книги / Эксплуатация оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи

тоспособность только тех деталей, которые по расчету системы израсходовали свой ресурс, например, вследствие износа.

Таким образом,(техническое обслуживание и ремонт машин, предусмотренные системой ППР, замедляют процесс снижения параметра технического состояния машины, поддерживая его на допустимом уровне^лИнтенсивность изнашивания деталей маши­ ны каждой группы характеризуется углом наклона (ai, a 2, а 3, а4) графика кинетики износа к оси абсцисс (рис. 6.4, в). На этом же графике показано снижение параметра технического состояния машины в зависимости от износа деталей каждой группы П|, П2, Пз, П4.

На рис. 6.4, г графически изображен процесс снижения пара­ метра технического состояния машины в зависимости от износа деталей всех групп и восстановление этого параметра в связи с ремонтом деталей определенной группы.

Только ремонт М4 возвращает машину в состояние, близкое к работоспособному состоянию новой машины, так как в этот срок выполняется ремонт всех изношенных деталей машины, т.е. ремонт суммарного объема М4 + М3 + М2 + Mj.

Очень важно построить систему ППР так, чтобы очередной по объему ремонт машины, например М3, совпадал по времени с п ремонтом М2 и п' ремонтом Mt, т.е. чтобы ремонт суммарного объема М3 + М2 + Mi производился одновременно. Тогда к мо­ менту ремонта М3 детали, входящие в объем ремонта М2 и М1( в очередной раз полностью израсходуют свой ресурс, и настанет время их ремонта или замены. Кроме того, при таком расчете простой машины и трудоемкость ремонтных работ будут наи­ меньшими - сборочно-разборочные работы будут выполняться одновременно для всех объемов работ; причем при большем по объему ремонте можно применить для всех работ более совер­ шенную технологию. Чтобы выдержать это условие, ресурс (срок службы) деталей, входящих в объем каждого последующего ре­ монта (например, М4), должен быть кратным ресурсу деталей всех предыдущих ремонтов. Это условие выдержать точно труд­ но. Поэтому принимаются меры к повышению ресурса (срока службы) этих деталей, чтобы подтянуть его к общему уровню, а если улучшение будет эффективным, перевести детали в сле­ дующую по ресурсу (сроку службы) группу.

Схема, сроки и объемы обслуживания и ремонта новой ма­ шины рассчитываются конструкторами при проектировании на основании статистических данных о надежности деталей и сбо­ рочных единиц аналогичных машин, а затем корректируются эксплуатационниками на основании опыта эксплуатации новой машины. После выполнения ремонта М4 и сопутствующих ему

ремонтов Мз, М2 и Mi параметр технического состояния машины восстанавливается до уровня, близкого к параметру технического состояния новой машины, и начинается новый цикл эксплуата­ ции машины. Однако следующий цикл работы машины будет несколько короче цикла работы новой машины, так как ремонт в принципе допускает использование частично изношенных дета­ лей, поэтому ресурс машины после ремонта будет несколько меньше ресурса новой машины.

Исходя из графика на рис. 6.4, г, значение параметра техниче­ ского состояния машины в какой-либо момент эксплуатации мо­ жет быть определено по формуле

П - (tx- п\к) t g c x i- (£,- n2t2) t g a2 - (£,- яД) t g a	„
где Пи п2, ..., rii - число целых интервалов времени £ь £2,	U за

общее время tx.

Г Основными показателями системы ППР являются ремонт­ ный цикл Гц, межремонтный период Тп и структура ремонтного цикла^,

гРемонтный цикл - наименьший повторяющийся интервал времени или наработка оборудования, в течение которого выпол­ няются в определенной последовательности в соответствии с требованиями нормативно-технической или эксплуатационной документации все установленные виды ремонта.

Межремонтный период - время работы оборудования между двумя очередными плановыми ремонтами.

%Структура ремонтного цикла - это число, периодичность и последовательность проведения ТО и текущих ремонтов за ре­ монтный цикл. Она служит одним из важнейших элементов сис­ темы планово-предупредительного ТО и ремонта машин. От нее зависят эффективность применения системы ППР, длительность простоев машин при техническом обслуживании и ремонте, а также потребность в рабочей силе и материалах. Применение оптимальной структуры ремонтного цикла (экономически и тех­ нически обоснованной) позволяет поддерживать высокое техни­ ческое состояние машин при наименьших затратах на их содер­ жание; лучше использовать площади, оборудование и передвиж­ ные средства для выполнения работ по ТО и Р машин; создавать реальные предпосылки для совершенствования технологических

^процессов производства.

