Надежность оборудования – основополагающий фактор конкурентоспособности

2013-03-13 10:48:00

Надежность оборудования – основополагающий фактор конкурентоспособности

Надежность оборудования – основополагающий фактор конкурентоспособности современного элеваторного комплекса

В условиях современного развития экономики нашей страны наблюдается интенсивное развитие зерноперерабатывающей промышленности. Как следствие на большинстве предприятий отрасли стал вопрос об увеличении объемов приемки и переработки зерна. Практически каждое предприятие столкнулось с проблемой износа эксплуатационного парка оборудования. Что в свою очередь ограничивает предприятия в выходе даже на паспортную производительность. Соответственно резко возрос спрос, в первую очередь, на надежное транспортное и гравитационно-транспортное оборудование.

В связи с этим возникает вопрос — какими качествами должно обладать оборудование для обеспечения оптимальной (максимальной) конкурентоспособности предприятия?

Современное элеваторное оборудование должно соответствовать следующим важнейшим критериям:

  • Надежность
  • Энергоэффективность
  • Обеспечение высокого качества технологических процессов
  • Качество оборудования

В этой связи, одним из самых стратегически важных факторов обеспечения конкурентоспособности отечественных предприятий является надежность эксплуатируемого оборудования.
На секунду задумаемся, а в чем же все-таки смысл надежности? Из каких показателей она состоит?

Надежность оборудования – это технико-технологический параметр наработки на отказ оборудования без остановок на ремонт и с минимальными материальными и временными издержками на обслуживание и наладку.

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения оборудования и условий его эксплуатации состоит из сочетаний свойств:

  • Безотказность
  • Долговечность
  • Ремонтопригодность
  • Сохраняемость

Обеспечение надежности оборудования конструкторское бюро ГП Зерновая Столица производит еще на стадии проектирования. Гарантируемые в технической документации показатели надежности закладываются в ходе проектирования по следующим основным направлениям:

1.Выбор и расчет кинематической схемы.

2.Применение конструктивных решений, учитывающих свойства транспортируемых продуктов, особенности компоновки оборудования, а также условия монтажа, обслуживания и ремонта.

3.Унификация (взаимозаменяемость) оборудования, его узлов и элементов.

4.Выбор конструктивных материалов и способов контроля, соответствующих особенностям эксплуатации.

5.Выполнение комплекса расчетов (технологических, прочностных, гидравлических, газодинамических и др.) для обоснования решений по выбору конструкций агрегатов, узлов и их отдельных элементов.

6.Отработка конструкторских решений на технологичность, обеспечивающая качественное и экономичное изготовление оборудования на основе прогрессивных технологических процессов предприятия-изготовителя.

Последнее обстоятельство имеет особое значение в условиях быстрого развития компьютеризации, когда проектирование изделия и разработка технологии его изготовления сливаются в единый процесс.

Надежность определяется следующими показателями:

1.Технологические параметры оборудования (скорости рабочих органов, геометрия выпускных устройств, режимы загрузки, режимы транспортировки и т.д.).

2.Приводные механизмы (мощность, пусковые и рабочие моменты, сервис-факторы, режимы работы).

3.Подшипниковые узлы (тип подшипника, наличие уплотнений, размер подшипника, номинальные и рабочие нагрузки).

4.Свойства материала рабочих органов (валов, барабанов, ступиц, тяговых органов и т.д)

Технологический расчет оборудования является важнейшей стадией проектирования, так как он обуславливает абсолютно все технико-технологические параметры эксплуатации оборудования. Технологический расчет состоит из следующих этапов:

  • Расчет основных технических характеристик
  • Расчет геометрии загрузочных – выгрузочных устройств
  • Расчет долговечности основных узлов

На элеваторах наиболее интенсивному износу подвергается транспортное оборудование.
Коллектив конструкторского бюро ГП Зерновая Столица совместно с кафедрой «Технологического оборудования зерновых производств» Одесской Национальной академии пищевых технологий выделил приоритетные направления обеспечения высокой надежности технологического оборудования:

  • Применение надежных высокопрочных тяговых органов
  • Применение износостойких корпусных деталей
  • Применение надежных подшипниковых узлов

Рассмотрим основные процессы обуславливающие потерю эксплуатационных свойств ленточных конвейеров, норий, скребковых конвейеров, волокуш.

  • Выход из строя подшипниковых узлов
  • Деформация тягового органа (ленты, цепи) с последующим его разрушением
  • Повышенный износ корпусных деталей
  • Деформации и разрушения валов, ступиц приводных и натяжных элементов, выход из строя приводных элементов и механизмов наладки оборудования
Подшипниковые узлы…

Подшипники, применяемые в технологическом оборудовании должны быть рассчитаны на весь срок наработки до капитального ремонта. Очень важно, что бы заводы-изготовители элеваторного оборудования еще на стадии проектирования устанавливали срок «жизни» подшипникового узла не менее 20 – 30000 моточасов наработки до его замены, так как оборудование является эффективным тогда, когда не оно не требует дополнительных капиталовложений на весь срок его окупаемости.
Основные причины выхода из строя подшипников:

  • Несоосность шеек валов.
  • Дисбаланс деталей вращения.
  • Нарушение требований по обслуживанию и эксплуатации.
  • Некорректность выбора подшипника на стадии разработки заводом-изготовителем.

