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 эксплуатации стратегии технического обслуживания оборудования по техническому состоянию. Сущность стратегии заключается в проведении непрерывного или периодического контроля и измерения параметров, определяющих техническое состояние деталей и сопряжений, для обеспечения заданного уровня их надежности при эксплуатации и более полного использования индивидуальных ресурсов. При этом элемент подвергается замене только тогда, 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 в 1,5-2 раза, сокращение удельных приведенных затрат на ТО и Р в 1,5 раза.

Техническое обслуживание и ремонт по фактическому техническому состоянию (ТО и Р по техническому состоянию) заключается в регламентных остановках и ремонтах, производимых в соответствии с регламентом, а также в контроле технического состояния оборудования, осуществляемом с установленной периодичностью между регламентными остановками и обслуживанием (или ремонтом) в зависимости от этого состояния.

Стратегия ТО и Р по фактическому техническому состоянию представляет собой совокупность правил по определению режимов и регламента диагностирования оборудования и принятию решений о необходимости его технического обслуживания, замены или ремонта на основе информации о фактическом техническом 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 наработки 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 контролем уровня надежности.

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

выбор минимально необходимого числа контролируемых параметров, несущих достаточную информацию о состоянии системы в любой момент времени;

обоснование допустимых областей изменения выбранных для контроля параметров;

разработка алгоритмов математического обеспечения для обоснования программ эксплуатации до предотказового состояния;

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

Для выявления предотказового состояния обычно используется принцип назначенияупреждающих допусков на диагностические параметры. При этом под упреждающим допуском понимается совокупность значений параметра системы между предельным L₂ и предотказовым L₁ уровнями параметра (рис. 6.7). Выход параметра системы за предельный уровень L₂ означает отказ.

Рис. 6.7. Изменение во времени параметра технического состояния системы:

1 - область исправного и работоспособного состояния; 2 - область неисправного, но работоспособного состояния; 3 - область неисправного и неработоспособного состояния; t₁ и t₂ - соответственно моменты первой и второй проверок системы; T₁ и Т₂ - соответственно моменты пересечения реализацией случайного процесса Y(t) уровней L₁ и L₂

Достижение предотказового уровня L₁ означает необходимость выполнения профилактических работ или замены объектов.

Реализация стратегии ТО и Р по техническому состоянию с контролем параметров требует установления количественных связей между значениями упреждающих допусков ∆L = L₂-L₁ на каждый из контролируемых параметров системы и периодичностью их проверок ∆t = t₂ - t₁.Очевидно, что при заданном случайном процессе Y(t), предельном уровне L₂ и допустимой вероятности отказа Q_доп каждому фиксированному значению упреждающего допуска ∆L соответствует конкретное значение периодичности проверок ∆t. При этом чем больше эти значения, тем меньше затраты на проверки (проверки реже) и больше затраты на замену и ремонт (чаще замены), и наоборот. Оптимальный вариант выбирают из условия обеспечения минимальных суммарных затрат С_т => min на проверку, замену и ремонт объекта. Для каждого объекта находят функции вида С = f(∆t), которые используют при решении задачи группировки операций ТО (в том числе и операций диагностирования) в оптимальные формы технологического регламента для оборудования в целом.

Область применения стратегии ТО и Р по состоянию с контролем параметров - системы и объекты, которые по соображениям 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 значимостью, имеющие недостаточную степень резервирования (в том числе и кратность резервирования) и вместе с тем обладающие высоким уровнем эксплуатационной технологичности и контролепригодности.

Характерными особенностями стратегии ТО и Р по техническому 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, калибровке, обнаружению дефектов, вызвавших отказы и повреждения, и их устранению.

4. Для конструкционно сложных объектов выполняется замена некоторых их составных частей по наработке, если она возможна без разборки объекта.

5. Применительно ко всем однотипным объектам осуществляется контроль уровня надежности.

6. В случае, когда фактический уровень надежности того или иного типа объектов ниже нормативного, проводится тщательный анализ причин отклонения и осуществляются мероприятия по его повышению.

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

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

разработка метода установления нормативных значений уровней 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 безопасность, 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 обслуживании с контролем уровня надежности) не превышают затрат на ППР;

6. имеющим индикацию отказов средствами контроля с минимальными трудовыми затратами в заданное время.

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

Однако только для стратегии ТО с контролем уровня надежности 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 функциональных систем). Наиболее полно таким требованиям в условиях эксплуатации оборудования нефтегазовой отрасли отвечают следующие показатели: параметр потока отказов ω(t) и число отказов объектов п в течение заданного интервала времени.

В качестве исходной информации в данной стратегии используются следующие сведения: число однотипных объектов в технологических системах нефтегазовой отрасли; вид отказа; место проявления; причина проявления; последствия; число отказов, выявленных за контрольный период времени; наработка совокупности однотипных объектов за контрольный период времени; стоимость замены объекта; стоимость технического обслуживания и ремонта.

Для обработки исходной информации используются известные методы математической статистики.

В связи с тем, что ресурсы и условия эксплуатации деталей, сборочных единиц, агрегатов оборудования отличаются друг от друга, при любой стратегии ТО и Р вводится система ремонтов (текущий, средний, капитальный).

В системе ППР виды ремонта осуществляются в определенной последовательности, а при ТО и Р по техническому состоянию - в зависимости от результатов диагностирования.

Стратегия ТО и Р по техническому состоянию обладает максимальными возможностями по управлению состоянием оборудования.

