Забезпечення ресурсозбереження самоскидів в маршрутах утилізації металургійних шлаків і шламів

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність теми. Промисловий транспорт підприємств - важлива складова транспортної системи України. Його технологічні підрозділи і транспортні засоби забезпечують безперервність логістичного ланцюга матеріалопотоків. На відміну від транспорту загального користування промисловий транспорт жорстко пов'язаний з технологією основного виробництва. Перевезення при виробництві металу гарячих шлаків і рідких шламів в яких використовуються автосамоскиди БелАЗ-7540 визначають вкрай напружені режими роботи з великими витратами ресурсу.

Тому з'являється потреба в забезпеченні ресурсозбереження шляхом розроблення нового принципу формування маршрутних схем автосамоскидів. Під ресурсозбереженням в роботі розуміється мінімізація ресурсних витрат в маршрутах самоскидів за рахунок впровадження нової методики побудови ресурсозберігаючого графіку роботи самоскидів, взаємозамінюючи критично напружену роботу самоскидів переводом їх в некритично напружені маршрути. Рівномірне використання ресурсу зменшує аварійні ремонти в критично напруженому маршруті і відповідно витрати на їх виконання. Забезпечення ресурсозбереження самоскидів в маршрутах утилізації металургійних шлаків і шламів є важливим напрямком науково-технічного прогресу на транспорті. Бо мова йдеться про необхідність мати широку узагальнюючу методику ресурсозбереження, яка стосується парків однотипних транспортних засобів як автомобільних, так і інших видів промислового транспорту. Недостатність наявної теоретичної бази для належного вирішення проблеми ресурсозбереження парку самоскидів визначає актуальність дисертації.

Мета і завдання дослідження: вдосконалення роботи промислового транспорту в умовах металургійних комбінатів на основі управління ресурсними характеристиками автосамоскидів.

Для досягнення поставленої мети в роботі визначені та вирішені такі завдання:

– виконано аналіз транспортних потоків, вітчизняних та закордонних праць і запропонованих в них рішень проблеми ресурсозбереження роботи рухомого складу;

– зроблена оцінка ступеню впливу умов металургійного підприємства на ресурсні можливості автосамоскидів;

– розроблена методика перехідних рівнорозподілених ресурсів парку самоскидів, що забезпечує економну технологію утилізації шлаків і шламів;

– розроблена методика особи, яка приймає рішення (ЛПР) щодо системного відбору самоскидів для формування маршрутів з достатнім ресурсом, оптимальною довговічністю, з підсиленими операціями в ТО і Р;

– складено електронну таблицю як методичну основу ЛПР для формування ресурсозберігаючого календарного графіка виходу самоскидів в маршрути в режимі реального часу;

– наведена верифікація застосування електронної таблиці для впровадження в практику ресурсозберігаючої технології утилізації металургійних шлаків і шламів.

1. Аналіз теорії і практики роботи промислової транспортної системи утилізації шлаків і шламів, а також аналіз відомих методів ресурсозберігання транспортних засобів і вибір напряму дослідження

Логістичний ланцюг утилізації шлаків і шламів складають виробничі підрозділи, залізничний, автомобільний, гідротранспорт, а сам матеріальний потік формується виробничим процесом, обсягом випуску основної продукції, від якої залежать обсяги транспортування шлаків і шламів.

Дослідження присвячено ресурсозберіганню в автотранспортній підсистемі - невід'ємній частині системи утилізації відходів металургійного виробництва.

Актуальність дослідження пояснюється тим, що, наприклад, в системі ПАТ «Маріупольський металургійний комбінат ім. Ілліча» парк самоскидів БелАЗ-7540 працює на 18 різних маршрутах, що відрізняються між собою умовами транспортного процесу. Для перевезення шлаків і шламів - це найбільш напружені умови і часто форсовані роботи, що визначається нестабільністю фізико-хімічних властивостей вантажу, відстанню перевезення від 5 до 17 км, добовим обсягом перевезення від 850 до 2500 т, інтенсивністю перевезення до 16 поїздок на добу. Забезпечують ці перевезення 46 самоскидів із загального парку 60 одиниць самоскидів комбінату. Аналогічний стан і на багатьох інших метпідприємствах.

В умовах металургійних підприємств організація роботи автосамоскидів будується відповідно до інтересів промислового матеріалопотоку, узгодженої взаємодії з ритмом цехів і підрозділів, з роботою в тяжких умовах навколишнього середовища транспортно-логістичної системи.

