ГКС Надежность КМЗ v3.5 полная

МЕМБРАНА НАДЕЖНОСТИ (3.5) Григорий Куркчан (916) 383-2881 ЭНСИС ТЕХНОЛОГИИ

Дистрибуция Производство Системная интеграция

17,9 %* ИТ-рынка РФ (13%** по IDC)

1-е место в рейтинге крупнейших ИТ компаний России по данным рейтингов Cnews и «РИА-Аналитика» за 2010-2013 гг.

Оборот – 137 000 000 000 руб.

Кто мы? Национальная компьютерная корпорация – крупнейший ИТ-холдинг в России

*Объем ИТ рынка России по данным Минэкономразвития за 2013 г. составляет 762,3 млрд руб. ** Оценка ИТ рынка России по данным IDC за 2013 г. – 37,7 $ млрд

Входит в 100 крупнейших компаний России

ГК СИСТЕМАТИКА

Систематика ИТ интегратор в области аутсорсинга и поддержки крупных инфраструктурных проектов Крупнейший географически распределённый ИТ проект федерального масштаба по построению единой информационной системы для ФСС РФ (83 субъекта России)

Step Logic Сетевая и системная интеграция в масштабных высокотехнологичных проектах любого уровня сложности Единственный интегратор в России, получивший три мировые награды Cisco

Tops Consulting Лидер рынка разработки и внедрения сложных информационных бизнес-систем Более 50 международных наград от корпораций EMC, Microsoft, Oracle и других

Сайнер Системный интегратор для энергетики и ЖКХ Крупнейший в России комплексный проект внедрения SAP в ОАО «МРСК Центра». Более 50 реализованных отраслевых проектов в энергетике и ЖКХ на более чем 20000 пользователей

Landata Дистрибуция высокотехнологичного сетевого, телекоммуникационного и компьютерного оборудования Лучший дистрибутор IBM в России в 2009–2012 гг.

РСТ -Инвент Производитель RFID оборудования и интегратор решений на его основе Совместное проектное инновационное предприятие ОАО «Роснано»

TopS BI Системный интегратор Опыт реализации сложных распределенных проектов по внедрению ИТ систем

Энсис Технологии Инженерные системы.

Направление «Надежность»

3

Опыт выполнения работ по надежности. ГАЗПРОМНЕФТЬ

Аудит СЭС МНПЗ и ОНПЗ

Разработка аналитических инструментов и методик оценки надежности:

– Разработка Стандарта Организации (СТО)

– Разработка Технической политики обслуживания энергетического оборудования

– Создание методик и расчетных моделей

– Обоснование экономически обоснованного подхода к надежности (economic based reliability), разработка эконометрик

Апробация методик надежности на примере установки Г-43-107, в части электроснабжения и теплоснабжения.

Инженерный анализ компрессорной ЦК-301

Описание проекта

Методология Цели проекта

Разработка технической политики и СТО «Газпром нефть» по надежности энергоснабжения для повышения эксплуатационной готовности установок

МЕМБРАНА НАДЕЖНОСТИ ™

Часть 1: МН-анализ

Часть 2: RCM2-анализ

© Куркчан Г.С.

ИНЖЕНЕРНЫЕ ЗАДАЧИ

ЦЕЛИ И СРЕДСТВА

Аварии и отказы происходят в силу ненаблюдаемости и

неизмеряемости нежелательных процессов.

Требуется: наблюдать, измерять, извлекать новые знания

из скрытых источников данных.

В качестве первого шага необходимо разработать

Техническую Политику и СТО

в области надежности.

ЦЕЛИ: повышенные ЭГ и МРИ

СРЕДСТВА: Оперативный ситуационный центр

Что нельзя измерить, тем нельзя управлять!

ОСЦ «МЕМБРАНА НАДЕЖНОСТИ». ISO 55000

Оперативный ситуационный центр управления надежностью КМЗ

Назначение ОСЦ – обеспечить эксплуатационную готовность на заданном МРИ

ОСЦ осуществляет сбор и обработку всех данных, имеющих отношение к надежности и эксплуатационной готовности. В основе работы ОСЦ понимание физических процессов, технологических процессов, регламентов, проектно-конструкторских решений. Синтез опыта ветеранов и новых технологий! J:\КМЗ\VRSim Platform Overview.mp4

J:/КМЗ/VRSim Platform Overview.mp4













СИСТЕМОТЕХНИКА НАДЕЖНОСТИ. Инженерный анализ

МН-анализ необходим для формирования оптимальных

границ «затраты – отдача в производство» в части

надежности.

RCM2-анализ необходим для формирования программы

ТОиР, позволяющей обеспечить надежность в заданных

границах.

Анализ ведут самые опытные специалисты!

Управление надежностью основано на системотехническом анализе

ФУНКЦИИ ОСЦ «МЕМБРАНА НАДЕЖНОСТИ». Что получает Заказчик?