Г Оптимальную структуру ремонтного цикла выбирают с ис­ пользованием различных критериев: закономерностей изменения и предельно допустимых значений параметров технического со­ стояния машин, их сборочных единиц и деталей (рис. 6.5)» мак­ симальной производительности машин, допустимого уровня ве-

172

п

Рис. 6.5. Графики изменения параметров П технического состояния машины или ее сборочных единиц от наработки £

П}, и Пп - предельные значения параметров технического состояния; txи ï2 -

наработки, соответствующие предельному значению параметров; 1, 2, 3, 4 и 5 -

закономерности изменения параметров технического состояния

роятности безотказной работы, минимальных удельных суммар­ ных затрат на ТО и ремонт^

В системе ППР каждый из комплексов технических меро­ приятий, выполняемых в течение ремонтного цикла, именуют одним из видов периодических ТО или ремонтов, которые в сумме составляют структуру ремонтного цикла. При этом неза­ висимо от структуры цикла выполнение разных видов периоди­ ческого технического обслуживания и ремонтов устанавливают так, чтобы каждый последующий включал работы предыдущих видов.

Периодичность ТО и Р устанавливается в часах наработки оборудования, которые определяются по показаниям счетчиков моточасов (мото-ч), а при их отсутствии или неисправности по данным учета сменного времени, скорректированного с помощью коэффициента внутрисменного использования.

Б отдельных случаях, когда учет отработанного оборудовани­ ем времени не налажен, продолжительность ремонтных циклов определяется по календарному времени эксплуатации оборудова­ ния с учетом плановых коэффициентов его использования по машинному и по календарному времени.

Коэффициент использования оборудования по машинному вре­ мени Ки определяется отношением машинного времени Гм к вре­ мени нахождения оборудования в работе Гр:

К=Ъ- = -

т* +т,рем

Время нахождения оборудования в работе складывается из машинного времени Ти и времени на плановое техническое об­ служивание И ремонт Трем.

Длительность ремонтных циклов планируется в машиночасах. В план-графике плановых ремонтов (ПР) для облегчения планирования ремонтов продолжительность ремонтных циклов планируется в календарном времени.

Коэффициент использования оборудования по календарному времени Кк применяется для перевода машинного времени ре­ монтных циклов Гм в календарное время Гк. Он определяется как отношение суммарного времени нахождения оборудования в ра­ боте Гр к общему календарному времени Гк:

С учетом фактического использования оборудования по ма­ шинному времени длительность ремонтного цикла в календарном времени Гк (в мес) определяется по формуле

Г = т»

к720КмКк ’

где Гм - длительность ремонтного цикла, маш-ч; Ки - коэффици­ ент использования оборудования по машинному времени; Кк - коэффициент использования оборудования по календарному времени; 720 (480, 240) - переводное число календарного време­ ни (мес) в часы при работе соответственно в три (две, одну) смены.

При подсчете коэффициента использования оборудования по календарному времени предприятиям предоставляется право корректировать Г ^ , Гпр по местным условиям по согласованию с главным механиком нефтегазодобывающего общества или его филиала.

Предприятиям, в зависимости от условий работы, достигнуто­ го уровня организации работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования, качества выполняемых работ, допускается на основе действующего стандарта уточнять длительность и структуру ремонтных циклов по согласованию с главным меха­ ником нефтегазодобывающего общества или его филиала.

Структура ремонтного цикла бурового оборудования схематически изображена на рис. 6.6.

а

б

Рис. 6.6. Структура ремонтного цикла: а - бурового насоса; б - буровой лебедки

Категории сложности ремонта используются для оценки объ­ ема и сложности ремонтных работ различного оборудования. Очевидно, что трудоемкость ремонтных работ определяется ви­ дом ремонта и сложностью оборудования.

Для оценки ремонтных особенностей оборудования в качестве эквивалента принят условный вид оборудования, трудоемкость ремонта которого составляет 10 чел.-ч. Эта трудоемкость принята за единицу сложности ремонта.

ГПреимущества системы ППР:

1)ремонт оборудования выполняется через планируемые промежутки времени, называемые межремонтными периодами;

2)после планового капитального ремонта характеристика оборудования приближается к паспортным данным нового обо­ рудования;

3)в течение ремонтного цикла оборудование в строгой оче­

редности проходит все плановые ремонты, предусмотренные сис­ темой;

4)кроме плановых ремонтов выполняется техническое об­ служивание оборудования;

5)чередование, периодичность и объем технического обслу­ живания и ремонтов определяются назначением, конструкцией и условиями эксплуатации оборудования;

6)техническое обслуживание, строго регламентируемое по времени и объему, выполняется по перечню обязательных опера­ ций, а ремонт планируется по времени и объему и выполняется в установленные планом сроки в объеме, который зависит от фак­ тического состояния машины.

Система ППР является хорошим организующим началом для планирования работы ремонтных и обслуживающих предпри­ ятий, планирования производства запасных частей и создания их резервов в минимально необходимом количестве, а также для сведения к минимуму простоя оборудования в ожидании ремон­ та и при ремонте.