В галузі транспортних систем і логістики відомі роботи Л.Б. Міротіна, В.К. Долі, Е.В. Крікавського, Г.Ф. Бабушкіна, А.В. Куниці, В.П. Поліщука, В.Е. Парунакяна, В.К. Губенка, Г.І. Нечаєва. Вдосконалення експлуатації техніки і її ремонту на базових закономірностях надійності зроблено в роботах Д.Р. Коксу, В.Л. Сміта, Б.В. Гніденка, Е.Ю. Барзіловіча, Г.Д. Каштанова, І.А. Ушакова, Г.Д. Карташова.

В галузі ресурсозберігання і оцінки якості експлуатації авторухомого складу відомі роботи В.М. Бубнова, М.Б. Кельріха, В.К. Губенка, Г.В. Крамаренка, Е.С. Кузнецова, В.П. Сахно, В.І. Карагодіна, Л.Н. Давидович, Н.Я. Говорущенка, Л.Л. Афанасьєва, Ф.Н. Авдонькина, Г.М. Напольського, І.Н. Арініна, І.А. Луйка, А.М. Шейніна, В.Г. Шинкаренка і багатьох інших авторів. У цих роботах для оцінки ресурсу експлуатації самоскидів використовуються поправочні коефіцієнти, які враховують зміни умов експлуатації і організації маршрутних процесів.

Обробка масиву статистичних даних дозволила встановити основні несправності самоскидів великої вантажопідйомності (СВВ), що виникають в процесі їх експлуатації. Аналіз вітчизняних і зарубіжних наукових робіт і вирішень проблеми ресурсозберігання рухомого складу виявив нереалізовану ще можливість ресурсозберігання. Це дозволяє висунути гіпотезу використання рівнорозподіленого ресурсозберігання для парку автосамоскидів БелАЗ-7540 з внеском взаємопов'язаних з ресурсом чинників оптимальної довговічності і додаткових операцій до ТО і Р.

Гіпотеза ресурсозберігання сформульована на основі узагальнення дослідних даних про відходи, витрати на їхнє усунення і використовується для програми дослідження нових можливостей. Аналіз розвитку проблеми ресурсозберігання здійснюється на логістичних принципах транспортної системи утилізації, де стан і ресурс маршрутів автосамоскидів взаємопов'язаний з динамікою вхідних і вихідних потоків системи.

Ресурс підприємства для стійкого функціонування системи залежить від кількості самоскидів великої вантажопідйомності (СВВ) в парку (N) в поточний (ф) і довготривалі періоди (t), його заповнюваної кількості (N2) замість того, що вибуває (списується) (N1) з інтенсивністю м(t,ф):

(1)

Під рівним розподілом| паспортного (Rn) ресурсу СВВ мається на увазі організація ЛПР роботи незношених СВВ (при tд = opt) іззалишковим ресурсом (Ro) в межах взаємо перехідних процесів форсованих (ni) і ненапружених (nк) маршрутів.

; (2)

при .

Розподіл ресурсу парку СВВ по маршрутах, здійснюване особою що ухвалює рішення (ЛПР), визначається як сума СВВ в кожному маршруті:

, (3)

де - кількість СВВ в першому, i-му і k-ому маршрутах; - маршрути з різнонапруженим режимом роботи.

Перезакріплення СВВ в маршрутах визначається темпом вироблення ресурсу залежно від напруженості маршруту.

У критично напруженому маршруті ресурс виробляється інтенсивно, і як результат цього - аварійні ремонти, а в ненапруженому маршруті у СВВ залишається ресурс до технічного обслуговування.

Організаційно-технологічну реалізацію рівнорозподіленого зберігаючого ресурсу здійснює ЛПР розробкою графіка виходу СВВ на маршрути.

Проблема, що зачіпає розвиток сформульованої гіпотези, носить широкий узагальнюючий характер, оскільки в ній мова йде про парки однотипних як автомобільних, так і інших транспортних засобах.

Запропонована методична схема послідовності ухвалення рішення включає формулювання проблемної ситуації, постановку завдання, її експлікацію і формалізацію, рішення задачі і оформлення рішення.

2. Теоретико-методичні основи ресурсозберігання в автоперевезеннях відходів металургійного виробництва, включаючи завдання дослідження, умови роботи, ресурс, правило економного ресурсорозподіленого переходу СВВ в маршрутах

Мета дослідження - мінімізувати відмови СВВ, розривність маршрутів, зменшити кількість аварійних ремонтів. Мета виступає основним системоутворюючим чинником. Сформульована в роботі мета визначає способи і форми інтеграції дій в єдину послідовність заходів ресурсозберігаючої технології і досягається обґрунтуванням організаційно-технологічних рішень, що реалізовуються на практиці в календарному графіку виходу самоскидів на маршрут.