Реализация стратегии ТО и Р по «состоянию» требует знания характеристик надежности функциональных систем и изделий в процессе эксплуатации, четкой организации информационного обеспечения, наличия средств контроля и диагностики. Это, в свою очередь, влечет перестройку технологии и организации эксплуатационных и ремонтных служб предприятия.

В ряде случаев приобретение, установка и обслуживание диагностических средств для вспомогательного оборудования дороже, чем проведение ремонта по графику ППР, т.е. для вспомогательного оборудования минимум приведенных затрат на единицу наработки при планово-предупредительной системе ТО и Р меньше, чем минимум приведенных затрат для ТО и Р по техническому состоянию.

С другой стороны, оперативный контроль технического состояния должен обеспечивать высокую безотказность и предотвращать внезапные отказы. Поэтому область применения стратегии ТО и Р с контролем параметров целесообразно ограничить оборудованием, которое по соображениям безотказной работы всей технологической системы не может быть допущено к эксплуатации до отказа; т.е. ограничить тем оборудованием, отказ которого приведет к остановке всей технологической системы или опасной аварийной ситуации.

При выборе оборудования для перевода на ТО и Р по техническому состоянию следует учесть и «возрастной» состав оборудования.

С учетом большой номенклатуры оборудования для бурения, добычи и подготовки нефти и газа, отличий по начальному их техническому состоянию и наработке, разной степени их сложности, значительного числа дефектов и резервирования использование системы ТО и Р по техническому состоянию на базе диагностики для всего оборудования нефтегазовой отрасли экономически нецелесообразно. В связи с этим новая система ТО и Р по фактическому техническому состоянию должна быть смешанной: для некоторой части оборудования по техническому состоянию на основе диагностирования, для другой - по наработке, т.е. планово-предупредительная система; а для остальной - по потребности после отказа. Поэтому в основу выбора стратегии ТО и Р для каждого типа оборудования должен быть положен технико-экономический критерий.

Система ТО и Р по фактическому техническому состоянию требует разработки методов и средств диагностирования, обладающих большой информативностью. Такую базу технической диагностики экономически целесообразно применять в первую очередь для основного оборудования.

При каждой стратегии ТО и Р используют определенные управляющие показатели (табл. 6.2).

Совершенство любой стратегии ТО и Р определяется тем, насколько полно она

Таблица 6.2

Управляющие показатели, используемые различными стратегиями ТО и Р

Управляющие показатели	Стратегия ТО и Р
	по потребности	планово-предупредительная по на наработке	ТО и Р по состоянию
Межконтрольная наработка (или + + периодичность обслуживания и ремонта) Допускаемые без технических воздействий отклонения параметров состояния Погрешность измерения параметров Степень восстановления параметров при ремонте Остаточный ресурс до ремонта Полный срок службы	- - - + - +	+ - - + - +	+ + + + + +

обеспечивает взаимодействие между объективно существующим процессом измене ния технического состояния конкретного оборудования и процессом его технической эксплуатации.

Исходными данными для составления графиков периодичности ТО, плановых диагностических контролей и регламентных остановок являются показатели надежности каждого типа оборудования, информация о предусмотренных ранее ТО, диагностических контролях, регламентных остановках, наработке и числе пусков.

Межконтрольную наработку, а следовательно, и периодичность диагностического контроля можно устанавливать различными способами. Периодичность контролей может быть жесткой и гибкой.

При жесткой системе последовательность проверок определена заранее и в процессе эксплуатации не изменяется. При гибкой системе срок очередного контроля устанавливается в ходе диагностического процесса, т.е. решение о проведении следующего контроля принимается после анализа результатов предыдущего контроля, на основании прогнозных оценок параметров надежности с учетом наработки и фактических эксплуатационных показателей. Так как на первоначальном этапе перевода системы на обслуживание и ремонт по фактическому техническому состоянию опыт прогнозных оценок не накоплен, то следует говорить о жесткой системе проверок. В этом случае межконтрольная наработка регламентируется и остается неизменной в процессе всего времени эксплуатации.

Для обеспечения достаточной надежности работы оборудования, обслуживаемого по фактическому техническому состоянию, значение межконтрольной наработки должно быть не больше чем значение наработки на отказ элемента оборудования с самым большим значением параметра потока отказов, т.е. определение объема и сроков выполнения ТО и Р базируется на методе «слабейшего звена».

Для выбора «слабейшего звена» диагностируемого оборудования следует воспользоваться данными по отказам, провести определение элементов оборудования, лимитирующих его надежность.

Прогнозирование технического состояния оборудования позволяет планировать очередные и внеочередные ремонты, списание с эксплуатации и замену объекта.

Диагностирование технического состояния оборудования производят комплексная служба, укомплектованная специально обученным персоналом, или специализированные диагностические центры и организации, имеющие лицензию на проведение этих работ. Результаты диагностирования оформляются в виде технического заключения.

Дефектоскопия является составной частью диагностирования и применяется на всех его стадиях. Результаты дефектоскопического контроля оформляются в форме акта результатов неразрушающего контроля.

Критерии вывода из эксплуатации оборудования определяются разработчиком или предприятием-изготовителем и вносятся в инструкцию по эксплуатации.

Возможность и срок продления эксплуатации оборудования сверх установленного определяется предприятием по согласованию с территориальным органом Госгортехнадзора России после проведения освидетельствования и необходимых испытаний оборудования специалистами организаций, имеющих лицензию органов Госгортехнадзора России на осуществление такого вида деятельности.

По результатам освидетельствования и испытаний составляется заключение, которое является основой для принятия решения о продлении срока службы оборудования.