Глава V. Рекомендации по совершенствованию технологии обслуживания поливной техники для повышения ее надежности и улучшения экологической обстановки орошаемого массива

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 продолжительностьюt_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_Сри зависящий от него коэффициент использования ДМ

η =Т_ср/Т_к(5.7)

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

при любом режиме эксплуатации машины.

Вычислим показатели Т_ср иηпри 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=tиР*(τ)=Р(t).

Положим q=Р(t), тогда во время первой профилактики, то есть при τ=t=constи 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_pвоспользуемся 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 циклаP*(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.