Методика, яка вибрана для реалізації сформульованої в першому розділі гіпотези, відрізняється від відомих використанням моделі рівнорозподіленого ресурсу парку однотипних транспортних засобів підприємства в залежності від умов експлуатації і перехідних процесів в маршрутах.

Згідно моделі експлікація завдання побудована на системній основі так, що автопідсистема включена в транспортну систему утилізації шлаків і шламів підприємства і функції цієї підсистеми забезпечують самоскиди (А), логістичними активністями процесів (В), за час транспортування (Т) - {(A,B)XT}. Прийнято, що ресурсозберігання здійснюється мінімізацією аварійних ремонтів (NA > min) шляхом визначення періоду взаємозамінюваного переведення СВВ з критичного ресурсу маршруту (Мк) в ненапружений (Мн) з взаимозамінюваною технологією переходу . Ресурсозберігаючу технологію Rn здійснює ЛПРSAT в календарному графіку виходу самоскидів на лінію (КГр), відбираючи в маршрути СВВ оптимальної довговічності , технічне обслуговування яких для кар'єрних самоскидів доповнено умовами їх роботи. ЛПРSAT будує КГр по вибраному ним рішенню забезпечить готовність парку СВВ до безаварійної утилізації відходів метпідприємства.

Формалізований запис завдання дослідження наведений наступним вираженням:

. (4)

Введено нове поняття - узагальнена характеристика умов роботи СВВ в маршрутах - гR.

Узагальнена характеристика умов СВВ виявляється інтегрованою оцінкою - різнофакторних показників умов роботи СВВ в маршрутах.

Введення поняття узагальненої характеристики зробило можливим здійснити кількісну оцінку для кожного СВВ, використаного і залишкового ресурсу, необхідного для перехідних процесів із маршруту на маршрут.

Знаючи показник критичного маршруту Еік визначена умова відмови в роботі і потреби в аварійному ремонті - txк (яке склало 220-240 год. в умовах ПАТ «ММК ім.Ілліча») у відмінності від регламенту ТО і Р - 250 год., до ТО-1 щодо БелАЗ-7540.

, (5)

де в - кут відхилення апроксимованої лінійної зміни функції ресурсу залежно від інтегрованого критерію напруженості маршруту - гR.

Чисельне значення критерію напруженості запропоновано визначати за допомогою матричної моделі інтегрованого показника напруженості кожного маршруту залежно від умов роботи СВВ методом рішення багатокритеріальної задачі - зведення показників напруженості до однокритеріального виду, використовуючи адитивну згортку критеріїв за правилом:

; ; , (6)

Проаналізовані методи оцінки ресурсних характеристик СВВ. Зміна ресурсу R(г)R залежно від умов роботи запропоновано визначати функцією:

, (7)

де - залишковий ресурс СВВ в i-ом маршруті; - перевищений ресурс в i-ом маршруті; - раніше використаний ресурс.

У дослідженні використовувалися базові поняття: середній залишковий ресурс R(б) (Барзіловіч Е.Ю.) і функція ресурсу Лl(s) (Бєляєв Ю.К.):

, .

Для оцінки характеру експлуатації СВВ вибрані показники: Тп - напрацювання на відмову, що виявилася в процесі експлуатації; Тв - напрацювання на відмову, що призвела до затримки початку використання СВВ за призначенням; Кп - відносна кількість відмов, що виявилася в маршруті, від загальної кількості відмов; Ко.п відносна кількість несправностей, виявлених на оперативних видах обслуговування під час підготовки СВВ до експлуатації, від їх загальної кількості; готовність СВВ до роботи в маршрутах оцінюється коефіцієнтом готовності - , коефіцієнтом оперативної готовності - .

Протягом 2006-2007 років на ПАТ «ММК ім. Ілліча» проводилися натурні спостереження і збирання даних, обробка яких дозволила встановити перелік вузлів автосамоскида, що відмовляють в умовах його роботи на метпідприємстві.

В розділу наведено графоаналітичний аналіз узагальненої характеристики самоскида і його вузлів, сформульовані правила оптимальних регулювань ресурсних характеристик СВВ в маршрутах. Сформульовані умови перехідних процесів дозволили вирішити теоретичну задачу визначення використаної величини ресурсу - , після якого обґрунтовано здійснюються перехідні процеси (8):

(8)

На основі виконаних досліджень розроблена методика реалізації рівнорозподіленого ресурсу парків однотипних транспортних засобів. Ресурсозберігання досягається за рахунок виключення аварійних (заявочних) ремонтів в період часу (ЕО - ТО-1).

