном поступлении шлака в яму плановый объем перевозок шлака автосамосвалами может изменяться.
Для расчета количества автомобилей, необходимых для перевозки шлака требуется разработка модели этого процесса. В общем виде такая модель представляет функцию зависимости количества автомобилей (па) от планового объема вывозки шлака в смену ((Зсм), количества шлака, транспортируемого за один рейс (с]ф) и продолжительность каждой ездки (Тег).
Рейс автосамосвала включает следующие составляющие: 1 - погрузка, оформление документов и выезд из ямы; 2 - движение к месту выгрузки; 3 - выгрузка; 4 - движение к месту погрузки; 5 - движение в гараж, устранение неисправностей и движение к месту погрузки; 6 - ожидание разрешение въезда в яму; 7 - въезд и маневры по постановке машин у экскаватора.
Проведенные хронометражи дали следующие результаты. Длительность всех операций носит случайный характер и описываются нормальным законом распределения. Отклонения от
среднего значения продолжительности операций №№ 1, ..., № 3, 7 = 2 мин.; = 30 мин.; Х\ = 2 мин.) незначительны. Коэффициент вариации составляет около 10 %. Продолжительность движения автомобиля (операции 2 и 4) существенно зависят от времени суток. Во время дневной смены (с 7 до 16) загрузка заводских проходных приводит к существенному увеличению этого времени до 20 минут, тогда как в остальное время суток она составляет не более 5 минут. Пятая операция возникает с вероятностью 0,1 и ее продолжительность длится от 30 мин. до 12 часов.
При анализе длительности ожидания перед въездом в яму (операция № 6) были установлены два вида факторов влияющих на эту величину. Технологический - шлак не подготовлен к погрузке или его температура превышает допустимую. Организационный - предыдущий автомобиль еще не покинул шлаковую яму. Первый фактор напрямую связан с работой экскаватора. При усложнении условий работы - повышения температуры шлака в освобождаемой части ямы, большое количество крупногабаритных кусков, необходимость подготовки трассы движения автомобиля и др., значительно возрастает время простоя автомобиля перед заездом в яму с 4 мин. до 15 мин.
Простой автомобиля из-за организационного фактора можно определить, используя аппарат теории массового обслуживания. При простейшем потоке требований на обслуживание (подход автомобилей к шлаковой яме) и нормальном законе распределения длительности обслуживания (время от заезда в яму до выезда из нее). Расчетная формула продолжительности ожидания обслуживания при одном аппарате обслуживания имеет вид [3]
2(1-а) ' Ш
где а - среднее количество автомобилей, прибывающих к яме в течении часа;
¡обсл - средняя продолжительность всего цикла погрузки (включая подготовку к погрузке, погрузку, оформление документов и выезд), час.
Расчетная схема для определения продолжительности ездки (Те) приведена на рисунке 2.
Р: - вероятность работы в дневную смену;
Рис. 2 - Расчетная схема для определения продолжительности ездки
Таким образом, при решении вопросов транспортного облуживания шлаковых траншей в расчете рабочего парка автосамосвалов, используемых в комплексе с экскаватором, необходимо учитывать дополнительное время ожидания (^ж)- Такое время необходимо для обеспечения нормальных условий работы автосамосвалов.
В процессе дальнейших исследований необходимо увязать работу экскаваторно-автомобильного комплекса с техническим обслуживанием большегрузных автосамосвалов в единую систему оперативного планирования и управления рассматриваемыми технологическими перевозками.
Выводы
1. Установлено, что обеспечение вывозки горячего шлака в соответствии с плановым объемом требует бесперебойной и ритмичной работы экскаваторно-автомобильного комплекса с учетом особенностей условий эксплуатации автосамосвалов.
2. Предложена методика расчета параметров цикла работы автосамосвалов в комплексе с экскаватором. При этом в основу оптимизации рабочего парка автосамосвалов положены принципы теории массового обслуживания.
Перечень ссылок
1. Помазков М.В. Оценка трудозатрат и простоя на внеплановых ремонтах автосамосвалов БелАЗ-7540, используемых на технологических перевозках / М.В. Помазков // Вюник При-азов. держ. техн. ун-ту: 36. наук. пр. - Мар1уполь, 2007. - Вип. 17. - С. 212 - 214.
2. Парунакян В.Э. Принципы совершенствования системы управления техническим содержанием большегрузных автосамосвалов на технологических перевозках металлургических комбинатов / В.Э. Парунакян, М.В. Помазков II Вюник Приазов. держ. техн. ун-ту: 36. наук, пр. - Мар1уполь, 2005. - Вип. 15. - С. 186 - 190.
3. Белов И.В. Математические методы в планировании на железнодорожном транспорте / И.В. Белов, А.Б. Каплан. - М.: Транспорт, 1972. - 248 с.
Рецензент: Ю.В. Гусев канд. техн. наук, доц., ПГТУ
Статья поступила 03.04.2008
