Управление качеством функционирования экскаваторов на карьерах Монголии

Актуальность работы, Монголия вступила в новый период своего развития — переход на рыночную экономику. Главными задачами этого периода являются ускоренные темпы создания и внедрения новейшей техники и технологий в промышленности при более полном удовлетворении растущих материальных и духовных потребностей народа. Важная роль в этом отводится горнодобывающей промышленности — одной из ведущих отраслей, определяющей экономическое развитие страны.

В задачах, поставленных перед горнодобывающей промышленностью Монголии, отражено требование по повышению ее экономической эффективности на основе внедрения в производство новых научных достижений, передовой техники и технологий, улучшения использования созданных производственных мощностей, модернизации действующих и строительства новых объектов.

На горных предприятиях Монголии в настоящее время сосредоточено большое количество горнодобывающей техники, среди которой особое место занимают одноковшовые экскаваторы ЭКГ-4,6Б, ЭКГ-5А, ЭГК-4У, ЭКГ-8И, ЭКГ-10, ЭШ10.70, ЭШ15.90, ЭШ20.90 и т. д. Однако как показывают результаты исследований в условиях ГОКа «Эрдэнэт», эффективность использования экскаваторов ниже ожидаемой, а затраты на техническое обслуживание и ремонт машин на протяжении амортизационного срока их эксплуатации в некоторых случаях превосходят стоимость нового оборудования. Показатели использования экскаваторов в условиях угольных разрезов «Баганурский» и «Щарынгольский» намного ниже, чем в условиях ГОКа «Эрдэнэт». Простои машин в плановых и неплановых ремонтах достигают до 30% от общего календарного фонда времени, а коэффициент полезного использования времени находится в пределах 0.25−0.70. Это объясняется недостаточной надежностью машин и низким уровнем эксплуатационной технологичности оборудования, а также несовершенством действующей системы технического обслуживания и ремонта экскаваторов. Все это усугубляется длительными амортизационными сроками службы оборудования и специфическими условиями эксплуатации машин. Как правило, экскаваторы в Монголии работают в условиях сурового резко континентального климата с большими амплитудами колебания температур от -50 до +40С, уровнем относительной влажности воздуха до 68%, со скоростью ветра 10−20м/с. Средняя крепость разрабатываемых горных пород изменяется в пределах 3:16 шкалы проф. М. М. Протодьяконова. Все это является причиной появления дополнительных динамических нагрузок в основных узлах машин, что способствует интенсивному изнашиванию оборудования.

Действующая в отрасли система технического обслуживания и ремонта экскаваторов, разработанная на основе рекомендаций заводов изготовителей, недостаточно полно учитывает специфику условий Монголии. Кроме того большинство карьеров не имеет собственных ремонтных баз и находятся на значительном расстоянии от других предприятий. Имеющиеся на крупных карьерах ремонтные базы не предназначены для проведения капитальных ремонтов сложного оборудования. Поэтому, из-за ограниченной возможности качественного восстановления крупных и ответственных деталей машин при капитальном ремонте экскаваторов, как правило, их заменяют новыми. Это приводит к недоиспользованию ресурса деталей и сборочных единиц и, как следствие, резкому повышению стоимости ремонтов. Так, например, в условиях ГОКа «Эрдэнэт» стоимость капитальных ремонтов экскаваторов ЭКГ-8И, проводимых лишь путем замены отдельных сборочных единиц, в 1.1-г 1.9 раз превышает первоначальную стоимость оборудования. Обеспечение предприятий новыми запасными частями затруднительно, цена на них из года в год возрастает, сроки их поставки увеличиваются и не всегда они поступают своевременно и полностью, что приводит к значительным непредвиденным простоям оборудования. Существующая разномарочность машин затрудняет применение агрегатно-узлового метода ремонта оборудования ввиду сложности своевременного приобретения и поставки запасных частей. Поэтому целесообразность проведения капитальных ремонтов в ряде случаев вызывает сомнение. Одновременно с этим серьезного совершенствования требует система технического обслуживания и ремонта экскаваторов, которая должна учитывать особенности условий Монголии. По мере увеличения добычи полезных ископаемых открытым способом на горных предприятиях Монголии все более актуальной становится проблема повышения качества функционирования экскаваторов, решение которой имеет важное народнохозяйственное значение.

