9УДК 614.846.6.
ВАРИАНТНЫЙ АНАЛИЗ СТАРЕНИЯ ПОЖАРНЫХ АВТОЦИСТЕРН И МЕРЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИХ РАБОТОСПОСОБНОСТИ В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНЫХ СРОКОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Кулаковский Б Л., к.т.нв, доцент, Маханько В.И., Шмулевцов И.А.* * Учреждение образования «Институт переподготовки и повышения квалификации» МЧС Республики Беларусь
Выполнен анализ сроков службы пожарных автоцистерн по возрастным группам. Рассмотрена модель изменения ресурса работоспособности автоцистерн с учетом длительных сроков эксплуатации.
В процессе длительной эксплуатации техническое состояние пожарных автоцистерн (АЦ) меняется с неуклонным снижением надежности. Динамика снижения их надежности зависит как от условий эксплуатации, качества технического обслуживания и ремонта, так и от их сроков службы.
В настоящее время пожарные автоцистерны имеют продолжительные сроки эксплуатации, обновление проходит недостаточными темпами. В связи с этим исследование этой проблемы является весьма актуальным.
На кафедре пожарной и аварийно-спасательной техники Командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь выполнен анализ сроков службы АЦ с целью прогнозирования перспектив обновления и определения стратегии управления их техническим состоянием на ближайшие 5-6 лет.
Расчет проводился по двум вариантам.
Расчет по первому варианту выполнялся исходя из сложившейся в течение последних лет практики ежегодного приобретения и постановки в боевой расчет не более 20 единиц новых автоцистерн (за период с 2001 по 2005 г. в МЧС Республики Беларусь приобретено 95 новых АЦ).
Расчет по второму варианту предполагал условия достаточного и
1 - менее 7 лет - 5% (90 АЦ);
2 - от 7 до 10 лет - 11,7% (208 АЦ);
3 - от 10 до 15 лет - 31% (553 АЦ);
4 - более 15 лет - 52,3% (932 АЦ)
Рисунок 1 - Распределение всего парка АЦ (1783 шт.) по срокам службы в 2005 г.
полного финансирования органов и подразделений по чрезвычайным ситуациям, позволяющего осуществлять ежегодное обновление 200 автоцистерн.
1 - менее 7 лет - 7,5% (132 АЦ);
2 - от 7 до 10 лет - 2% (39 АЦ);
3 - от 10 до 15 лет-10% (177 АЦ);
4 - более 15 лет - 80,5% (1435 АЦ)
Рисунок 2 - Прогнозируемое распределение парка АЦ (1783 шт.) по срокам службы в 2011 г. (1-й вариант расчета)
1 - менее 7 лет - 56,3% (1212 АЦ);
2 - от 7 до 10 лет - 1,8% (39 АЦ);
3 - от 10 до 15 лет - 8,2% (177 АЦ);
4 - более 15 лет - 33,7% (726 АЦ)
Рисунок 3 - Прогнозируемое распределение парка АЦ (2154 шт.) по срокам службы в 2011 г. (2-й вариант расчета)
Исходными параметрами для расчетов послужили статические отчетные данные за 2005 г. (рисунок 1), согласно которым более половины 1783 цистерн, находящихся на вооружении в ОПЧС, имели срок службы более 15 лет, при среднем сроке службы 17-20 лет. Причем, в строю еще находятся автомобили со сроком службы 35 и более лет.
В ходе расчетов было принято, что внутри каждой из четырех возрастных групп (до 7 лет эксплуатации; 7-10 лет; 10-15 лет и более 15 лет) автоцистерны по срокам службы распределены равномерно. Было также принято, что число подлежащих списанию самых старых автоцистерн соответствует числу вновь вводимых в эксплуатацию, т. е. 20 единиц в год по первому варианту.
На рисунке 2 представлены результаты расчетов изменения сроков службы АЦ по первому варианту, а на рисунке 3 - по второму.
Анализ результатов расчета показывает, что в случае сохранения тенденций обновления парка ПАСА (первый вариант) в течение 5-6 лет количество АЦ с небольшим сроком эксплуатации несколько увеличится (с 90 до 132 шт.), а основная масса автоцистерн перешагнет 15-летний рубеж эксплуатации. Их станет 1435 единиц, т. е более 80% от общего числа парка АЦ, и, как следствие, средний возраст увеличивается с 18,6 до 22,2 года.
Если принять, что проблема оптимизации срока службы решена и ежегодное обновление парка АЦ происходит по 200 единиц, то в течение ближайших 3 лет число их в ОПЧС будет доведено до требуемого по штатному расписанию - 2154 АЦ.
