Современные системы технического обслуживания и ремонта оборудования в мировой горнодобывающей отрасли

В.Н. Мачулов, директор по стратегическому развитию ООО «Модулар Майнинг Системс Евразия»

Существующие в настоящее время системы плановопредупредительного технического обслуживания и ремонта (ТОиР) горного оборудования на большинстве отечественных горнодобывающих предприятий сложились во времена плановой экономики. Основа планово-предупредительной системы ТОиР оборудования состоит в планируемом выполнении установленных видов технического обслуживания и плановых ремонтов, объемы которых определяются фактическим техническим состоянием оборудования в целом. При оценке современного состояния плановопредупредительных систем ТОиР отечественных горных предприятий можно выделить следующее:

  • достаточно большой удельный вес затрат на ТОиР в структуре затрат горнодобывающего предприятия;
  • непрозрачность затрат на ТОиР;
  • плохая управляемость эксплуатационными расходами на ТОиР;
  • большая численность высококвалифицированного персонала, занятого в системе ТОиР.

В настоящее время периодичность плановых работ по ТОиР на горных предприятиях России устанавливается, как правило, на основе отраслевых норм, созданных во времена плановой экономики, инструкций компаний производителей горного оборудования и внутренних регламентов технического обслуживания, созданных самими предприятиями.

Рис. 1 Пример применения системы MineCare для карьерного автосамосвала

Рис. 1 Пример применения системы MineCare для карьерного автосамосвала

Причем значительное место при определении периодичности и объема работ по ТОиР, реально занимает «интуиция» персонала, занятого в системе ТОиР на предприятиях.

При этом сроки проведения работ по ТОиР, особенно связанные с плановыми предупредительными заменами деталей, важнейший показатель, от правильности выбора которого зависит эффективность всей системы технического обслуживания. Как правило, плановые сроки ТОиР на операции обслуживания устанавливаются предприятиями на основе средних статистических данных об отказах и учете другой информации, характеризующей эксплуатацию имеющегося горного оборудования. То есть сущность существующих систем ТОиР заключается в стремлении исключения отказов оборудования и непредвиденных расходов путем планирования проведения технического обслуживания ранее момента вероятного среднестатистического отказа. Но при этом установление признаков или определение допустимого временного (или нагрузочного) интервала работы детали (узла) до плановой замены требует большого предварительного анализа процессов потери работоспособности горного оборудования, а также учета комплекса экономических, надежностных и эксплуатационных факторов.

Естественно, такой подход не является лучшим, поскольку скорость потери работоспособности различного горного оборудования существенно отличается, и принятие среднестатистических данных по наработке на отказ за базу, на основе которых ведутся расчеты, обусловливает, как правило, либо досрочную замену детали, либо опоздание в ее плановой замене. Скорость изнашивания деталей горных машин, даже одинаковых, не бывает одинаковой. Она зависит от многих факторов, в том числе от условий эксплуатации машины (наличия влаги, пыли, кислотности и др.), а также квалификационной подготовки машинистов и операторов.

077

Рис. 2 Пример принципов формирования сигналов (трендов) тревоги в системе MineCare по контролируемым узлам и механизмам горного оборудования

В настоящее время на отечественных горнодобывающих предприятиях идет увеличение парка высокопроизводительного дорогостоящего зарубежного горного оборудования, что обусловлено рядом причин. Это создает предпосылки для более широкого внедрения имеющегося передового мирового опыта организации проведения ТОиР на горных предприятиях России, поскольку данное горное оборудование, как правило, оснащено встроенными средствами диагностики и мониторинга, таких как VHMS (Komatsu), VIMS (Caterpillar), MICmining (Hitachi) и т.п.

Практика показывает, что в настоящее время горное оборудование зарубежных компаний производителей на отечественных предприятиях имеет недостаточно высокие коэффициенты использования, по сравнению с зарубежными горными компаниями. Например, для экскаваторного парка эта величина варьируется от 0,79 до 0,85, тогда как на зарубежных компаниях эта величина достигает значений 0,92–0,95.

Тут есть значительный резерв для повышения данного коэффициента.

Существенного повышения коэффициента использования горного оборудования можно добиться путем внедрения более эффективных систем ремонтов горнодобывающего оборудования с использованием новейших технологий, которые реализуются на основе применения различных систем мониторинга и диагностирования его текущего состояния, а также режимов работы, позволяющих принимать решения о целесообразности ремонтных воздействий, их объемах и оперативности проведения.