Транспортное оборудование ГП «Зерновая Столица оснащается исключительно самоцентрирующимися подшипниковыми узлами ГОСТ 5721-75, которые рассчитаны на срок эксплуатации не менее 30000 моточасов наработки до капитального ремонта.

Что касается проектирования в зерновой отрасли, то качество проекта, стоимость и отдача элеватора в первую очередь зависят от квалификации и опыта технологов проектировщиков. Именно технолог определяет основные параметры сооружений и оборудования, оптимизирует логистику транспортных систем предприятия и длину технологических маршрутов, согласовывает производительности оборудования, учитывает особенности транспортировки, обработки, размещения и хранения различных зерновых культур, минимизирует количественно-качественные потери зерна как в процессе обработки и транспортировки зерна, так и при его хранении.

Однозначно проект зернового предприятия должна разрабатывать ответственная специализированная проектная организация с четкой ориентацией на зерновые технологии, преимущественно средней или крупной группы.
Такие организации выполняют проектирование на основании современных научных расчетно-графических методов анализа работы оборудования и ёмкостей зернового предприятия. Пример графо-аналитического метода оптимизации логистики транспортных потоков приведен на рис. 1.

Так же не маловажным фактором является исполнение подшипника и тип его уплотнения. Так как зерновая пыль является мелкодисперсной — применяются подшипники только закрытого типа с полипропиленовыми уплотнениями. Корпуса подшипниковых узлов выполнены с лабиринтными уплотнениями, которые полностью исключают проникновение инородных тел и пыли в подшипниковый узел. Тем самым мы обеспечиваем срок службы производимого оборудования до 30-35 тыс. моточасов.

Абсолютно все детали вращения транспортного оборудования ГП Зерновая Столица проходят статическую балансировку, что на 95% исключает амплитудные инерционные колебания деталей вращения. Валы на стадии производства проходят пооперационный контроль службой ОТК, что в свою очередь исключает вероятность отклонения размеров деталей от требований конструкторской документации. Каждая инструкция по эксплуатации оборудования ГП Зерновая столица включает требования по обслуживанию, карту смазки с указанием типа и обозначения шарнирного элемента. При выполнении всех требований по обслуживанию ГП Зерновая Столица гарантирует безотказную и бесперебойную эксплуатацию оборудования на протяжении 35-40 тыс. м/часов.

Деформация тягового органа (ленты, цепи) с последующим его разрушением…

Практически каждое предприятие элеваторной промышленности сталкивается с проблемой деформации и разрушения тяговых органов. Из практики эксплуатации оборудования предприятиями транснациональной компании GLENСORE International AG можно судить о том, что прочностные характеристики тяговых органов ленточных и скребковых конвейеров, норий должны рассчитываться исходя из максимально нагруженных режимов работы. В связи с амплитудностью загрузки предприятий оборудование испытывает соответствующие нагрузки, которые негативно влияют на надежность и долговечность оборудования. Так же надлежащее внимание должно уделяться деталям приводящим в движение тяговый орган. Приводные барабаны должны иметь соответствующее фрикционное покрытие, рабочие поверхности приводных звездочек скребковых конвейеров должны иметь соответствующую прочность и качество обработки.

Рассмотрим основные причины выхода из строя тяговых органов ленточных и скребковых конвейеров, норий:

  • Отсутствие либо износ фрикционных покрытий приводных барабанов.
  • Пренебрежение прочностными характеристиками заводами-изготовителемя для снижения цены оборудования.
  • Отсутствие параллельности приводных и натяжных узлов.
  • Нарушение геометрии приводных деталей.
  • Отсутствие средств контроля работы тягового органа.
  • Нарушение требований обслуживания и наладки.

Высокая надежность транспортного оборудования ГП «Зерновая Столица» обеспечена следующими параметрами:

  • Футеровка приводных барабанов фрикционным материалом с твердостью по Шору меньше либо равному 200 ед.
  • Тяговый орган рассчитан на максимально допустимые нагрузки.
  • Скребковые конвейеры оснащены механизмом синхронной наладки конвейера, который предотвращает некорректную наладку конвейера.
  • Ленточные конвейеры комплектуются дефлекторными роликами.
  • Приводные звездочки изготовлены и стали 40Х ГОСТ 4543-71 с термообработкой.

Повышенный износ корпусных деталей…

В современном элеваторном машиностроении очень важным является расчет траекторий движения зерна в выпускных и загрузочных устройствах технологического оборудования. В случае неверной компоновки выпускного устройства и расчета его геометрии мы автоматически получаем дополнительный прирост боя зерна и повышенный износ поверхностей соприкосновения корпуса с продуктом.
Очень важна траектория загрузки оборудования, а именно синхронизация параметров работы рабочих органов с характеристиками траекторий зерновых потоков. Этой особенностью обладает оборудование ГП Зерновая Столица. Синхронизация зернового потока с рабочим органом конвейеров позволяет:

  • Увеличить КПД конвейера на 10-12% за счет обеспечения максимального коэффициента заполнения.
  • Предотвратить россыпи продукта.
  • Снизить прирост боя зерна на 9-11%.
  • Обеспечить стабильную равномерную работу транспортно-технологической линии, предотвращая амплитудные динамические нагрузки.
  • Повысить долговечность корпусных деталей, исключая гашение кинетической энергии о корпус конвейера.