Для успешного решения этой проблемы необходимо проведение комплексных исследований, охватывающих весь парк работающих экскаваторов и учитывающих специфику горных предприятий Монголии. При этом основное внимание должно быть уделено:

• исследованию уровня эксплуатационной надежности к технологичности экскаваторов, работающих в различных условиях эксплуатации с целью оценки качества функционирования машин;

• исследованию, изысканию и обоснованию наиболее рациональной системы технического обслуживания и ремонта машин с целью установления оптимальной структуры ремонтного цикла, обеспечивающей минимальную трудоемкость и продолжительность ремонтов;

• прогнозированию затрат на поддержание планируемого уровня надежности оборудования при заданной производительности машин;

• исследованию всех видов затрат на эксплуатацию оборудования в целях обоснования оптимальных сроков службы экскаваторов для специфических условий Монголии.

Решению данной проблемы и посвящена настоящая работа.

Целью работы является разработка и реализация комплекса научно-технических предложений по управлению качеством функционирования экскаваторов в условиях горных предприятий Монголии, обеспечивающих повышение уровня эксплуатационной надежности и эффективности использования машин.

Идея работы заключается в управлении качеством функционирования одноковшовых экскаваторов в условиях горных предприятий Монголии за счет повышения уровня эксплуатационной надежности и технологичности оборудования, применения наиболее эффективной системы технического обслуживания и ремонта, выбора рационального типа машин и оптимизации сроков службы оборудования.

Научные положения, выдвигаемые к защите:

• Уровень эксплуатационной технологичности карьерных экскаваторов следует оценивать с учетом коэффициента технического использования машин, дифференцированного по периодам эксплуатации экскаваторов, который, наряду с зависимостью показателей от горно-геологических условий, подготовки экскаваторного забоя и объема экскавируемых пород, дополнительно учитывает влияние резкоконтинентального климата, как одной из основных особенностей неблагоприятного воздействия факторов внешней среды на работу машин и оборудования.

•Особые условия горнодобывающих предприятий Монголии, определяемые недостаточной мощностью машиностроительной и металлургической базы, значительной разветвленностью территории при слабой развитости транспортных артерий, подтверждают эффективность поэтапной системы ремонта мощного карьерного оборудования, как наиболее полно учитывающей специфику эксплуатации машин.

• Структура ремонтного цикла экскаваторов, разработанная на основе метода комбинированного анализа, отличается тем, что учитывает фактический уровень надежности машин в конкретных условиях эксплуатации и базируется на оптимизации основных показателей эксплуатационной технологичности и ремонтопригодности машин.

•В условиях горных предприятий Монголии экономически оправданно сокращение сроков службы экскаваторов 12−13 годами с проведением лишь одного капитального ремонта машин.

•Выявленные зависимости динамики изменения. коэффициента технического использования и суммарных удельных затрат от ресурса машин, позволяют прогнозировать расходы на эксплуатацию машин в зависимости от требуемого уровня надежности и планируемой наработки в конкретных условиях использования оборудования.

•Разработанная методика комплексной оценки уровня качества системы технического обслуживания и ремонта экскаваторов позволяет обоснованно подходить к выбору рациональных вариантов структур ремонтного цикла применительно к конкретным условиям эксплуатации оборудования.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждены анализом и теоретическим обобщением большого объема (за 1976;1995 гг.) фактических данных по эксплуатации и ремонту одноковшовых экскаваторов на карьерах, а также сходимостью теоретических и экспериментальных исследований с уровнем доверительной вероятности 0.85−0.90 при относительных ошибках не более 12%, установленных на основе апробированных методов теории вероятностей и математической статистики.