Практически все применяемые на отечественных предприятиях системы мониторинга состояния горного оборудования и машин базируются на ежесуточных и ежемесячных осмотрах с применением различного диагностического оборудования.Рис. 3 Пример экрана «Конструктор тренда» карьерного авто самосвала в системе MineCare по контролируемым узлам и механизмам

Рис. 3 Пример экрана «Конструктор тренда» карьерного авто самосвала в системе MineCare по контролируемым узлам и механизмам

Однако для существенного повышения эффективности работы дорогостоящего зарубежного горного оборудования этого недостаточно. Наиболее эффективно применять такие системы диагностирования и мониторинга горного оборудования, которые позволяли бы отслеживать рабочее состояние (режимы работы) в любой момент времени, чтобы знать загруженность узлов и прогнозировать их ресурс. Такие системы носят название «Системы ремонтных работ по фактическому техническому состоянию» (РФС).

В настоящее время основные мировые производителя горного оборудования, а так же компании, внедряющие системы интеллектуальной автоматизированной диспетчеризации горнотранспортных комплексов предлагают такие системы РФС, как:

  • компания JCB предлагает спутниковую систему диагностирования и мониторинга LiveLink;
  • компания Komatsu предлагает спутниковую систему диагностирования и мониторинга Komtrax;
  • компания Caterpillar предлагает информационную систему MineStar™;
  • компания Wenco предлагает систему диагностирования и мониторинга Eventing Systems;
  • компания Modular Mining Systems предлагает систему диагностирования и мониторинга MineCare.

Рис. 4 Диаграмма Тренда карьерного автосамосвала в системе MineCare

Рис. 4 Диаграмма Тренда карьерного автосамосвала в системе MineCare

Как пример, в данной статье, одной из таких систем РФС, предлагаемых на российском рынке, представлена система предотвращения поломок оборудования и оптимизации технического обслуживания MineCare разработанная компанией Modular Mining Systems, Inc. (США)

Система предотвращения поломок горного оборудования и оптимизации технического обслуживания MineCare, работая в режиме «реального времени», используя высокоскоростную радиосеть Wi-Fi, разворачиваемую на территории карьера или разреза, путем непрерывного опроса, сбора и анализа данных с бортовых диагностических контроллеров (ОЕМ устройств), которые имеются на горном оборудования, позволяет:

  • заблаговременно предотвращать аварийные поломки оборудования;
  • обнаруживать и предотвращать неправильную эксплуатацию оборудования персоналом;
  • максимально быстро реагировать на аварийные поломки, планировать и отслеживать выполняемые ремонтные работы;
  • оптимизировать наличие необходимых запасных частей и узлов на складах компании;
  • контролировать и управлять режимами и качеством работы сервисных служб.

Основной целью данной системы удаленного технического обслуживания является минимизация временных и стоимостных затрат на проведение ТОиР, значительное повышение эффективности планирования работ по ТОиР, а также, обеспечение сбора данных для анализа работы и отказов оборудования, получения отчетности по ключевым показателям эффективности (КПЭ) для нужд ремонтного персонала в режиме реального времени. Система дает конечным пользователям необходимые инструменты для отображения и объективной оценки исходных данных и принятия решений на опережение для предотвращения аварийных ситуаций и поломок.077 6

Рис. 5 Пример экрана «Конструктор сеансов мониторинга» карьерного автосамосвала в системе MineCare по контролируемым параметрам узлов и механизмов

Система MineCare позволяет определить оптимальную величину периода эксплуатации конкретного оборудования с заданным уровнем доверительной вероятности поломки на основе статистических данных о работе машины, собираемых с диагностических контроллеров в реальном режиме времени, без остановки горного оборудования для проведения диагностики.

