Безразборная технология восстановления технического ресурса горно-шахтного оборудования

А.А. Верхоланцев, к.т.н., доцент, технический директор ЗАО «МЭЦ» (Санкт-Петербург)

А.Н. Суслов, директор по развитию ЗАО «МЭЦ»

М.Ю. Филиппов, руководитель департамента промышленной безопасности и экспертиз ЗАО «МЭЦ»

А.Ю. Сизов, технический директор ЗАО «НПК Руспромремонт» (Санкт-Петербург)

А.В. Соломченко, эксперт

Специалисты ЗАО «НПК Руспромремонт» (Санкт-Петербург) разработали и запатентовали (патент №2266979) ремонтно-восстановительные составы (РВС), представляющие собой мелкодисперсную, многокомпонентную смесь минералов, добавок и катализаторов. Технология использования РВС довольно проста: в зависимости от конструкции механизмов и условий их эксплуатации РВС вводятся в штатную систему смазки горношахтного оборудования либо наносятся непосредственно на поверхности обрабатываемых деталей. При этом оборудование не разбирается на узлы и детали. Минеральные компоненты РВС в нефтепродуктах не растворяются, в химические реакции с ними не вступают, вязкость не меняют, экологически безвредны (рис. 1).

Горно-шахтное оборудование (ГШО) – это карьерные самосвалы большой и особо большой грузоподъемности, буровые станки, конвейеры, экскаваторы и бульдозеры, шахтные подъемники, вентиляторы, проходческие и добычные комбайны и другое вспомогательное оборудование. Современные российские горнодобывающие предприятия используют разнообразные машины и механизмы, в т.ч. транспортного назначения. При этом парк техники представлен различными производителями, большая часть которых – иностранные, имеющий большой разброс по годам её выпуска. В это количество входит техника, отработавшая значительную часть своего ресурса за рубежом.

По оценкам д.т.н. Г.А. Боярских, современные темпы старения ГШО опережают его воспроизводство, модернизацию и реновацию. Среди некоторых видов этого оборудования доля машин с выработанным ресурсом уже превышает 50%. Практика показывает, что эксплуатация техники в «предаварийном» состоянии приводит к постоянному увеличению доли затрат на ее содержание в себестоимости добычи и переработки продукции горного производства. В настоящее время рост расходов на эксплуатацию и ремонт ГШО на горнодобывающих предприятиях опережает рост стоимости основной продукции.

С учётом выше отмеченных обстоятельств к дополнительным негативным факторам эксплуатации ГШО с повышенным уровнем наработки относятся:

- снижение уровня безопасности и эффективности работы оборудования;

- недостаточный уровень квалификации кадров в машиностроительном и ремонтном производстве, не позволяющий выйти на оптимальное соотношение критерия «ценакачество»;

- сохраняющие свою силу последствия распада комплекса горного машиностроения (как сокращение номенклатуры, так и уменьшение объемов производства);

- процессы монополизации в горном машиностроении;

- прекращение функционирования существовавших ранее централизованных отраслевых ремонтных структур.

В транспортных схемах технологических потоков открытых горных работ существенная роль отводится карьерным самосвалам большой и особо большой грузоподъемности. В условиях рыночной экономики, когда каждое предприятие является независимой и самостоятельной производственной единицей, приходится проводить перепрофилирование и переоснащение существующей технической базы, что требует значительных финансовых затрат и большой продолжительности проведения этого процесса.

Кроме того, изменяется сам подход к методам управления производством и качеству проведения технического обслуживания и ремонта в соответствии с постоянно растущим техническим уровнем карьерного транспорта.

Большинство возникающих в связи с существующим положением проблем устраняется созданием сервисных организаций, обеспечивающих весь спектр услуг по обслуживанию и ремонту техники. Однако производители импортной техники свои поставки осуществляют только на условиях дилерского сервиса. Это в свою очередь порождает проблемы, обусловленные отсутствием запасных частей, их доставкой, сроками восстановления техники и приводящие к общему удорожанию сервисного обслуживания и невозможности привлечения других сервисных организаций.

Для стабильного функционирования горнодобывающего предприятия в таких условиях принята система плановопредупредительных ремонтов (ППР). Существующая система периодических ППР направлена на исключение отказов оборудования и вызванных ими непредвиденных расходов путем проведения комплекса технического обслуживания и ремонтов, опережающих вероятность появления среднестатистического отказа его работы.

Традиционно считалось, что ППР способствует снижению частоты выхода оборудования из строя и уменьшению экономических потерь предприятия из-за аварийных его остановок. Однако, как показывает опыт, такое предположение не совсем верно, т.к. не учитывает вносимую каждым ремонтом дополнительную вероятность отказов оборудования (как это ни парадоксально, темп выхода оборудования из строя после его ремонта резко увеличивается).

