Формирование основ стратегии ...

УДК: 622., 62-7;

Формирование основ стратегии ремонта и модернизации

технологического оборудования с применением композитов

Холодников Ю.В. к.т.н. (ООО СКБ «Мысль»), Боярский Г.А., проф., д.т.н. (УГГУ)

По данным зарубежных экономистов, если в любом производстве находится более 50% полностью амортизированных машин и оборудования, такое производство без экономического анализа признается деградировавшим и объявляется банкротом [1]. Именно в таком состоянии находится значительная часть промышленных производств России. Учитывая экономическую ситуацию в стране и масштабы необходимых инвестиций обновить основные фонды в ближайшие годы не представляется возможным. Необходимо незамедлительно переходить, если это еще не сделано (а не сделано это на многих вновь созданных малых и средних предприятиях) – на современную стратегию ремонта, используя самые современные технологии и материалы, имеющийся мировой опыт, особенно в части организации ремонтов [2].

Оправданием «экономии» на организации эффективной системы ППР, часто выступает утверждение, что за рубежом система ремонтов отсутствует. Это не соответствует действительности. Система обслуживания – в Европе, США, Канаде и др. странах; или система сохранения – в Японии, Южной Корее и других азиатских странах – непременный атрибут современного развитого производства. Порядок и виды ремонтных работ разрабатываются заводами-изготовителями оборудования и прописаны в инструкциях по эксплуатации, неукоснительно выполняемых на производственных предприятиях. Другой особенностью ремонтов в этих странах является то обстоятельство, что ремонт с полной разборкой оборудования практически не применяется. Как текущий, так и капитальный ремонт, выполняются путем замены пришедших в негодность агрегатов, узлов и деталей на новые, изготовленные фирмами-продуцентами. При этом пришедшие в негодность детали и узлы – не восстанавливаются.

В США изготовление запасных частей поощряется тем, что их разрешается продавать на 20-25% дороже, чем в составе собранного оборудования.

В России сложившаяся согласно требованиям ГОСТ 18322-78 система обслуживания оборудования представлена на рис. 1. Она отличается от ремонтных технологий, принятых в зарубежных странах, направленностью на обеспечение работоспособности технологического оборудования путем регулярного проведения текущих и капитальных ремонтов. Подобная схема ремонтов объясняется системным нарушением нормативного коэффициента обновления основных фондов, приведшая к тому, что сейчас в эксплуатации находится более 60% полностью амортизированных машин и оборудования, требующих восстановления и поддержания в работоспособном состоянии путем проведения сложных ремонтов. Ежегодный износ фондов в промышленности нашей страны составляет 5-7% при восстановлении 1-1.5%. Как отмечает вице-президент СУАЛ-холдинга А.В. Сысоев, если установить необходимую норму амортизации при реальной стоимости производственных фондов, то это обеспечило бы достаточно высокий уровень инвестиционного капитала для модернизации существующих фондов [3].

Ситуацию усугубил финансовый кризис и переориентация интересов государства на получение «легких» денег в сырьевом секторе экономики.

Поскольку перспектив существенного обновления основных производственных фондов не предвидится, то работать по действующей системе ППР придется еще долго, а поэтому надо искать способы минимизации трудозатрат и финансовых потерь от простоев при проведении ремонтно-профилактических мероприятий, ликвидации последствий аварий, вызванных износом оборудования.

Вне зависимости от принятой на предприятиях формы проведения ремонтно-профилактических работ (регламентированный ремонт, ремонт по наработке, ремонт по техническому состоянию и т.п.), методов ремонта (агрегатно-узловой, поточный, обезличенный и др.) – экономическая эффективность ремонтных работ связана, прежде всего, со снижением таких показателей ремонтных нормативов, как продолжительность простоя и трудоемкость выполнения ремонта.

Указанная цель достигается внедрением комплексного подхода к ремонту оборудования путем использования различных видов композиционных материалов и технологий их нанесения. В таблице приведены некоторые виды композитов и рекомендации по их использованию.