При этом в течение 5-6 лет будут списаны очень старые автомобили (старше 25 лет), а старше 15 лет перестанут доминировать в подразделениях. Их число сократится с 932 до 726 единиц, т. е. с 52 до 33% от общего числа, а взамен будут введены в строй современные автоцистерны со сроком эксплуатации до 7 лет (1212 единиц, или более 56% от общего числа). Тогда в целом средний возраст АЦ в ОПЧС составит 9,8 года.
Из анализа указанных вариантов обновления парка АЦ видно, что в ближайшие годы надежность техники будет резко снижаться. Будет появляться все больше неисправностей и отказов в работе как систем и агрегатов, обеспечивающих безопасность движения, так и специальных агрегатов, обеспечивающих подачу огнетушащих веществ для тушения пожара.
При втором варианте, как видно из рисунка 4, средний срок службы 10 лет АЦ будут иметь только к 2011 году и отдельные АЦ будут эксплуатироваться в ближайшие годы с продолжительными сроками службы.
1 и 2 - соответствующие варианты расчетов
Рисунок 4 - Ожидаемые изменения средних сроков службы пожарных автоцистерн в парке пожарных аварийно-спасательных автомобилей МЧС
Беларуси в течение 2005-2011 гг.
В связи с этим будет актуальным решение проблемы управления техническим состоянием, работоспособностью АЦ, в условиях длительных сроков эксплуатации.
Работоспособность пожарной автоцистерны - это способность ее выполнять заданные функции на уровне параметров, установленных нормативно-технической документацией. Система мероприятий, направленных на обеспечение полной боевой готовности, эффективного функционирования, оптимального технического обслуживания с учетом продолжительных сроков эксплуатации и составляет основу управления работоспособностью АЦ.
Управление работоспособностью заключается в обосновании и прогнозировании изменения параметров предельного состояния и степени восстановления технического ресурса агрегатов и систем АЦ [1]. Если рассмотреть модель изменения ресурса работоспособности АЦ в процессе длительных сроков службы (рисунок 5), то она предусматривает
Ro, Ri, R2? R3, R4 - уровень работоспособности АЦ соответственно новой АЦ после первого, второго, третьего и четвертого ремонта; Rnp - предельный уровень работоспособности; Rot - работоспособность в момент отказа; t3 - общее время эксплуатации;
t3i, t32, t33, t34 - время эксплуатации АЦ соответственно до 1-4 ремонта;
tpi, tp2, tP3, tP4 - время соответственно 1-4 ремонта;
t02, t03, to4 - время ожидания соответственно 2-4 ремонта.
Рисунок 5 - Модель изменения работоспособности АЦ в условиях длительных
сроков эксплуатации
выполнение большого количества всех видов технического обслуживания и ремонта. При этом после каждого ремонта и технического обслуживания ресурс работоспособности АЦ повышается, но с неуклонным снижением его общего уровня по сравнению с новой АЦ: К0>К1>К2>Кз>Кф Причем интенсивность этого снижения возрастает, т. е. К0~К1<К1-К2<К2-Кз<Кз-^ а время эксплуатации после каждого ремонта соответственно снижается:
В связи с увеличением объема работ, выполняемых с каждым последующим ремонтом, время простоя АЦ неуклонно возрастает: tpl<tp2< ^рз^рФ Это связано с увеличением количества деталей, требующих восстановления или замены. Соответственно увеличивается и время простоя неисправных АЦ в ожидании ремонта: ^^оз^см-
Таким образом, дальнейшая эксплуатация АЦ в условиях длительных сроков службы приводит, с одной стороны, к сокращению времени эксплуатации до следующего ремонта 1:э, а с другой - к неуклонному снижению ресурса работоспособности Я и увеличению расходов на каждый следующий ремонт. Наступает момент времени, когда дальнейшая эксплуатация становится экономически нецелесообразной и приводит к появлению большого количества отказов в работе. Это, в свою очередь, может привести к приближению ресурса работоспособности к предельному 11пр, т. е. делает дальнейшую эксплуатацию АЦ невозможной.
Для обоснования определения требуемого уровня работоспособности АЦ рассмотрим обобщенный показатель Кти надежности парка, состоящего из N автомобилей [2]:
(1)
1 1
где Кхи - коэффициент технического использования,
1Э - общее время эксплуатации определения надежности, % - суммарное время ожидания ремонта, выполнения ремонта и технического обслуживания, т. е.^Е^р+^+^о). С учетом сверхнормативных сроков эксплуатации, рассматриваемых 4 возрастных групп АЦ коэффициент технического использования можно определить:
КТИ1=£Ш1*КТИ (2)
где К™ -- коэффициент технического использования АЦ соответствующей возрастной группы,
т\ - удельный вес соответствующей возрастной группы (1-4) в момент времени ь
Анализ надежности АЦ по рассматриваемым 4 возрастным группам показывает, что значение величины с дальнейшей эксплуатацией в 3 и 4-й группах (от 10 до 15 лет и свыше 15 лет) резко снижается (рисунок 6) и приближается к нулю. При этом появляется большое количество отказов, возрастает вероятность несвоевременного прибытия АЦ к месту ЧС, что приводит к увеличению гибели людей, материального ущерба, к последствиям политического и морального характера, которые трудно оценить экономическими показателями.