На основе анализа изменений измеренных диагностических параметров оборудования представляется возможным и необходимым планировать сроки проведения его ремонта, согласно планам ППР, т.е. не все подряд, а только действительно нуждающиеся в этом агрегаты. Такой вид обслуживания называется «предупредительным», или «ремонтом по фактическому техническому состоянию» (РФС). Основная идея РФС состоит в устранении отказов оборудования путем применения метода распознавания технического состояния по совокупности диагностических признаков. Его основное достоинство – минимизация ремонтных работ (исключающих ремонт бездефектных узлов) и увеличение (на 25–40%) межремонтного ресурса.

Рис. 2 Изменение поверхности металла в паре трения:

поверхность металла до РВСCобработки

а) поверхность металла до РВСCобработки;

поверхность металла в процессе РВСCобработки

б) поверхность металла в процессе РВСCобработки;

поверхность металла после РВСCобработки

в) поверхность металла после РВСCобработки

Технология ремонта по фактическому техническому состоянию обладает целым рядом преимуществ по сравнению с ППР, среди которых особо следует выделить:

- возможность планирования и выполнения технического обслуживания и ремонта без остановки производства, практически исключив аварийные отказы оборудования;

- увеличение эффективности производства от 2 до 10% (усредненные расходы на ремонт при аварийных отказах оборудования в среднем в 10 раз превышают стоимость ремонта при своевременно обнаруженном дефекте);

- более эффективное планирование расхода запасных частей и инструмента; возможность уменьшения запасов резервного оборудования;

- улучшение условий труда и устранение нарушений экологических требований;

- снижение энергозатрат;

- более действенная регламентация взаимоотношений эксплуатирующих организаций с производителями оборудования и исполнителями сервисных услуг.

В представленную концепцию ремонта техники по фактическому состоянию заложена методология применения РВС, названная нами РВС-технология.

РВС-технология – это комплекс технологических операций, включающий:

- оценку конструктивных особенностей, диагностику и определение технического состояния механизма, подлежащего обработке;

- определение конкретной методики обработки объекта с учетом его технического состояния и условий эксплуатации;

- обработку механизма РВС, которые вводятся в штатную систему смазки или наносятся непосредственно на обрабатываемые детали;

- диагностику состояния объекта и оценку результатов обработки;

- проведение мероприятий по гарантийному сопровождению обработанного оборудования.

РВС – это многокомпонентная мелкодисперсная смесь активированных минералов и других веществ, преимущественно представленная минералами группы слоистых силикатов. РВС можно сравнить с добавками, используемыми в металлургии при получении ситаллов.

Известно, что в горных машинах предприятий по открытой добыче полезных ископаемых в качестве силовых агрегатов в основном используются двигатели внутреннего сгорания. Они также широко используются в промышленном транспорте предприятий, обеспечивающем подъем и вывоз добытого и переработанного продукта.

В ГШО в процессе его эксплуатации подвергаются наибольшему и постоянному износу пары трения.

Конструктивные решения, заложенные при разработке оборудования, должны обеспечить минимальное контактное взаимодействие поверхностей трения, однако задачи обеспечения теплоотвода, наличие вибраций, изменение температурных режимов и ряд других причин приводят к ухудшению условий смазки и контактированию поверхностей. Изначально имея определенную шероховатость, поверхности в процессе взаимодействия приобретают некую усредненную шероховатость, естественно появляются и продукты износа, которые в дальнейшем будут оказывать влияние на работу и износ пар трения.

Таким образом, становится понятным, почему значительные средства тратятся на улучшение свойств масел и поиск присадок, которые бы обеспечили максимально эффективную работу пар трения в двигателях.

При использовании РВС-технологии частицы состава, попадающие на поверхности трения и контакта работающих механизмов, очищают микрорельеф от продуктов износа и распада смазывающих материалов. Затем в результате воздействия давлений и температур РВС изменяют поверхности, создавая новообразования, являющиеся единым целым с подложкой, на уровне молекулярных связей. При этом компенсируется износ, и оптимизируются зазоры в парах трения. Наряду со структурными преобразованиями материала поверхностей трения происходят изменения качества самих поверхностей трения (рис. 2).

Подтверждением улучшения качества поверхностей в результате использования продукта РВС, являются результаты исследований, проведенных в институте Фраунгофера (Германия).

При использовании РВС-геля примерно на 5 μm (50%) были уменьшены следы износа на исследуемой поверхности гильзы цилиндра автомобильного двигателя Ford. Стеклокерамический слой поверхностей после их обработки РВС-гелем можно рассмотреть невооруженным глазом.

