АСУ БЭР КОМПАКС® в горно-металлургической промышленности

Рассматривая современное состояние производств горно-металлургической промышленности, необходимо обратить внимание на тот факт, что большинство агрегатов и оборудования морально и физически изношено и функционирует с превышением нормативных сроков. Так, в настоящее время Ростехнадзор оценивает физический износ металлургического оборудования и агрегатов в 50 % и более, достигающий по отдельным агрегатам 70-75 %. Поэтому, обеспечение безопасной ресурсосберегающей эксплуатации оборудования с обеспечением наблюдаемости и управляемости его технического состояния является первостепенной задачей всего менеджмента предприятия.

Первоначально, задачу снижения потерь от неожиданных аварийных остановок и последующих простоев оборудования пытались решить массовым внедрением переносных средств диагностики для контроля состояния агрегатов, но это не привело к положительным результатам в отрасли. Причиной этого явилась высокая степень субъективности, разорванное кольцо управления между исполнителем и руководящим составом, непоступление достоверной информации – отсутствие наблюдаемости объекта. Только на основе информации надлежащего качества (достоверной, полученной своевременно и в необходимом количестве) можно правильно управлять объектом и только на основе правильного управления можно обеспечить устойчивость технологического объекта.

Поэтому появились АСУ БЭР™ КОМПАКС^® - автоматизированные системы управления безопасной эксплуатацией и ремонтом оборудования, которые объединили системы мониторинга состояния оборудования КОМПАКС^® в технологических цехах и стендовые системы качества закупаемой и выпускаемой после ремонта продукции в единую диагностическую сеть предприятия Compacs-Net^® с предоставлением всем заинтересованным службам и руководству объективной картины состояния оборудования в реальном времени.

В ОАО «Выксунский металлургический завод» (ВМЗ) в 2001 г. для контроля состояния оборудования агрегатов (станов, клетей, прессов и др.) была организована служба диагностики. Несмотря на периодическое диагностирование, непредсказуемые аварийные остановки все же происходили. Причина кроется в высокой степени субъективности, отсутствии достоверной диагностической информации, т.к. не было организовано надлежащие наблюдение за техническим состоянием объекта. Правильно управлять объектом и обеспечивать устойчивость технологического объекта можно только на основе информации надлежащего качества, достоверной, полученной своевременно и в достаточном количестве.

Для того, чтобы развитие неисправностей стало наблюдаемым, необходим непрерывный мониторинг, т. е. диагностика с периодом, существенно короче интервала их развития, и с автоматической доставкой объективных результатов. Основная задача системы мониторинга состояния оборудования — обнаружение неисправностей, обеспечение наблюдения за их развитием и своевременное предупреждение о необходимости технического обслуживания.

В 2005 г. на колесопрокатном стане (КПС) прессопрокатного участка колесопрокатного комплекса была внедрена стационарная система мониторинга состояния оборудования КОМПАКС^® (Рис.1). Стан предназначен для горячей прокатки железнодорожных колес. Мощность линии — не менее 100 колес в час. Согласно нормативным документам, линию прокатки ежедневно останавливали на 1 ч для технического осмотра и еженедельно на 8 ч для технического обслуживания. Аварийные остановки длятся, как правило, от 1 до 10 ч и предотвращение одной остановки позволяет сберечь до 8-10 млн руб.

КПС состоит из верхнего и нижнего эджерных валов, приводимых в движение двигателями постоянного тока через двухступенчатые редукторы, а также из узла нажимных валков и каретки, управляемой гидравлической системой.

Рис. 1. Основные экраны системы мониторинга состояния оборудования КОМПАКС^®-КПС

Система КОМПАКС^®-КПС обеспечивает мониторинг технического состояния стана (22 канала вибрации, четыре - температуры, два - частоты вращения, три - давления жидкости в гидравлической системе), а также контроль температуры заготовок с помощью пирометра. Система представляет текущую информацию о состоянии стана операторам и включена в диагностическую сеть предприятия Compacs-Net^®, по которой информацию получают механики и технологи ППУ, а также лаборатория технической диагностики.

К особенностям данной системы относятся автоматическая экспертная система диагностики низкооборотного оборудования, основанная на методе SPD-фильтрации; новые алгоритмы диагностирования технического состояния стана на холостом ходу для контроля качества ремонтных работ; алгоритмы диагностирования стана в режиме старт-стоп; модуль оперативной замены подшипников (в одних и тех же узлах могут быть установлены подшипники разных производителей). Основной режим работы системы - мониторинг состояния стана и деструктивных нагрузок в процессе проката колес.

В результате мониторинг технического состояния в реальном времени позволил перевести отказы колесопрокатного стана из категории внезапных в категорию постепенных благодаря раннему их обнаружению и оповещению персонала о развивающихся неисправностях. Кроме того, после ремонта стан принимается в эксплуатацию только под наблюдением системы КОМПАКС^®-КПС. Это дает возможность до выхода стана на технологический режим работы выявить и устранить все возникающие дефекты путем технического обслуживания или ремонта. В качестве подтверждения эффективности внедрения стационарных систем КОМПАКС^® на металлургическом предприятии рассмотрим несколько примеров безопасной ресурсосберегающей эксплуатации колесопрокатного стана по фактическому техническому состоянию.