, (9)

де - напруженість використання i-го ресурсу СВВ протягом часу х; ni - кількість i-х маршрутів протягом часу х; zi - кількість самоскидів в i-м маршруті.

Особа, яка приймає рішення, вибирає таку організацію маршрутів, в якій залишковий ресурс самоскида дозволяє здійснювати перехідній процес з маршруту на маршрут із дотриманням безперервності, мінімуму аварійних ремонтів, запланованого рівня готовності самоскидів.

3. Результати експериментальних досліджень ресурсозберігаючої технології

Базою експериментальної перевірки теоретико-методичних положень став ПАТ «ММК ім. Ілліча». Виконана експериментальна оцінка роботи СВВ в маршрутах, вплив на СВВ температурних умов, зроблена оцінка характеристик надійності. На основі теоретичних положень і експериментальних досліджень розроблена електронна таблиця (ЕТ) рівномірного розподілу ресурсу парка СВВ автоцеху метпідприємства. Оброблені результати експериментальних спостережень надані залежностями коефіцієнта технічної експлуатації; залежностями самоскидів від чинника сезонності; залежністю величини річного пробігу від коефіцієнту технічної експлуатації; залежністю величини річного пробігу від терміну експлуатації СВВ; залежністю витрат від тривалості експлуатації СВВ.

Як показник витрати ресурсних можливостей отримані показники інтенсивності відмов СВВ при перевезенні шлаку і шламів - л(l) км/зміну (зміна - 12 годин): при перевезенні шлаку -- л(l)= - 0,0018+1,004•10-5•l; для l=200ч360 км; л(l)= - 0,0071+2,039•10-5•l; для l=360ч440 км; при перевезенні шламу -- л(l)= - 0,0014+1,128•10-5•l; для l=160ч360 км; л(l)= - 0,0015+2,056•10-5•l; для l=320ч440 км.

Розроблена методика експериментальної оцінки впливу умов температурного режиму при перевезенні СВВ гарячих шлаків. Експериментальні дослідження проводилися в дві стадії: у весняний період (березень-квітень, при температурі повітря від +2 до +10 0С) і в літній період (липень-серпень, при температурі повітря від +26 до +32 0С). При проведенні теплових вимірювань використовувався безконтактний пірометр Reynger 3iRSCL2 ЛМТ. Для забезпечення точності і стабільності вимірів здійснювалася спеціальна підготовка поверхонь контрольних точок. В цілому було проведено від 16 до 30 вимірювань в контрольних точках шістнадцяти вузлів СВВ.

За результатами температурних досліджень виявлено вузли і агрегати СВВ, які в найбільшій мірі схильні до дії високотемпературного режиму; зроблена порівняльна оцінка температурних умов роботи СВВ при перевезенні шлаків і шламів.

Обробка експериментальних результатів підтвердила, що добитися поліпшення системи експлуатації можна створенням умов рівномірного зношування всіх вузлів СВВ до терміну технічного обслуговування, за рахунок поєднання часу роботи СВВ в різних (різнонапружених) режимах експлуатації. Це завдання в дослідженні вирішено розробкою електронної таблиці рівнорозподіленого ресурсу парку СВВ (рис.3).

Метою електронної таблиці є отримання в режимі реального часу рішень, необхідних для ресурсозберігаючого управління роботою парку однотипних транспортних засобів промпідприємства.

Базою розробки електронної таблиці (ЕТ) є підсумкові результати експериментальних досліджень, закономірності ресурсних характеристик і надійності СВВ.

У дослідженні враховано, що робота самоскидів безпосередньо пов'язана з виробничим процесом, із фізико-механічними властивостями вантажу, що перевозиться, дорожніми умовами, а дії на навантажувально-розвантажувальний і транспортний процес носять імовірнісний характер і тому важко прогнозовані.

При розробці ЕТ для виходу самоскидів на лінію основу моделювання ресурсозберігаючої технології складає запропонована (розділ 2) модель перерозподілу парку самоскидів по маршрутах за критерієм залишкового ресурсу , достатнього для виключення непланового ремонту в період до ТО-1.

Для урахування в ЕТ факторної завантаженості СВВ в маршрутах використовуються отримані показники характеристик критичнихі ненапружених маршрутів.

Розроблена електронна таблиця (ЕТ) дозволяє ЛПР в режимі реального часу управляти маршрутами, визначати розрахункову точку переходу СВВ з критичного в ненапружений режим і є - необхідною умовою ефективного управління ресурсом.

