В настоящее время на разрезах Кузбасса работает большое число экскаваторов, в основном это драглайны ЭШ 10/70 и ЭШ 13/50 и мехлопаты – ЭКГ 8, ЭКГ 12,5 и ЭКГ 15. Большая часть этих экскаваторов отработало свой нормативный срок эксплуатации (для драглайнов он составляет для драглайнов 20 лет, для мехлопат 18 лет), но они продолжают работать, несмотря на исчерпание нормативного ресурса. Учитывая это, весьма актуальным становится вопрос о безопасности их технического использования и обоснованных сроков списания.
В настоящий момент существует два критерия: первый – нормативный срок эксплуатации, второй – объем переработанной горной массы. Оба этих критерия имеют значительные недостатки. Первый не учитывает возможности длительного простоя экскаваторов на ремонте или во время консервации, или из-за других организационных причин, также не учитывает возможности его полного обновления за счет замены деталей вышедших из строя. Второй, не учитывает фактического состояния металлоконструкций, интенсивности их износа в зависимости от вида разрабатываемой горной породы, качества подготовки пород взрывом, а также замену этих металлоконструкций на новые; игнорирует качество ремонта старых конструкций.
Техническими и технологическими факторами износа и уменьшения остаточного ресурса металлоконструкций являются следующие факторы.
Технологические:
а) не качественная подготовка скальных пород взрывом, высокий средний диаметр куска породы в развале, низкий коэффициент разрыхления пород, большое число негабаритных кусков пород;
б) эксплуатация экскаватора при наличии смерзшейся породы или глины в зимний период и при особо низких температурах;
в) несвоевременный ремонт и диагностический контроль;
г) эксплуатация экскаватора с нарушением правил работ.
Технические:
а) накопление микроповреждений в основном металле и сварных швах металлоконструкции в результате многоцикловой и малоцикловой усталости при значительном уменьшении ее сечения связанное с большими по размеру трещинами и искусственными концентраторами напряжений.
б) накопление сварных макро дефектов, микротрещин, концентраторов напряжений, происходящее в результате ремонтных сварочных работ, а так же охрупчивание металла, и возникновение дополнительных сварочных напряжений.
в) накопление искусственных концентраторов напряжений в виде накладок, косынок и вмятин.
В связи с этим, наиболее жизнеспособными оказываются четыре критерия: экономический, надежностный, технологический и технический. Основными из которых, являются два – экономический и технический, а надежностный и технологический являются вспомогательными.
Экономический критерий списания экскаваторов заключается в следующих положениях. Теоретически экскаватор может работать безопасно неограниченный срок. Однако, для поддержания уровня безопасности необходимо проводить своевременные ремонты и замену выработавших свой ресурс частей.
В связи с накоплением повреждений в металлоконструкциях экскаватора при эксплуатации и увеличением, в результате этого, скорости роста трещин, сокращением времени подрастания трещиноподобных дефектов от допускаемого размеров до критических, возникает потребность уменьшения межосмотрового периода.
Увеличение частоты осмотров и ремонтов металлоконструкций приводит к уменьшению прибыли и увеличению затрат, т.е. изменению баланса между этими показателями в худшую сторону. В момент, когда межремонтный период становится очень коротким затраты на ремонт могут превысить прибыль от эксплуатации экскаватора, в этом момент экономически выгодно экскаватор списать и приобрести новый. Экономический критерий является основным, все остальные критерии являются вспомогательными или косвенными. Согласно ему эксплуатация экскаватора с меж осмотровым периодом и ремонтом металлоконструкций меньше полугода экономически не выгодно. Установлено, что замена основных металлоконструкций является рациональной лишь в первые годы эксплуатации, в последние годы эксплуатации, когда требуется замена всех частей экскаватора выгоднее купить новый, а старый использовать как склад запасных частей и ремонтного металла.
Под надежностным критерием списания экскаваторов понимают использование параметров надежности для косвенной оценки состояния металлоконструкций. Такими параметрами могут быть коэффициент готовности, ремонтопригодности, использования, среднее число отказов, поток отказов, наработки на отказ, отказов и простоев, вероятность безотказной работы и т.д.
Для использования этих параметров необходимо длительное наблюдение за экскаватором и анализ документации за большой период времени. Для конкретного экскаватора исследуется параметр за весь период эксплуатации. Строятся графики изменения этих параметров. Эти графики обладают свойством иметь пологий вид в течение почти всего периода эксплуатации с определенным скачкообразным изменением исследуемого параметра после ремонта. Однако в момент исчерпания ресурса происходит резкое устойчивое изменение параметра: либо подрастание, либо уменьшение. Этот момент и является критерием списания экскаватора, он полностью соответствует экономическому критерию.
Под технологическим критерием понимаем момент резкого снижения графиков производительности экскаваторов.
Экономический, надежностный и технологический критерии имеют ряд серьезных недостатков. Во-первых, имеют большую трудоемкость и требуют для анализа большое число документов за достаточно большой период эксплуатации. Требуется вычисление параметров надежности и производительности за длительный срок. А главное они не учитывают реального состояния металлоконструкций и не позволяют это сделать непосредственно. С их помощью можно опосредованно определить момент экономической целесообразности списания экскаватора, но критерием безопасной эксплуатации они не являются.
В качестве критерия способного оценить техническое состояние металлоконструкций экскаватора, фактический остаточный ресурс, возможность их безопасной эксплуатации или необходимость списания является технический критерий. В его рамках под остаточным ресурсом понимается время эксплуатации экскаватора необходимое на накопление дефектов, приводящее к недопустимому увеличению скорости роста трещин из стандартных допускаемых трещиноподобных дефектов.
Недопустимая скорость позволяет развиваться дефектам при заданных условиях эксплуатации до критического размера за период меньший, чем межосмотровый с учетом коэффициента запаса.Метод основан на определении расчетного периода роста трещины и сравнении его с фактическим.
В связи с накоплением повреждений от периода к периоду будет происходить увеличение скорости роста трещин в одних и тех же зонах металлоконструкциях при одних и тех же условиях эксплуатации, и уменьшаться срок их подрастания от начального размера до критического. Отношение расчетного срока роста трещины к фактическому есть коэффициент уменьшения ресурса.
В том случае, если фактическая скорость роста трещин будет такой, что позволит вырасти им до опасного состояния за период меньше чем полгода, то можно признать эту скорость опасной. Металлоконструкции, в которых трещины растут с такой скоростью должны быть заменены или должен быть списан экскаватор.
К сожалению, опасная скорость не может быть выражена абсолютными величинами, что связано с большим числом вариантов развития трещин, их расположения и размеров. Эта скорость определяется расчетным путем в зависимости от условий эксплуатации и фактического напряженно-деформированного состояния металлоконструкций в зоне роста трещины.
По скорости роста трещины определяется ее расчетный размер за меж осмотровый период и сравнивается с фактический размером трещины, определенным при помощи неразрушающих методов контроля УЗД и АЭ. Отношение фактической длины трещины к расчетной, также является коэффициентом снижения ресурса. По скорости снижения ресурса определяемой за несколько лет на основе технических отчетов по результатам УЗД можно прогнозировать момент его исчерпания.
Загрузка...