Тренд вибропараметра, отвечающего за состояние крепления винта валка нижнего эджерного вала стана (рис.2), позволяет проследить как после простоя, связанного с перевалкой инструмента (участок 1), произошло ослабление крепления валка (участки 2 – 4). Своевременная остановка стана и проведение технического обслуживания по фактическому состоянию в реальном времени (закрепление валка), позволили предотвратить аварию и 8-ми часовой простой линии прокатки, тем самым выпустить более 800 колес.

Тренд на рис. 3 иллюстрирует эффективность диагностирования системы смазки. После текущего простоя линии, связанного со шлифовкой инструмента деформации, техническое состояние нижнего редуктора ухудшилось и стало недопустимым, при этом система предупредила персонал о необходимости проверки системы смазки. В результате осмотра было обнаружено, что масляные трубки забиты и смазка не поступает. После проведения технического обслуживания работа данного узла улучшилась и перешла в технического состояние «допустимо». В результате авария и простой линии в течение 16 ч были предотвращены и дополнительно изготовлено более 1600 колес.

Рис. 2. Тренд вибропараметра, отвечающего за ослабление крепления винта валка нижнего энжерного вала КПС: 1- простой стана, связанный с креплением инструмента; 2-4 - многостадийное ослабление крепления валка.		Рис. 3. Тренд вибропараметра, отвечающего за наличие или отсутствие смазки в подшипниковом узле быстроходного вала нижнего редуктора колесопрокатного стана

Мониторинг состояния в реальном времени обеспечивает своевременное техническое обслуживание в нужном объеме и вывод оборудования в ремонт в зависимости от его состояния, условий эксплуатации и отрицательного влияния «человеческого фактора». Стационарная система КОМПАКС^® обеспечивает высокий уровень безопасности при переводе оборудования в эксплуатацию по фактическому техническому состоянию. Главным источником рентабельности становится уменьшение в несколько раз числа внезапных отказов, числа и продолжительности простоев технологической линии прокатки, а также потерь оборудования, вследствие поломки или разрушения. Существенно сокращается длительность выхода оборудования на рабочий режим после ремонта. Другой важный фактор заключен в повышении культуры эксплуатации оборудования, что приводит к значительному увеличению его ресурса.

Дефекты, выявляемые системой КОМПАКС® на КПС

За два года эксплуатации системы КОМПАКС^®-КПС отработана технология безопасной ресурсосберегающей эксплуатации стана, при этом не произошло ни одной аварии и инцидента из-за внезапного выхода из строя оборудования. В то же время по данным журнала механика-электрика системы и трендов состояния оборудования всегда можно определить качество работы обслуживающего и технологического персонала и выявить фундаментальные причины отказа оборудования. Устранение этих причин позволило исключить ряд ранее возникавших отказов, вести безопасную ресурсосберегающую эксплуатацию в реальном времени, своевременно и целенаправленно устранять деструктивные нагрузки на агрегат.

Таким образом, после внедрения системы комплексного мониторинга состояния оборудования КОМПАКС^®-КПС на колесопрокатном стане ВМЗ в течение 6 месяцев перешли на эксплуатацию и ремонт оборудования по фактическому техническому состоянию в реальном времени, что позволило, только по официально опубликованным данным, предотвратить более 30 критических ситуаций. Система окупилась более чем 10 раз, обеспечив прямой экономический эффект свыше 50 млн. руб.

Ликвидация фундаментальных причин отказов (технология ЛИФПО™). Важная составляющая эффективности применения систем КОМПАКС^® - возможность оптимизации технологических режимов работы комплекса для ликвидации фундаментальных причин отказов оборудования благодаря наблюдаемости его технического состояния. Система служит инструментом и для оценки эффективности принятых решений в области эксплуатации и ремонта.

В основе технологии АСУ БЭР™ лежит концепция повышения качества производства и ремонта оборудования путем объективной оценки технического состояния узлов и агрегатов. Концепция, реализованная на базе системы компьютерного мониторинга КОМПАКС®, включает стендовые модификации системы, которые успешно работают в ремонтных производствах десятков предприятий и позволяют, в частности, объективно оценивать техническое состояние подшипников качения и скольжения (КОМПАКС^®-РПП и КОМПАКС^®-УЗД); производить балансировку роторов электродвигателей (КОМПАКС^®-РЭБ); определять техническое состояние электродвигателей до и после ремонта (КОМПАКС^®-РПЭ); проводить диагностику и динамическую балансировку роторов консольных насосов в собственных подшипниках (КОМПАКС^®-РПМ).

На предприятиях ОАО «Уралкалий», ЗАО «Механоремонтный комплекс» и ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" внедрены системы вибродиагностики подшипников качения КОМПАКС^®-РПП и диагностики электродвигателей КОМПАКС^®-РПЭ, которые обеспечивают 100% контроль закупаемых подшипников и электродвигателей, а так же позволяют выпускать из ремонта качественную и, практически, невибрирующую продукцию.

Внедрение на предприятиях горно-металлургического комплекса автоматизированных систем управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией оборудования АСУ БЭР™ КОМПАКС^® (ОАО "ВМЗ", ОАО "Сильвинит", АК "АЛРОСА") позволяет перейти на эксплуатацию оборудования по фактическому техническому стоянию в реальном времени, увеличить межремонтные пробеги технологических комплексов до продолжительности технологического цикла, значительно повысить надежность и техническую готовность оборудования при 100% загрузке производственных мощностей с полным исключением влияния «человеческого фактора» в процессе мониторинга как технического состояния оборудования, так и качества, своевременности и целенаправленности действий персонала по безопасной ресурсосберегающей эксплуатации технологического комплекса.