В системе MineCare ремонтному персоналу предоставляется возможность самостоятельно формировать условия сбора данных (трендов) по желаемым ключевым параметрам из любого бортового диагностического контроллера (KOMTRAX Plus, Statex, VIMS, PLM и т.д.) в режиме реального времени, без остановки оборудования и привлечения дополнительного персонала. Это дает возможность проводить непрерывный быстрый и всесторонний обзор текущего состояния горной техники с формированием непрерывно пополняемой статистической базы данных по рабочим параметрам каждой единицы горного оборудования предприятий.Рис. 6 Пример снимка параметров карьерного автосамосвала в режиме реального времени, представленных в виде графиков в системе MineCare

Рис. 6 Пример снимка параметров карьерного автосамосвала в режиме реального времени, представленных в виде графиков в системе MineCare

За счет того что настраеваемые ремонтным персоналом наборы событий тревоги (тренд 1, тренд 2 и т.д.) формируются намного раньше, чем идет получение штатного события OEM от бортового контроллера о необходимости ремонта или поломки, появляется возможность определять возможные неисправности оборудования на ранней стадии с фиксированием списков моментальных состояний работы узлов и механизмов с нескольких систем. Моментальным снимком является относящаяся к происшедшему событию группа рабочих параметров, получаемых от бортовых контроллеров данной единицы техники.

Что еще более важно, данные тренды и снимки могут показать нарушения технологического процесса операторами, которые могут привести к:

  • неэффективному использованию возможностей оборудования (например, недогруз);
  • преждевременному износу или поломкам оборудования (например, перегруз);
  • серьезным случаям нарушения техники безопасности (например, превышение скорости.

В итоге в MineCare формируется неограниченная по объему статистическая информационная база, включающая в себя информацию, получаемую из многочисленных источников, таких как электронные данные с бортовых контроллеров, история эксплуатации, техническое обслуживание, ремонты машины и ее основных узлов и агрегатов, а также условия эксплуатации машины в карьере.

Таким образом, в данной системе ремонта появляется возможность согласовывать периодичность проведения ремонта с закономерностями изменения технико-экономических эксплуатационных показателей каждой единицы горного оборудования. Система ремонта MineCare позволяет полностью отображать реальное состояние парка горного оборудования предприятия при условии ведении постоянного сбора, учета и обработки информации о работе машин, тем самым отражая динамику изменения технического состояния оборудования в процессе его эксплуатации.

В результате каждый ремонтный цикл каждой конкретной единицы оборудования базируется на собственной постоянно уточняющейся модели предельного состояния по критериям изменений измеренных диагностических параметров, которые определяются ремонтным персоналом.

На основе анализа изменений измеренных диагностических параметров узлов и механизмов персоналу предоставляется возможность предсказывать необходимость и планировать реальные сроки проведения ремонта, т.е. ремонтировать не все подряд, а только действительно нуждающиеся в этом агрегаты. Основная идея системы ремонтов MineCare состоит в минимизации отказов оборудования путем применения метода распознавания технического состояния по совокупности диагностических признаков. Его основное достоинство – минимизация ремонтных работ (за счет исключения ремонта бездефектных узлов) и увеличение (на 25–40%) межремонтного ресурса по сравнению с планово-предупредительными ТОиР.

На примере системы предотвращения поломок оборудования и оптимизации технического обслуживания MineCare компании Modular Mining Systems, которая нашла широкое применение на крупнейших горнодобывающих предприятиях по всему миру таких компаний, как Rio Tinto, BHP, CVRD, Barrick, Anglo American, и считается одним из мировых промышленных стандартов таких систем для горнотранспортных комплексов, показывается, что организация ремонта горного оборудования по фактическому техническому состоянию обладает целым рядом преимуществ по сравнению с применяемыми в отечественных компаниях системами ТОиР, среди которых особо следует выделить:

  • возможность планирования технического обслуживания и ремонта, выполнения диагностических работ без остановки горного оборудования, практически исключив его отказы;
  • увеличение эффективности производства от 2 до 10% (усредненные расходы на ремонт при аварийных отказах оборудования в среднем в 10 раз превышают стоимость ремонта при вовремя обнаруженном дефекте);
  • более эффективное планирование расхода запасных частей и инструмента; возможность сокращения необходимой избыточности существующего горного оборудования предприятия;
  • снижение энергозатрат на проведение ремонтных работ; - снижение численности персонала в сфере ТОиР предприятия;
  • более эффективную систему взаимоотношений горнодобывающих предприятий с производителями оборудования и исполнителями сервисных услуг.

ООО "Модулар Майнинг Системс Евразия"

www.mmsi.com  • www.modularmining.ru

Ключевые слова: оборудования, обслуживания, технического, системы, тоир, ремонта, плановых

Журнал "Горная Промышленность" №4 (110) 2013, стр.77