Научная новизна результатов исследований состоит:

•в разработке метода оценки уровня эксплуатационной технологичности карьерных механических лопат и шагающих экскаваторов, базирующегося на удельных величинах трудовых и материальных затрат, приходящихся на единицу функционального критерия, определяемого с учетом коэффициента технического использования машин, варьируемого по периодам эксплуатации оборудования;

• в разработке метода и выборе наиболее прогрессивной системы технического обслуживания и ремонта, а также оптимальной структуры ремонтного цикла одноковшовых экскаваторов для конкретных условий эксплуатации машин;

•в установлении зависимости изменения надежности и технико-экономических показателей работы машин по ремонтным циклам от их ресурса;

•в установлении взаимосвязи комплексного показателя уровня эксплуатационной технологичности с единичными показателями, позволяющей выявить наиболее весомые единичные показатели, в частности, трудоемкости текущих и неплановых ремонтов;

•в прогнозировании затрат на эксплуатацию экскаваторов в зависимости от требуемого уровня надежности с учетом наработки машин;

•в обосновании экономически оправданных сроков службы экскаваторов для условий горных предприятий Монголии.

Методы и объекты исследований. Достижение поставленной цели осуществлялось на основе системного подхода к оценке уровня качества функционирования экскаваторов с учетом особенностей природно-климатических условий горных предприятий Монголии. Используемые методы включали теоретические обобщения и обработку экспериментальных данных. Основными объектами исследований являлись карьерные механические.

12 лопаты и шагающие экскаваторы, применяемые на руднике открытых горных работ ГОКа Эрдэнэт и угольных разрезах Баганурский и Шарынгольский.

Практическая ценность работы состоит.

•в определении фактического уровня эксплуатационной технологичности карьерных механических лопат и шагающих экскаваторов в различных условиях эксплуатации;

•в установлении факторов, оказывающих доминирующее влияние на уровень эксплуатационной технологичности одноковшовых экскаваторов;

•в выявлении наиболее эффективных типов машин для горных предприятий Монголии;

• в разработке оптимальной структуры ремонтного цикла, обеспечивающей снижение трудоемкости и продолжительности ремонтов для каждой модели экскаваторов;

•в разработке ремонтных нормативов и организационных мероприятий, направленных на совершенствование системы технического обслуживания и ремонта машин;

•в разработке методики прогнозирования затрат на эксплуатацию машин;

•в установлении экономически оправданных сроков службы экскаваторов в условиях горных предприятий Монголии.

Реализация выводов и рекомендации работы. Разработанный комплекс научно ¦¦ технических предложений по совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта, организации поэтапного метода ремонта одноковшовых экскаваторов принят угольными разрезами Баганурский, Шарынгольский и рудником ГОКа Эрдэнэт. Нормативы поэтапной системы ремонта и рекомендации по выбору рациональных типов одноковшовых экскаваторов приняты горными секциями Министерства сельского хозяйства и промышленности, Государственного управления по делам минеральных ресурсов Монголии и Угольным агентством при Правительстве Монголии. По тематике выполненных исследований подготовлены и изданы учебные пособия: «Эксплуатация и ремонт горных машин», «Горно-транспортные машины», а также монография «Надежность экскаваторов», одобренные учебно-методическим советом Горного института Монгольского государственного технического университета и рекомендованные к использованию в учебном процессе. Основные разделы диссертации использовались при чтении курсов «Эксплуатация и ремонт горных машин», «Надежность горных машин», а также при курсовом и дипломном проектировании студентов, обучающихся на горных специальностях. Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство выводов и рекомендаций выполненных исследований составит 198.0 млн. тугриков в год.

