5.1. Совершенствование существующих технологий обслуживания дождевальных машин.

Современное экологическое состояние территорий, находящихся под воздействием оросительных систем с ДМ и состояние дождевальной техники, заставляют обратиться к задачам совершенствования су­ществующих оросительных систем за счет повышения эффективности системы управления процессом. Предлагаемый нами аппарат необходим для контроля соответствия состояния ДМ и последствий проведения по­лива существующим нормативным требованиям и ограничениям, в том числе экологическим.

Своевременные и целесообразные по глубине и объему профилак­тические работы позволяют повышать технические характеристики ДМ, улучшать их показатели надежности.

Чтобы добиться максимально возможных значений выбранных показателей качества функционирования рассматриваемой ДМ, необхо­димо определить оптимальную наработку на профилактику и соответ­ствующий ей коэффициент готовности агрегатов. Такие задачи в теории надежности уже рассматривались [77, 78]. Для коэффициента готовности :

К_г=М[х]/М[у], (5.1)

где М[х] - математическое ожидание времени работы ДМ за период между двумя моментами профилактического обслуживания; М[у]- мате­матическое ожидание длительности интервала между двумя последова­тельными моментами профилактики.

Обозначим через Т_п среднюю длительность профилактики; Т_а - длительность аварийного ремонта; Т - период оптимальной профилак­тики; Р(t)- вероятность безотказной работы; Q(t) - вероятность отказа.

С учетом этих определений выражение для коэффициента готов­ности (5.1) запишем:

(5.2)

Взяв производную КОД по г и приравняв ее к нулю, после соответ­ствующих преобразований получим

(5.3)

При 1=Т коэффициент готовности ДМ [76]

(5.4)

где λ (t)=f(t)/Р(t); f(t) и f(T) - плотности распределения при времени t и Т соответственно.

Благодаря приведенным формулам определяем оптимальную пе­риодичность профилактики при известных значениях Т_а и Т_n.

Для повышения надежности ДМ мы предлагаем рассмотреть три модели профилактики.

Первая модель профилактики предусматривает аварийные ремон­ты, проводимые при появлении отказов и обеспечивающие полное вос­становление элемента. Предполагается, что появление отказа элемента происходит в среднем через время после возникновения. Начинается аварийный ремонт элемента, длящийся в течение Т_а. В результате эле­мент обновляется и процесс его функционирования и обслуживания по­вторяется.

Вторая модель - плановые профилактики и аварийные ремонты, полностью восстанавливающие элементы, причем последние начинаются сразу же после возникновения отказа. Предполагается, что появление отказа происходит мгновенно. Восстановительные работы производятся в следующей последовательности.

Если элемент не отказал к назначенному моменту, то производится плановая профилактика со средней продолжительностью Т_n. Если отказ элемента произошел ранее, то с момента отказа начинается аварийный ремонт со средней продолжительностью t_c. После проведения восстано­вительных работ последующая профилактика перепланируется, и далее весь процесс обслуживания повторяется.

При использовании третьей модели в период проведения профи­лактики производится и аварийный ремонт элементов ДМ, если элемен­ты к этому времени отказали.

Проведение восстановительных работ планируется через опреде­ленный период времени. От момента появления отказа до начала плано­вого аварийно-профилактического ремонта машина простаивает в нера­ботоспособном состоянии. После окончания восстановительных работ на следующий период эксплуатации весь процесс обслуживания повто­ряется.

Зная P(t), можно вычислить оптимальную периодичность профи­лактики ДМ. Обычно при определении периодичности профилактики предполагают, что после отказа работоспособность элементов в резуль­тате ремонта восстанавливается полностью, что первое включение в ра­боту машин происходит в момент t=∞ и что в течение всего времени ра­боты интенсивности отказа и восстановления элементов постоянны. При этих условиях в исследуемом интервале времени имеет место в вероят­ностном смысле "уравновешивание" процессов отказа и восстановления и, следовательно, характеристики надежности систем на каждом интер­вале между профилактиками идентичны. В качестве критерия эффективности профилактики при таком подходе, как правило, используют либо вероятность безотказной работы в момент времени системы в течение определенного времени t:, либо среднюю наработку элемента между профилактиками.

Показателем эффективности периодичности профилактик может служить коэффициент использования, определенный с учетом конечного (календарного) срока службы машины.