Висновки

транспортний ресурсний автосамоскид

1. Аналіз вітчизняних та закордонних наукових праць і запропонованих в них рішень проблеми ресурсозбереження рухомого складу дозволив встановити недостатність наявної теоретичної бази та необхідність введення нових понять, визначень і моделей, що оптимізують календарний графік виходу на лінію самоскидів для роботи їх у різнонапружених маршрутах, за критерієм мінімуму аварійних ремонтів.

2. Введено поняття узагальненої характеристики службових властивостей самоскида, під яким розуміється його здатність і потенційні можливості виконувати транспортні функції маршрутів в межах встановлених вимог в умовах важких режимів роботи самоскидів в системі утилізації металургійних шлаків і шламів промпідприємства.

Узагальненою характеристикою службових властивостей самоскида, що перебуває в маршрутах, є функція використання ресурсу самоскида в реальному часі.

3. Для отримання кількісної оцінки службових властивостей самоскидів запропонована багатокритеріальна модель з аддитивною згорткою критеріїв напруженості за часом, віддаллю, вантажопідйомністю, дорожніми умовами, температурою вантажу і умовам навколишнього середовища.

4. Кількісна оцінка службових властивостей самоскида в кожному з маршрутів використовується в методиці ресурсозбереження парку. У закономірностях оптимальної експлуатації за ресурсом і згідно сформульованим правилом переходу самоскида з форсованого режиму в маршрут з некритичними умовами роботи, набула мінімізація аварійних ремонтів із збереженням ресурсу.

5. Для ресурсозбереження в завершальній стадії життєвого циклу самоскидів отримала подальший розвиток теорія знаходження оптимальних термінів експлуатації для різних з напруженості маршрутів. Знаходження оптимальних термінів списання самоскидів полягає у відшукуванні функції сумарних витрат всіх видів за період використання самоскидів. Перехід від цієї функції до функції питомих витрат і знаходження мінімуму останньої дає значення, що економить ресурси підприємства як від недовикористання роботи СВВ, так і від передчасного списання самоскидів.

6. Розроблені теоретичні методи пройшли експериментальну перевірку. Результаті дисертаційної роботи впроваджені в систему роботи автоколони № 2 ПАТ «ММК ім. Ілліча», що дозволило знизити кількість аварійних ремонтів з 542 випадків на 1 липня 2007 р. до 143 випадків на 1 грудня 2007 р., а витрати годин на їх виконання відповідно з 2737 годин до 677,8 години. Впровадження нової ресурсозберігаючої системи календарного графіка виходу самоскидів на лінію дозволило забезпечити автоколоні № 2 | ПАТ «ММК ім. Ілліча» ефект в розмірі 656000 грн. |

Література

1. Помазков М.В. Анализ показателей эксплуатации автомобилей БелАЗ на технологических перевозках металлургических заводов / М.В. Помазков // XII региональная научно-техническая конференция «Университет городу», посвященная 75-летию ун-та: тезисы докладов / ПГТУ. - Мариуполь, 2005. - Т. 1. - С. 203-204.

2. Помазков М.В. Логистический подход к повышению эффективности автомобильных перевозок мелкопартионных грузов / М.В. Помазков // XI региональная научно-техническая конференция: тезисы докладов / ПГТУ. - Мариуполь, 2004. - Т. 2. - С. 283-284.

3. Помазков М.В. Анализ эксплуатационных условий работы автосамосвалов БелАЗ с последующим выбором подвижного состава на примере комбината «И» / М.В. Помазков // XIII региональная научно-техническая конференция «Университет городу»: тезисы докладов / ПГТУ. - Мариуполь, 2006. - Т. 1. - С. 314-315.

4. Парунакян В.Э. Принципы совершенствования системы управления техническим содержанием большегрузных автосамосвалов на технологических перевозках металлургических комбинатов / В.Э. Парунакян, М.В. Помазков // Вісник Призов. держ. техн. ун-ту: зб. наук. пр. - Маріуполь, 2005. - Вип. 15, Ч. 1. - С. 186-190.

5. Исследование температурного режима эксплуатации большегрузных автосамосвалов БелАЗ-7540 на технологических перевозках высокотемпературных сталеплавильных шлаков / В.Э. Парунакян, М.В. Помазков, В.В. Ступак, Ю.В. Артамонова // Захист металургійних машин від поломок: зб. наук. пр. / ПДТУ. - Маріуполь, 2006. - Вип. 9. - С. 110-117.

Размещено на Allbest.ru