Апробация работы. Основные положения и выводы работы докладывались: на ежегодных научно-практических конференциях горной секции Монгольского государственного технического университета с 1985 по 1996 гмежвузовской конференции Керуленской экспедиции «Вопросы геологии и полезных ископаемых Центральной и Восточной Монголии» (МонГТУ Улан-Батор, 1987, 1989) — техническом совете горно-обогатительного комбината Эрдэнэт, Шарынгольского и Баганурского угольных разрезовВсесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Система „человек-машина-среда“ в горном деле. Настоящее и будущее» (Москва, 1990) — на научном семинаре кафедры TMP Московского горного института (с 1989 -по 1991 г.) — на научно-практическом семинаре кафедры горных машин и рудничного транспорта ИрГТУ (1997 г.) — на Научном совете Института горного дела Академии наук Монголии (1997, 1998) — на заседании горногеологической службы Министерства сельского хозяйства и промышленности.

1998 г.) — на техническом совете Государственного управления по делам минеральных ресурсов Монголии (1998 г.) — на научно-техническом совете угольного агентства при Правительстве Монголии (1998 г.) — на международном симпозиуме «Неделя горняка -98» (Москва, МГГУ 1998 г.).

Публикация. По результатам выполненных исследований опубликована 1 монография, 2 учебных пособия, 34 научные статьи.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения, изложена на 282 страницах, содержит 29 рисунков, 80 таблиц, список литературы из 167 наименований, и приложения на 42 страницах.

Выводы.

1. Рекомендуемые структуры ремонтного цикла одноковшовых экскаваторов позволяют сократить трудоемкость и продолжительность ремонтов за ремонтный цикл в условиях ГОКа «Эрдэнэт» у экскаватора ЭКГ-8И соответственно на 15% и 21%- у экскаваторов ЭШ10.70 (ЭШ 15.90), ЭШ15.90 (ЭШ20.90), ЭКР8И (ЭКГ4У) и ЭКГ5А (ЭКГ 4.6), работающих в условиях угольных разрезов соответственно на 18.8%, 22.4%, 14.7%, 13.9% и 24%, 28%, 16% и 15.6%.

2. Установлено, что для одноковшовых экскаваторов в условиях горных предприятий Монголии наиболее эффективным является рассредоточенный метод ремонта, проводимый по фактическому техническому состоянию при рекомендуемой системе технического обслуживания и ремонта.

3. Сумма относительных величин комплексных показателей эксплуатационной надежности, технологичности и уровня качества системы технического обслуживания и ремонта позволяют выбрать оптимальный тип экскаваторов.

4. Общий ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов проведенных исследований составляет 191.5 миллионов тугриков в год за счет снижения трудоемкости ремонтных работ и сокращения продолжительности простоев в ремонтах.

Заключение

.

В результате выполненных исследований в диссертационной работе осуществлены теоретическое обобщение и решение научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение, — разработки и реализации комплекса научно-технических предложений по управлению качеством функционирования экскаваторов на горных предприятиях с учетом специфических условий Монголии, что позволило существенно повысить надежность и эффекгивность использования машин.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Опыт эксплуатации экскаваторов на горных предприятиях Монголии показывает, что эффективность их использования ниже ожидаемой. Коэффициент использования календарного фонда времени экскаваторов находится в пределах 0.25 -:0.70, а простои в плановых и неплановых ремонтах достигают до 30% от общего фонда рабочего времени. Это объясняется недостатками в организации ведения горных работ, низким уровнем надежности и технологичности машин, несовершенством действующей системы технического обслуживания и ремонта оборудования, отсутствием научно обоснованных нормативов на ремонт машин, низким уровнем организации и качества ремонта, завышенными сроками службы оборудования, а также специфическими условиями эксплуатации экскаваторов. Кроме того разно-марочность машин затрудняет их эксплуатацию и приобретение запасных частей к ним.

2. Эксплуатационная надежность экскаваторов на карьерах Монголии независимо от конструкции машин во многом определяется суровыми резко-континентальными природно-климатическими условиями эксплуатации оборудования, которые увеличивают аварийность и снижают показатели надежности. Снижение надежности экскаваторов в зимний период обусловлено, в основном, ростом числа отказов механической части машин, на которые приходится до 60% от общего количества отказов и 53−65% от общего баланса потерь времени. Наименее надежными элементами экскаваторов являются части рабочего оборудования такие как, канаты, зубья ковша и ковш с упряжью и т. д. Установлено, что общий уровень надежности экскаваторов снижается с повышением категории разрабатываемого грунта в среднем в 1.3 -: 1.6 раза, а с понижением температуры воздуха в среднем в 1.25 -.1.45 раза. Наибольшие значения показателей надежности из рассмотренных групп машин имеют экскаваторы ЭКР8И и ЭШ10.70.