Обозначим через Т_к календарный срок службы дождевальной ма­шины. Если tр -длительность рабочего цикла и t_пр - средняя длительность профилактики, то в течение календарного срока службы дождевальной машины планируется проведение рабочих циклов, определяемых как

(5.5)

и, следовательно, из срока службы машины на профилактику предпола­гается в среднем использовать время Nt_пр. Поскольку предполагается, что вышедший из строя элемент не восстанавливается, то при условии, что во время профилактики ДМ не выполняет своей основной производ­ственной функции, на работу ее в течение календарного срока службы отводится время Nt_р. Однако не все это время используется продуктивно. Уменьшение среднего времени работы ДМ связано с определенной веро­ятностью выхода из строя во время рабочих циклов. Если т - время производительной работы машины и Р*(τ) - ее надежность при перио­дическом выполнении профилактики, то среднее за календарный срок службы время работы

(5.6)

Время Т_Ср и зависящий от него коэффициент использования ДМ

η =Т_ср/Т_к (5.7)

служит показателем ее эффективности. Характеристика η безразмерная, ее особенностью является справедливость предельного равенства

при любом режиме эксплуатации машины.

Вычислим показатели Т_ср и η при заданном периоде профилактики и известном времени ее выполнения. Для этого сначала найдем надеж­ность машины Р*(t) при периодическом проведении профилактики. Очевидно, что в течение первого рабочего цикла, когда 0≤t≤t_p (рис. 5.1) τ=t и Р*(τ)=Р(t).

Положим q=Р(t), тогда во время первой профилактики, то есть при τ=t=const и Р*(τ)=q.

Для определения надежности ДМ в течение второго рабочего цик­ла (t_р+t_пр≤t≤2t_р+t_пр), следовательно, t ≤τ≤2t_p воспользуемся теоремой об умножении вероятностей. Так как в результате проведения профилакти­ческих работ машина приводится к первоначальному состоянию, то в этом интервале изменения аргумента

Р*(τ)=qР*(τ-t_p). (5.8)

Аналогично получим, что в течение третьего рабочего цикла(2t_p≤τ≤3t_p) P*(τ)=q²P*(τ-2t_p)

в течение четвертого рабочего цикла P*(τ)=q³P*(τ-3t_p) и т.д.

Характер функций Р*(τ) и Р(t) изображен на рис.5.1. Вычислим Т_ср:

(5.9)

(5.10)

Формула (5.10) справедлива как при малом, так и при большом ко­личестве циклов работы машины во время календарного срока службы.

Методологической основой работы является применение систем­ного и экспертно-аналитического подходов для анализа результатов ис­следований по надежности дождевальных машин, что способно обеспе­чить своевременное принятие и реализацию решений при организации проведения полива, осуществлению эффективных мероприятий по обес­печению экологической безопасности на орошаемых землях за счет раз­работки рекомендаций по совершенствованию технологии организации как профилактики, так и технического обслуживания поливной техники.

При этом возникают следующие задачи:

• проверка соответствия эксплуатации ДМ и проведения поливов природоохранным нормам и правилам;

• обеспечение эксплуатационных организаций своевременной и ис­черпывающей текущей и прогнозной информацией по надежности ДМ;

• учет результатов наблюдений и расчетов показателей надежности при планировании эксплуатационных мероприятий и ремонтов дожде­вальных машин;

• оперативное принятие решений при возникновении поломок дождевальной техники с возможным экологическим поражением терри­торий;

• создание информативной базы для оценки экологической без­опасности на орошаемом массиве.

Для выполнения перечисленных задач необходим анализ данных об экологическом состоянии орошаемых земель, проверка соответствия состояния ДМ и требований к режимам орошения существующим нормативам.

В качестве оценки эффективности работы дождевальных машин предлагаем использовать:

• избежание размыва почвы из-за непроизводственных потерь оро­сительной воды;

• избежание уплотнения почвы и повреждения сельскохозяйствен­ных растений;

• избежание использования воды неудовлетворительного качества в системах ДМ;

• избежание загрязнения почвы и растений горюче-смазочными ма­териалами.

Применяемый нами расчетный аппарат базируется прежде всего на имеющихся информационно-статистических данных и не требует проведения значительных дополнительных натурных исследований, что существенно снижает трудоемкость работ по обслуживанию ДМ и по­вышает оперативность принятия решения. Проводится по решению ру­ководства хозяйства, эксплуатирующего ДМ, то есть лиц, заинтересо­ванных в сохранении экологической обстановки на орошаемом массиве.

Нормативная база в форме двух основных групп документов:

документы, регулирующие техническое состояние и об­служивание дождевальной техники;

• документы, включающие правила и требования по охране окру­жающей среды (экологический паспорт).