Таблица

Обобщенная структура ремонтных циклов и

рекомендуемых композиционных материалов

Виды

композитов

Виды ремонтов Композиционные материалы

Дисперсно-(нано) наполненные Зернисто наполненные Стеклопластики

«Мокрое» ламинирование Конструкционные

Техническое обслуживание

ТО -Смазки, присадки, СОЖ,

-Пасты, мастики, шпатлевки, филлеры, праймеры

-Ремонтные составы: «холодная сварка», абразивостойкие, антиадгезивы, износостойкие и др. Шпатлевка (заделка) полимербетоном мелких дефектов поверхности, выявленных в процессе эксплуатации оборудования. -Ремонт поврежденных участков футеровки,

-Латки на течи, очаги коррозии, свищи. -Установка экранов, защитных крышек, отражателей и т.п.

-Установка муфт из препрега на поврежденные участки трубопроводов и воздуховодов.

Текущий ремонт

Т

Ремонтные составы -Восстановление поврежденных участков износо (абразиво)- термо-стойких футеровок,

-Ремонт и замена отдельных участков (изделий) из полимербетона, -Изготовление (RTM, ручное ламинирование, SMC/BMC, и др.) и замена отдельных деталей и элементов конструкции оборудования,

-Частичная замена и ремонт футеровки,

-Ремонт труб, воздуховодов, газоходов в объемах данного вида ремонта. -Применение листового, профильного (уголок, труба, круг, тавр и т.п.) стеклопластика для восстановления изношенных узлов в объемах текущего ремонта,

-Использование муфт, рукавов из препрега для ремонта труб и воздуховодов.

Капитальный ремонт

К -Ремонтные составы для восстановления поврежденных участков оборудования

-Нанокомпозиты с повышенными эксплуатационными параметрами -Полное восстановление изношенных и поврежденных участков строительных бетонных конструкций и сооружений,

-Нанесение полимербетона на оборудование для повышения его эксплуатационных параметров (износостойкость, теплостойкость, прочность и т.п.). -Ремонт или замена футеровки,

-Замена поврежденных деталей и узлов оборудования на заранее изготовленные аналоги из композитов,

-Изготовление деталей и узлов оборудования из специальных видов композитов методами «мокрого» ламинирования. -Применение всех видов конструкционного стеклопластика для ремонта оборудования в объеме кап. ремонта,

-Изготовление из конструкционного стеклопластика деталей и узлов ремонтируемого оборудования.

Данная таблица показывает, что практически все производственные вопросы, возникающие при проведении ремонтов можно решить применением композиционных материалов: от текущего обслуживания, ремонта поврежденных элементов конструкции и отдельных деталей – до изготовления деталей и узлов оборудования полностью из композитов. При этом известно, что изделия из композитов, по сравнению с аналогами из металлов, имеют целый ряд преимуществ, таких как: меньшая масса, коррозионная и химическая стойкость, высокая удельная прочность, эргономичность и др., а технологии переработки композитов в готовые изделия отличаются универсальностью, существенно меньшим энергопотреблением и трудоемкостью и, что особенно важно при проведении ремонтно-восстановительных работ, широким диапазоном решаемых производственных задач [4].

Снижение времени простоя оборудования в ремонте, при применении композитов достигается, прежде всего, поточной организацией процесса ведения работ, заключающейся в возможности совмещения по времени проведения различных видов ремонтных работ, Не требуется разработка ППР на огневые работы при ремонтах на опасных производственных объектах; применение технологии «стакан в стакане» - позволяет не тратить время на ремонт каркаса емкостного оборудования, а за счет заранее изготовленного вкладыша решить проблемы восстановления работоспособности баков, ванн, мерников и т.д.

Трудоемкость ремонта с применением композитов существенно ниже аналогичных работ, выполняемых традиционными материалами и методами, за счет следующих факторов:

- меньшая масса изделий из композитов позволяет во многих случаях отказаться от применения грузоподъемных машин и механизмов, что снижает риски травмирования и повышает безопасность ведения ремонтных работ;

- футеровка по месту емкостного оборудования позволяет обойтись без демонтажа изношенного изделия, но при этом полностью восстановить его эксплуатационные свойства;

- трудоемкость изготовления единичных ремонтных изделий из композитов намного меньше, чем из металлов, особенно когда речь идет об импортозамещении или деталях, снятых с производства;

- уникальные физико-химические и механические свойства композиционных материалов обеспечивают возможность создания композита со свойствами, максимально отвечающими конкретным условиям эксплуатации, применение нанокомпозитов с уникальными эксплуатационными свойствами - позволяет эффективно решить вопросы ремонта, минимизируя трудозатраты там, где аналогичные проблемы с применением традиционных материалов и технологий решаются сложным поиском технических решений с привлечением дорогостоящего оборудования и уникальных металлических сплавов.