На графике видно, что при более качественном и своевременном уходе, техническом обслуживании АЦ (линия А) продолжительность эксплуатации с сохранением требуемого ресурса работоспособности по сравнению с линией В увеличивается, а значение Кти снижается медленнее.
Анализ объема выполняемых ремонтных работ АЦ показывает, что надежность базового шасси значительно выше пожарной надстройки. Особенно низкую надежность имеют такие специальные агрегаты, как цистерна, кузов, газоструйный вакуум-аппарат, дополнительное электрооборудование и др. В связи с этим весьма актуально выполнение работ по научно обоснованной оценке параметров надежности, периодичности технического обслуживания, межремонтных пробегов АЦ, имеющих сверхнормативные сроки службы. Необходима разработка перспективных направлений, путей и способов их модернизации.
Однако следует отметить, что опытные образцы АЦ, которые разрабатывались и изготавливались на наших отечественных предприятиях, имеют ряд ошибок, недостатков конструктивного характера. Эти недоработки будут дополнительно выявляться при их дальнейшей эксплуатации. Объясняются они несовершенством основного технического нормативного документа, устанавливающего требования в основном к конструкции АЦ
г----—
г-^ А
О"',
\ 8 \
V
7 10 15 20 25 30 сроки эксплуатации, год
Рисунок 6 - Изменение коэффициента технического использования АЦ по возрастным группам в зависимости от срока эксплуатации
(НПБ 101-2005 «Основные пожарные автомобили. Общие технические требования. Методы испытаний»).
Так, здесь имеются примеры противоречивых требований (см. п. 183), а также явно ошибочных - например, для предотвращения замерзания попавшей в вакуумную систему воды требуется оборудование устройством для продувки ее выпускными газами (п. 213), а требования по высоте расположения центра тяжести цистерны приведены без учета базового шасси и ее формы (см. п. 93). Отсутствие требований к компоновке патрубков насосной установки, к насосному отсеку часто приводит к ошибочным конструктивным решениям: размещению напорных патрубков вблизи всасывающего, что приводит к ограничению рабочего пространства оператора-водителя и попаданию огнетушащих веществ через открытые проемы в насосный отсек и боковые отсеки. В связи с этим необходима разработка такого нормативного документа НПБ, в котором были бы требования как к АЦ, так и к основным агрегатам, системам. Это позволит повысить качество проектирования и производства, а также эксплуатационные свойства и параметры надежности АЦ. Пока же до полного решения проблем обновления и модернизации, для поддержания требуемого ресурса работоспособности, уровня надежности АЦ в условиях длительных сверхнормативных сроков эксплуатации необходимы разработка и выполнение комплекса организационно-технических мероприятий.
Такими мероприятиями, на наш взгляд, должны быть:
- широкое применение диагностирования в процессе технического обслуживания и ремонта АЦ; обеспечение подразделений по ЧС необходимым диагностическим оборудованием, позволяющим выполнять углубленное (поэлементное) диагностирование;
- увеличение штатов рабочих производственных мастерских ПТЦ, выполнение реконструкции участков с увеличением количества машиномест;
- организация учебных инструктивных занятий для повышения профессионального уровня рабочих ПТЦ и водительского состава подразделений по ЧС с целью качественного выполнения работ по ремонту и техническому обслуживанию ПАСТ;
- введение жесткого контроля со стороны начальствующего состава за качеством ухода, технического обслуживания и ремонта техники. С начальствующим составом необходимо организовать проведение методических занятий по освоению методики проверки техники.
ЛИТЕРАТУРА
1. Яковенко, Ю.Ф. Техническая диагностика пожарных автомобилей / Ю.Ф. Яковенко, Ю.С. Кузнецов. - М.: Стройиздат, 1989. - 287 с.
2. Пивоваров, В.В. Предельные сроки эксплуатации пожарных автомобилей / В.В. Пивоваров, Ю.С. Кузнецов, К.Ю. Яковенко // Пожарная безопасность. -2005.-№1.- С. 94-100. "
Поступила в редакцию 13 декабря 2006 г.