Надежность ДМ, их воздействие на экологию окружающей среды зависит от условий эксплуатации, в первую очередь, от своевременности и качества технического обслуживания.

Точное соблюдение периодичности и выполнение в полном объеме операций технического обслуживания сокращает число внезапных отка­зов машин в процессе их использования.

Отсутствие смазки, неправильная регулировка, несоответствие нормам качества воды могут вызывать преждевременный выход из строя элементов, узлов и отказ всей системы.

Важное значение для надежной эксплуатации ДМ имеет наличие запасных частей, обеспеченность контрольно-измерительными прибо­рами и материалами.

Слабая экономическая база сельского хозяйства не дает возмож­ности хозяйствам обновлять парк дождевальных машин, то есть возни­кает необходимость меньшими затратами поддерживать в работоспо­собном состоянии имеющиеся ДМ. Это можно обеспечить двумя путями:

• разработкой и осуществлением мер по ремонту и профилакти­ческому обслуживанию дождевальных машин;

• разработкой и обоснованием требований по наиболее необходи­мым запасным частям с точки зрения обеспечения надежной работы ма­шины.

Уменьшить количество отказов и сократить время на их устране­ние можно путем улучшения организации работы дождевальных машин, усовершенствования отдельных узлов и деталей, а также путем проведе­ния качественных ремонтов, для чего нужно хорошо оснащенные ре­монтные базы и достаточное количество запасных частей.

Вид технического обслуживания	Обозначение
Техническое обслуживание при подготовке, проведении и окончании эксплуатационной обкатки	ТО-Э
Ежесменное техническое обслуживание	ЕТО
Первое техническое обслуживание	ТО-1
Второе техническое обслуживание	ТО-2
Периодическое техническое обслуживание	ПТО
Техническое обслуживание при постановке на длительное хранение (консервация)	ТО-О
Техническое обслуживание при длительном хранении	ТОхр
Техническое обслуживание при снятии с длительного хранения (расконсервация)	ТО-В

Техническое обслуживание (ТО) дождевальных машин включает в себя следующее: снятие машины с хранения, доукомплектовку недо­стающими запасными частями, смазку, регулировку и пуск машины - это сезонное техническое обслуживание С1; постановка машины на хране­ние, доукомплектовка недостающими запасными частями, замена изно­шенных и вышедших из строя деталей и узлов - сезонное обслуживание

С₂.

Требования на обслуживание ДМ можно разделить на несколько потоков:

первый - устранение отказов и неисправностей; второй - проведение технического обслуживания в соответствии с установленной периодичностью.

В директивных документах, инструкциях, пособиях для операторов по обслуживанию ДМ подробно отражены все операции по каждому из видов технического обслуживания. [89, 112]

Далее в работе рассмотрим подробно техническое обслуживание для каждой рассматриваемой нами дождевальной машины и рекоменда­ции по совершенствованию этого процесса. Более подробно остановимся на ежесменном техническом обслуживании (ЕТО), периодичность которого для поливной техники составляет 8... 10 часов, а также ТО-1, проводимое через 60 часов и ТО-2 - 240 часов.

Для всех рассматриваемых нами ДМ мы рекомендуем начинать ра­боту с проверки качества воды, подаваемой в машину, прежде всего на наличие взвешенных частиц, то есть нормирующими показателями яв­ляются крупность и плотность минеральных частиц. Соблюдение сле­дующих нормативных значений: [24]

ДДА-ЮОМА "Волжанка"

Фрегат

размер взвешенных частиц не более 3 мм

не более 0,5 мм

не более 0,5 мм

минерализация не более 6 г/л

не более 5 г/л

не более 5 г/л

Это позволит избежать отказов в виде засорения дождевальных аппаратов, износа сопел, которые приводят к ухудшению качества соз­даваемого дождя; сократить число промывок трубопровода, которые вызывают эрозионные процессы на поле; у ДМ "Фрегат" избежать от­казы гидропривода самоходных тележек, которые вызывают искривле­ния трубопровода, что влечет за собой уплотнение почвы и образование колеи, а при выполнении работ по выпрямлению трубопровода вытап­тывание почвы и повреждение растений.

Учитывая рекомендации заводов-изготовителей, сезонную загруз­ку дождевальных машин нами была уточнена методика планирования ремонтного обслуживания, используя полученные качественные и коли­чественные значения показателей надежности элементов дождевальных машин и обоснование наиболее опасных отказов с экологической точки зрения, нами внесены предложения в организацию технического обслу­живания, направленные на повышение надежности ДМ.