Кроме перечисленных факторов повышения экономической эффективности ремонтных работ в последние годы важной стала проблема цены запасных частей, учитывая тот факт, что ремонт импортного оборудования иногда обходится дороже нового. Огромный диапазон различных технологий переработки композиционных материалов в готовое изделие позволяет оптимизировать затраты на изготовление любых партий (от единичных до массовых) ремонтных деталей и узлов.

Важным эксплуатационным достоинством изделий из композитов или отремонтированных с применением композиционных материалов является их ремонтопригодность и возможность эффективного диагностирования состояния, включая методы визуального и инструментального контроля, в том числе дистанционного. Указанное обстоятельство повышает надежность эксплуатации оборудования, снижает риск возникновения аварийных ситуаций, позволяет повысить коэффициент готовности оборудования в установленные межремонтные циклы.

И, наконец, важным аспектом данной статьи, является вопрос промышленной безопасности при эксплуатации технологического оборудования, поскольку нарушение нормируемых показателей может быть причиной остановки производства и ремонта оборудования.

В систему промышленной безопасности входят: мероприятия по охране труда работников; исключение несчастных случаев и травматизма. В числе задач по охране труда и промышленной безопасности, эффективно решаемых с помощью композиционных материалов и изделий из них, являются: защита от шума и вибрации, выполнение требований по электробезопасности, эргономичность и травмобезопасность машин и механизмов. Известно, что изделия из композитов обладают демпфирующими свойствами, гасят вибрацию, в том числе в резонансных режимах. Вибрация в звуковом диапазоне частот также эффективно поглощается композитами, а с принятием ряда конструктивных решений эта проблема вообще перестает существовать для деталей и узлов, выполненных из композиционных материалов.

Что касается обеспечения мер электробезопасности, то на основании того факта, что стеклопластик – диэлектрик, соответственно и оборудование из него предотвращает несанкционированный переход напряжения от электропроводящих частей оборудования на человека в случае их контакта. В тоже время, введением специальных наполнителей в композит или прокладкой электропроводящих шин эффективно отводится накапливаемое в массе рабочей среды, например, жидкости (бензин, нефть и т.д.) статическое электричество.

Для изделий во взрывобезопасном исполнении важным преимуществом композита является факт отсутствия искрообразования при контакте деталей из металла с композитом или композита с композитом.

Таким образом, сформулированная проблема формирования основ технической стратегии применения композитов, для ремонта технологического оборудования может быть представлена в следующим образом:

1. Причины, по которым целесообразно внедрение новых композиционных материалов и технологий при проведении ремонтных работ:

- большой ассортимент разнообразных композиционных материалов и технологий для проведения различных видов ремонтных работ, оптимизирующих ремонтный цикл, в стоимостном и качественном аспектах;

- снижение трудоемкости и времени на проведение ремонтных работ;

- обеспечение нормативных сроков безопасной эксплуатации оборудования;

- обеспечение безопасности ведения ремонтных работ при повышении их эффективности;

- регламентация работ по модернизации оборудования и продления срока его службы на основе применения композитов

2. Преимущества композиционных материалов, изделий из композитов и сопутствующих им технологий для ведения ремонтных работ:

- в мире накоплен большой положительный опыт изготовления и эксплуатации изделий из композиционных материалов, разработаны и апробированы технологии изготовления, на рынке представлены композиционные материалы различного производственно-технического назначения, позволяющие осуществлять все виды ремонтов по любым методам;

- изделия из композитов имеют ряд существенных эксплуатационных преимуществ перед аналогами из металлов – коррозионная стойкость, меньшая масса, удельная прочность и т.п.;