Изменяя характер взаимодействия пар трения механизма, РВС тем самым оказывает влияние и на параметры его работы. Исследования работы двигателя внутреннего сгорания до и после применения РВС-технологии проводились в Технологическом университете (СПб), Читинском технологическом университете, Университете Васседа (Япония), в Технологическом институте Фраунгофера (Германия), Воронежском аграрном университете, Рижском университете, Центральном научно-исследовательском дизельном институте (СПб) и в других исследовательских центрах.

В ходе проведения испытаний в ЦНИДИ производилась оценка результатов применения РВС-технологии по двум параметрам: изменение механического КПД дизеля; удельный расход топлива. По результам замеров потерь мощности дизеля на трение методом двойного выбега сделан вывод, что ввод РВС-1 в систему смазки привел к повышению механического КПД дизеля на 4–5% в зависимости от режима его нагрузки. Также зафиксировано снижение удельного расхода топлива в результате применения РВС-технологии в пределах 4,1–6,6% в зависимости от нагрузки дизеля. На номинальной нагрузке двигателя (Ne= 20 кВт) снижение удельного расхода топлива составило 6,3% – от 286 г/кВт·ч до 268 г/кВт·ч.

Проведенные измерения микротвёрдости сформированной поверхности показали, что твёрдость образованного металлокерамического защитного слоя на 86% выше, чем микротвёрдость поверхности детали до обработки по РВС-технологии.

В результате формирования новообразованных поверхностей, имеющих повышенную твердость и низкую шероховатость, мы получаем целый ряд эффектов в трибоконтакте:

1) увеличение реальной площади контакта и, следовательно, снижение удельных давлений;

2) снижение вероятности перетоков смазочной среды по канавкам неровностей поверхности и, как следствие, увеличение несущей способности смазочного слоя, появляется возможность формирования направленного мономолекулярного смазочного слоя при недостаточной смазке;

3) выравнивание поверхности приводит к уменьшению случаев разрыва масляной пленки и замедляет процессы деструкции смазки;

4) происходит снижение температуры в сопряжении;

5) одновременное увеличение твердости и уменьшение шероховатости приводит к уменьшению износа поверхностей и уменьшению количества продуктов износа;

6) сплошность локальных новообразований препятствует проникновению атомов водорода в поверхностную структуру металла и тем самым устраняются условия водородного изнашивания.

В настоящее время выполнено большое количество испытаний РВС в двигателях внутреннего сгорания: промышленного транспорта, магистрального железнодорожного транспорта и автомобильного транспорта; в редукторах, подъемных машинах, преобразовательных агрегатах, на ГШО, редукторах бермовых фрез и др. Выполненный объём промышленного использования РВС подтвердил высокую экономическую эффективность РВС-технологии в двигателях внутреннего сгорания и другом ГШО, имеющем пары трения.

Анализ эксплуатации маневровых тепловозов на Забайкальской железной дороге показал, что экономия горючесмазочных материалов на дизелях, обработанных по РВСтехнологии, за два года их работы достигала 12 т в натуральном исчислении на каждый двигатель.

Анализ полученных данных на ОАО «Уралалмаз» показал, что в результате применения РВС-технологии произошло повышение на 32% остаточного ресурса редукторов Р313, что подтвердилось снижением уровня вибрации подшипниковых узлов на 30–35%.

Анализ данных ОАО «Уралкалий» показал, что применение РВС-технологии позволило повысить остаточный ресурс подъемных машин и преобразовательных агрегатов СПУ с 37 до 59%. Вместе с тем произошло снижение общего уровня вибрации на 32%.

Предлагая сотрудничество по применению РВС-технологии, мы должны предупредить об участившихся случаях фальсификации продуктов и услуг, дискредитирующих саму идею технологии. На современном рынке появилось очень много суррогатов, позиционирующихся как РВС с различными названиями и источниками происхождения. Если Вы заинтересовались РВС-технологией, обращайтесь в головной офис «НПК Руспромремонт», производящей РВС, ЗАО «МЭЦ». Наши гарантии не голословны. Они подкреплены нашим многолетним опытом работы и стабильными результатами.

ЗАО «НПК Русспромремонт» (НПО Руспромремонт)
196128, Санкт-Петербург, ул.Кузнецовская, 21, офис 12
тел.: +7 (812) 369-32-64 факс: +7 (812) 388-95-71
e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
www.rvs-tech.ru

Закрытое акционерное общество «МЕГА ЭКСПЕРТ ЦЕНТР»
194358, Санкт-Петербург, пр. Энгельса, д. 154, лит. А, офис 455
тел.: +7 (812) 403-0057 факс: +7 (812) 622-1016
e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
www.m-expert-c.ru

Ключевые слова: ремонтно-восстановительный состав, РВС, добавка, катализатор

Журнал "Горная Промышленность" №2 (120) 2015, стр.46