В случае некорректного расположения загрузки нории – мы получим повышенный износ башмака в виду того, что коэффициент заполнения ковша снижен и в башмаке присутствует дополнительный хаотический разлет зерна в результате зачерпывания, которое гасит свою кинетическую энергию о стенки башмака.

В случае некорректной загрузки скребкового конвейера снижается долговечность не только корпусных деталей, а и тягового органа. Для этого в скребковых конвейерах ГП Зерновая Столица специально предусмотрена загрузочная секция, предотвращающая 90% разрушающих факторов.
Нарушение условий загрузки ленточного конвейера приводит к излишним напряжениям тягового органа и его смещением. В результате удельное растяжение тягового органа увеличивается на 70-80%. Ленточные конвейера ГП Зерновая Столица комплектуются специальными насыпными лотками, спроектированными индивидуально для каждого конвейера в зависимости от его технико-технологических характеристик.
В транспортном оборудовании ГП «Зерновая Столица» при его расчете и проектировании рассчитываются траектории загрузки и выгрузки продукта в зависимости от скоростных режимов оборудования, и выпускные устройства повторяют геометрию траекторий схода зерна с тягового органа.

Поэтому корпусные детали и тяговые органы норий, скребковых и ленточных конвейеров эксплуатируются на 40-50% дольше всех отечественных аналогов и коэффициент боя зерна на 20-25% меньше.

Деформации и разрушения валов, ступиц приводных и натяжных элементов выход из строя приводных элементов и механизмов наладки оборудования…

Деформация и разрушение валов и ступиц, приводных элементов и механизмов наладки вызвана следующими факторами:

  • Нарушение условий посадки вала и ступицы.
  • Некорректный расчет шпоночных соединений.
  • Неточность изготовления поверхностей соприкосновения (недостаточная чистота обработки сопрягаемых поверхностей).
  • Возникновение разрушающих фрикционных связей в посадке вызванных неточностью выбора материала для изготовления валов и ступиц.
  • Заниженные технические характеристики приводов и неправильная их компоновка.
  • Коррозионное и механическое разрушение элементов наладки.

Сочетания различных факторов трения (механических, физико-химических, тепловых, электрических и др.) обусловливают разрушение поверхности детали. Основное влияние на процесс изнашивания оказывают постоянное возникновение и нарушение фрикционных связей, имеющих двойственную молекулярно-механическую природу.
Принято выделять пять основных видов фрикционных связей в зависимости от характера взаимодействия материала (рис. 1): упругое (а) и пластическое (б) оттеснение материала, микрорезание (в), разрушение окисных пленок (г) и, наконец, разрушение основного материала в результате адгезии (д).

Сердцем любого типа оборудования является механизм, приводящий его в действие. Чем надежнее привод – тем долговечнее оборудование. Основные причины выхода из строя приводов:

  • Разрушение подшипниковых уплотнений редукторов.
  • Низкое качество изоляции обмоток электродвигателей.
  • Нарушение технологии изготовления зубчатых передач.
  • Отсутствие термообработки валов и ступиц.

ГП Зерновая Столица применяет приводную технику (мотор-редукторы) исключительно передовых Европейских компаний.
Преимущества применяемой приводной техники:

  • Армированные высокопрочные уплотнения подшипников и валов.
  • Электродвигателя стандарта IE-2
  • Высокое качество зубчатых пар благодаря изготовлению на роботизированных автоматических линиях производства.
  • Высокая прочность на смятие и срез поверхностей зубчатых пар.
  • Развитая сервисная служба на территории Украины.

Преимущества транспортного оборудования ГП «Зерновая Столица»:

  • Моторесурс валов, ступиц барабанов и приводных звездочек увеличен на 35-40% по сравнению с современными отечественными аналогами за счет применения конструкционной стали Сталь 45 ГОСТ 1050-88, Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 с термообработкой (объёмная закалка либо цементация).
    .
  • Винт натяжного механизма выполнен из материала Сталь 45 ГОСТ 1050-88, НВ >=320В, что в свою очередь обеспечивает оптимальную прочность механизма, способную выдерживать любые типы нагрузок.
  • Гайка натяжного механизма изготавливается из материала БрО3Ц7С5Н1 ГОСТ 613-79, что в свою очередь исключает заклинивание натяжного механизма при воздействии атмосферных осадков.

Таким образом, мероприятия направленные на применение высоконадежных подшипников, футеровки барабанов с оптимальной твердостью и удельным удлинением, конструкционных высокопрочных материалов для изготовления валов и ступиц и т.д. позволяет обеспечить высокую надежность работы транспортно-технологических линий при минимальных эксплуатационных затратах.

Автор статьи: Начальник конструкторского бюро ГП «Зерновая Столица», Джулинский Дмитрий Петрович.