Однако, как показывает опыт эксплуатации, планово­ предупредительная система (ППР), регламентирующая заранее установленные сроки и объемы ремонта, имеет ряд существен­ ных недостатков, главные из которых:

1)недоиспользование ресурса деталей, что приводит к завы­ шению общего количества, а следовательно, и суммарной трудо­ емкости ремонтных работ;

2)эксплуатация оборудования с заниженными характеристи­

ками;

3)сложность поддержания требуемых значений показателей надежности, что может привести к невыполнению требований промышленной безопасности и сокращению объемов произ­ водства;

4)действующие нормативные документы системы ППР не­ достаточно учитывают влияние условий эксплуатации на техни­ ческое состояние оборудования.

5)слабая ориентация на техническое обслуживание оборудо­ вания, в том числе, и на его важную составляющую часть - ди­ агностику; например, в соответствии с системой ППР, нормы затрат труда на техническое обслуживание технологического оборудования, в среднем, не превышают 25—30 % всех трудовых затрат.

ОРГАНИЗАЦИЯ И ПЛАНИРОВАНИЕ ТО И Р ОБОРУДОВАНИЯ ПО ФАКТИЧЕСКОМУ ТЕХНИЧЕСКОМУ СОСТОЯНИЮ

Одним из радикальных путей реального снижения трудозатрат на ТО и Р, повышения надежности и эффективности использования оборудования, его агрегатов, сборочных единиц и деталей является более широкое внедрение в практику эксплуа­ тации стратегии технического обслуживания оборудования по техническому состоянию. Сущность стратегии заключается в проведении непрерывного или периодического контроля и изме­ рения параметров, определяющих техническое состояние деталей и сопряжений, для обеспечения заданного уровня их надежности при эксплуатации и более полного использования индивидуаль­ ных ресурсов. При этом элемент подвергается замене только то­ гда, когда значение прогнозируемого параметра данного элемента (агрегата) приблизилось к предельному уровню. В остальных случаях эксплуатация продолжается до очередной проверки его состояния. При этом значительно сокращаются трудозатраты на обслуживание, сокращается расход дорогостоящих сборочных единиц и деталей. Принципиальная возможность и внедрение ТО и Р по техническому состоянию обеспечивает увеличение средней наработки деталей и сборочных единиц между заменами

в1,5-2 раза, сокращение удельных приведенных затрат на ТО и

Рв 1,5 раза.

Техническое обслуживание и ремонт по фактическому техни­ ческому состоянию (ТО и Р по техническому состоянию) заклю­ чается в регламентных остановках и ремонтах, производимых в соответствии с регламентом, а также в контроле технического состояния оборудования, осуществляемом с установленной пе­ риодичностью между регламентными остановками и обслужива­ нием (или ремонтом) в зависимости от этого состояния.

Стратегия ТО и Р по фактическому техническому состоянию представляет собой совокупность правил по определению режи­ мов и регламента диагностирования оборудования и принятию решений о необходимости его технического обслуживания, заме­ ны или ремонта на основе информации о фактическом техниче­ ском состоянии.

При данной стратегии ТО и Р оборудование эксплуатируется до предотказового состояния.

Таким образом, в основе ТО и Р по техническому состоянию заложен принцип предупреждения отказов оборудования и его элементов - при условии обеспечения максимально возможной на­ работки их до замены и минимально возможных затрат на ТО и Р.

Стратегия ТО и Р по техническому состоянию объекта в свою очередь подразделяется на две стратегии:

стратегия ТО и Р по техническому состоянию объекта с контролем его параметров;

стратегия ТО и Р по техническому состоянию объекта с кон­ тролем уровня надежности.

При реализации стратегии ТО и Р по техническому состоя­ нию с контролем параметров возникают следующие задачи:

выбор минимально необходимого числа контролируемых па­ раметров, несущих достаточную информацию о состоянии систе­ мы в любой момент времени;

обоснование допустимых областей изменения выбранных для контроля параметров;

разработка алгоритмов математического обеспечения для обоснования программ эксплуатации до предотказового состоя­ ния;

создание технических средств контроля и диагностики (обес­ печивающих высокую точность измерения параметров в пределах допустимых областей изменения и определения места дефекта), регистрации и оперативной получаемой информации.

Для выявления предотказового состояния обычно использует­ ся принцип назначения упреждающих допусков на диагностиче­ ские параметры. При этом под упреждающим допуском понима­ ется совокупность значений параметра системы между предель­ ным L2 и предотказовым L{ уровнями параметра (рис. 6.7). Вы­ ход параметра системы за предельный уровень Ь2 означает отказ.