3. Доказано, что из рассмотренных групп машин горных предприятий Монголии, экскаваторы ЭКР8И и ЭШ10.70 являются наиболее перспективными, базовыми моделями, имеющими наибольшие значения уровня эксплуатационной технологичности, оцениваемого по комплексному показателю, (соответственно 0.553 и 0.827). Они требуют при эксплуатации меньших средств, времени и материалов на проведение работ по техническому обслуживанию и ремонту машин.

4. Получена прямолинейная зависимость между уровнем технологичности карьерных механических лопат и шагающих экскаваторов по комплексному показателю и уровнем технологичности по определяющим единичным показателям. Исследованиями установлено, что наиболее весомое влияние на величину комплексного показателя эксплуатационной технологичности карьерных механических лопат оказывают:-удельная трудоемкость текущих и неплановых ремонтов, а на величину комплексного показателя технологичности шагающих экскаваторов-удельная трудоемкость межремонтного обслуживания и текущих ремонтов. Показатели эксплуатационной технологичности экскаваторов можно повысить за счет применения более рациональной системы ремонта и выбора оптимальной структуры ремонтного цикла.

5. Установлено, что для горных предприятий Монголии поэтапная система, является наиболее рациональной системой ремонта оборудования, как имеющая наибольшую среднюю величину уровня качества. Исходя из этого, для каждой модели экскаваторов разработана своя структура ремонтного цикла, учитывающая конкретные условия эксплуатации оборудования.

6. Установлено, что с переходом на поэтапную систему ремонта прогнозируемые годовые удельные суммарные затраты на эксплуатацию экскаваторов уменьшаются для машин типа ЭКР8И, ЭКР5А и ЭШ10.70 соответственно в 1.35 -1.6- 1.3 -1.4 и 1.46−1.76 раза. При поэтапной системе ремонта по сравнению с системой ППР трудоемкость и продолжительность ремонтов за ремонтный цикл снижаются соответственно на 13.0−22.4% и 1528% для всех моделей экскаваторов в условиях рудных и угольных карьеров. Кроме того уровень качества системы ремонта по комплексному показателю выше, чем при действующей системе ППР в среднем в 1.36−1.52 раза. Проведенный анализ подтверждает целесообразность перехода на горных предприятиях Монголии на поэтапную систему ремонта оборудования.

7. Установлено, что снижение надежности экскаваторов под влиянием срока службы машин сказывается лишь на изменения коэффициента технического использования экскаваторов и уровня затрат на выполнение ремонтных работ. Получены уравнения регрессии, описывающие эти связи и позволяющие прогнозировать основные показатели работы экскаваторов в зависимости от ресурса машин.

8. В результате выполненных исследований, учитывающих динамику технико-экономических показателей работы машин и разновременность реализуемых затрат, доказано, что в условиях горных предприятий Монголии экономически оправдано сокращение срока службы экскаваторов интервалом проведения лишь одного капитального ремонта.

9. Основные решения и рекомендации, разработанные в диссертационной работе, приняты горными службами Министерства сельского хозяйства и промышленности, Государственного управления по делам минеральных ресурсов, рекомендованы и используются проектными организациями при разработке директивных документов и в перспективном планировании по отрасли. Разработанные струкчуры ремонтного цикла для всех моделей экскаваторов приняты к реализации угольными разрезами Баганурский, Ша-рынгольский и рудником ГОКа Эрдэнэт.

10. Разработанный комплекс научно-технических предложений по управлению качеством функционирования экскаваторов на карьерах Монголии, обеспечивающий повышение надежности и эффективности использования оборудования, позволит получить экономический эффект в размере 198 млн. тугриков в год.