- композиционные материалы совместимы с большинством органических и неорганических ремонтных материалов, традиционно используемых при ведении ремонтных работ. Поэтому возможны варианты комбинирования различных материалов и технологий при проведении сложных ремонтов;

- возможность создания композитов с требуемыми рабочими характеристиками, а с применением нанокомпозитов – характеристики, превышающие лучшие аналоги из металлов;

- снижение трудоемкости ремонтных работ, времени простоя оборудования в ремонте и повышения безопасности ведения ремонтных работ;

- возможность вести не просто ремонтно-профилактические работы, а одновременно модернизировать существующее технологическое оборудование, повышая его эксплуатационные параметры, надежность и безопасность.

3. Основные виды композитов с термореактивной матрицей и области их применения в ремонтном процессе [4]:

- Дисперсно- (нано) наполненные: мастики, шпатлевки, пасты, смазки и т.п. – текущее обслуживание, мелкий ремонт;

- Зернисто- наполненные: полимербетон – ремонт строительных конструкций, бассейнов, создание защитных покрытий;

- Стеклопластики – футеровка оборудования, изготовление различных изделий и узлов (ремонтных комплектов), восстановление работоспособности изношенного оборудования при всех видах ремонта;

- Углепластики – изготовление ответственных деталей, узлов машин и механизмов.

4. Проблемы внедрения композиционных материалов в практику проведения ремонтных работ:

- отсутствие нормативов и справочно-технической литературы на ремонтные операции с применением композиционных материалов;

- внедрение композитов практику ремонтных работ требует формирования новой методологии управления надежностью технологического оборудования на всех стадиях его жизненного цикла, путем мониторинга технического состояния, учитывающего особенности структуры, состава, технологии изготовления и условий эксплуатации изделий из композитов;

- дефицит специалистов в области технологий применения композитов для ремонта, отсутствие инфраструктуры изготовления запасных частей из композитов;

- психологический барьер; отсутствие стимулов перехода на новые материалы и технологии;

- в нормативно-технической документации заводов-изготовителей прописаны традиционные методы ремонта; процедура согласования изменений в которых, громоздкая и длительная;

5. Пути реализации новой стратегии ремонта.

Анализ тенденций развития машиностроительного и ремонтного производства, показывает необходимость создания специализированных производств и сервисных центров по изготовлению надежных и качественных ремонтных деталей и узлов из композиционных материалов, обеспечивающих: снижение себестоимости их изготовления за счет современных технологий и передового оборудования; стоимости ведения ремонтных работ – за счет специализации и кооперации ремонтного производства, типизации, механизации и автоматизации технологических процессов, и наконец, повышение надежности и безопасности эксплуатации оборудования, поскольку композиты обладают лучшими эксплуатационными свойствами, чем традиционные материалы.

Поэтому необходимо консолидировать усилия по развитию системы подготовки и переподготовки специалистов ремонтного производства, внедрению композиционных материалов в практику ведения ремонтных работ, разработке нормативно-технической базы регламентирующей все аспекты работы с композитами на всех стадиях проведения ремонтно-профилактических работ - во имя стратегической задачи, поставленной Президентом и правительством страны – развитие и модернизация производственного сектора экономики с целью повышения уровня жизни и обеспечения конкурентоспособности нашей продукции на мировом рынке.

Библиографический список:

1. «Система технического обслуживания и ремонта энергетического оборудования». Справочник. М., Изд-во НЦ ЭНАС, 2005 г. 260 стр.

2. Боярских Г.А. «Теория старения и восстановления машин: Научное издание». Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2007. 175 с.

3. Сысоев А.В. «Промышленная политика государства на этапе формирования новой экономической стратегии» // 10-й Российский экономический форум: Тез. докл. – Екатеринбург, 2005.С 10-12.

4. Холодников Ю.В. «Перспективы развития производства композиционных материалов и изделий из них». Журн. «Вестник машиностроения» №8, 2009. Стр. 80-83.

5. Альшиц Л.И., Холодников Ю.В. «О взаимосвязи и особенностях композиционных материалов». Журн. «Композитный мир» №2, 2009 г. Стр. 34-37.