Рис. 6.7. Изменение во времени параметра технического состояния системы: 1 - область исправного и работоспособного состояния; 2 - область неисправно­ го, но работоспообного состояния; 3 - область неисправного и неработоспособ­ ного состояния; t\ и Ь - соответственно моменты первой и второй проверок

системы; Т\ и Гг - соответственно моменты пересечения реализацией случайного процесса Y(t) уровней L\ и 12

Достижение предотказового уровня Lx означает необходи­ мость выполнения профилактических работ или замены объ­ ектов.

Реализация стратегии ТО и Р по техническому состоянию с контролем параметров требует установления количественных связей между значениями упреждающих допусков AL* L2-L x на каждый из контролируемых параметров системы и периодично­ стью их проверок At - t2- t x. Очевидно, что при заданном случай­ ном процессе Y(t), предельном уровне Ь2 и допустимой вероятно­ сти отказа (2доп каждому фиксированному значению упреждаю­ щего допуска AL соответствует конкретное значение периодично­ сти проверок At. При этом чем больше эти значения, тем меньше затраты на проверки (проверки реже) и больше затраты на заме­ ну и ремонт (чаще замены), и наоборот. Оптимальный вариант выбирают из условия обеспечения минимальных суммарных за­ трат Ст => min на проверку, замену и ремонт объекта. Для каждо­ го объекта находят функции вида С = /(Д£), которые используют при решении задачи группировки операций ТО (в том числе и операций диагностирования) в оптимальные формы технологиче­ ского регламента для оборудования в целом.

Область применения стратегии ТО и Р по состоянию с кон­ тролем параметров - системы и объекты, которые по соображе­ ниям безопасности не могут эксплуатироваться до отказа, а по экономическим соображениям - до выработки назначенного межремонтного ресурса. К таким системам и объектам относятся дорогостоящие системы с высокой функциональной значимо­ стью, имеющие недостаточную степень резервирования (в том числе и кратность резервирования) и вместе с тем обладающие высоким уровнем эксплуатационной технологичности и контро­ лепригодности.

Характерными особенностями стратегии ТО и Р по техниче­ скому состоянию с контролем уровня надежности следующие.

1.Каждый объект эксплуатируется до отказа.

2.Межремонтных ресурсов для объектов не устанавливают.

3.ТО и Р для каждого конкретного объекта заключается в выполнении необходимого объема работ по регулировке, калиб­ ровке, обнаружению дефектов, вызвавших отказы и повреждения,

иих устранению.

4.Для конструкционно сложных объектов выполняется заме­ на некоторых их составных частей по наработке, если она воз­ можна без разборки объекта.

5.Применительно ко всем однотипным объектам осуществля­ ется контроль уровня надежности.

6.В случае, когда фактический уровень надежности того или

иного типа объектов ниже нормативного, проводится тщатель­ ный анализ причин отклонения и осуществляются мероприятия по его повышению.

Внедрение ТО объектов с контролем уровня надежности предполагает решение ряда организационных и технических за­ дач. К ним относятся:

организация оперативного сбора и обработки информации о надежности, позволяющая определять фактические уровни на­ дежности эксплуатируемых типов объектов;

разработка метода установления нормативных значений уров­ ней надежности для объектов каждого типа;

организация оперативного сравнения фактического уровня надежности с нормативным и выполнение анализа возможных последствий.

Область применения стратегии ТО по состоянию с контролем уровня надежности целесообразно отнести к объектам:

1) отказы которых не влияют непосредственно на безопас­ ность, что устанавливается на основании анализа надежности систем при выборе и назначении стратегий ТО и Р;

2)для которых имеет место экспоненциальное распределение наработки до отказа;

3)надежность которых позволяет обеспечить выполнение требований по экономической эффективности;

4)обладающим высокой эксплуатационной технологичностью;

5)затраты на эксплуатацию которых до отказа (при обслужи­ вании с контролем уровня надежности) не превышают затрат на ППР;

6)имеющим индикацию отказов средствами контроля с ми­ нимальными трудовыми затратами в заданное время.

Контроль уровня надежности совокупности однотипных объ­ ектов осуществляется статистическими методами. Данным видом контроля должно охватываться, как правило, большинство агре­ гатов и сборочных единиц независимо от применяемой к ним стратегии ТО и Р.

Однако только для стратегии ТО с контролем уровня надеж­ ности этот вид контроля является основным механизмом в управлении надежностью оборудования. При данной стратегии ТО критерием технического состояния однотипных объектов является уровень надежности, оцениваемый соответствующими показателями. Естественно, что такие показатели должны нести максимум информации о техническом состоянии объекта, быть удобными для проведения оперативного сравнительного анализа, а также быть критичными к изменениям процесса эксплуатации (изменению условий эксплуатации, уровню восстановления

180