Эксплуатационная

готовность и МРИ. Оперативный контроль текущей

надежности и оперативный прогноз

эксплуатационной готовности

предприятия на заданном периоде

производственного планирования

или МРИ.

Экспертная система

реального времени G2

для «трудных» процессов

Выявляем границы ТОиР

ФУНКЦИИ ОСЦ «МЕМБРАНА НАДЕЖНОСТИ». Что получает Заказчик?

ТОиР по

надежности ОСЦ инициирует

проактивный ТОиР, если

надежность приблизилась к

критической и возникли

риски потери

эксплуатационной

готовности.

Управляем ТОиР

Что получает Заказчик после внедрения ОСЦ «Мембрана Надежности»?

1. Средства технической диагностики, специальной автоматики,

лабораторных комплексов - для измерения индикаторов надежности;

2. Аппаратно-программное обеспечение ОСЦ; мобильные терминалы

обходчиков;

В презентации используется терминология:

МЭК 1366-2012 (Индексы надежности энергетики)

ГОСТ 27.002-89 (Надежность в технике).

Систему контроля и управления надежностью предприятия

УЗЕЛ НАГРУЗКИ. КЛЮЧЕВЫЕ МОМЕНТЫ АНАЛИЗА

Декомпозиция оборудования на узлы нагрузок Динамический и статический узлы нагрузок. Критические узлы.

Ранжирование. Виды отказов по узлам в библиотеке APT.

Показатели надежности. Статистика отказов. Проектная, текущая и критическая надежность.

Индикаторы надежности по типам оборудования.

Функционал ТОиР. RCM2/RBI анализ.

Индикаторы безопасности (ОЭП).

Узел нагрузки является минимальной единицей контроля и управления

Когда и в каком объеме нужен проактивный ТОиР?

Главное условие своевременности и достаточности ТОиР

(убытки) Нкритическая ≤ Нтекущая ≤ Нпаспортная (затраты)

Расчеты по статистике и по индикаторам надежности

Техническая диагностика, автоматика, лабораторные аналитические

комплексы должны быть необходимы и достаточны, чтобы определить

Индикаторы Надежности

Текущая надежность на межремонтном интервале должна быть в нормируемых пределах

Электропривод. Индикаторы надежности

4АЗМП 3150/6000 УХЛ4:

Изоляция: АСУ ТП Другой источник - Величина омического сопротивления по току; нет Капремонт, замеры - Коэффициент абсорбции; нет Капремонт, замеры - Коэффициент поляризации (старение) изоляции; нет Капремонт, замеры Состояние подшипников и колодок:

- Наличие радиального и осевого зазора; нет Капремонт, замеры - Температура масла 3 параметра Нет - Давление масла 2 параметра Нет - Температура подшипников и колодок; 2 параметра Нет - Наличие дефектов беговых дорожек; нет Капремонт, замеры - Определение твердости подшипников; нет Капремонт, замеры Вибросостояние:

- Виброскорость нет Диагностика - Виброускорение нет Диагностика - Виброперемещение нет Диагностика Сопротивление обмоток; нет Капремонт Дефекты обмотки методом ЧР; нет Диагностика Наличие паяных соединений; нет Капремонт Величина радиального биения валов; нет Капремонт, замеры Контроль температуры статора (сталь, медь); 6 параметров Нет Состояние физической нейтрали; нет Капремонт, замеры Величина воздушного зазора нет НПО ЭЛСИБ Величина скольжения нет НПО ЭЛСИБ Охлаждающая вода (расход, температура) 5 параметров нет Охлаждающий воздух (температура) 2 параметра нет

Формирование индикаторов надежности является наиболее ответственным этапом

Силовой трансформатор. Индикаторы надежности

Наименование Контролируемые параметры Отказ

Индекс №1 Наличие H2 и СО2 Замыкание сердечника на землю

Индекс №2 Наличие TDCG (горючий газ) Срабатывание газового реле защиты по насыщению масла

горючим газом

Индекс №3 Снижение О2 и повышение СО-

СО2

Перегрев бумажной изоляции

Индекс №4 Увеличение Н2 и С2Н2 (ацетилен) Наличие дугового разряда

Индекс №5 Увеличение этилена в

соотношении с ацетиленом

Перегрев контактов при переключении РПН

Индекс №6 Наличие гармоник, кратным 3 Перегрузка трансформатора

Индекс №7 Вибрация

Индекс №8 Повышенный шум

Взрыв трансформатора на АЭС Indian Point (США) 9.05.15. Останов реактора по АЗ.

ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ

Наиболее опасны узлы с высоким ОЭП.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

Надежность энергоснабжения рассчитывается по Вейбуллу.

ДИНАМИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Условия самозапуска и необходимость АПП рассчитываются по

нагрузке и требованиям безаварийности техпроцесса.

Чем больше ОЭП, тем больше опасность.

Авария – высвобождение энергетического запаса с разрушением.

Авария ЧРП фирмы SIEMENS-LOHER Омского НПЗ

Цепочка отказов: Работа ЧРП с наводками ВЧ-токов.

Отсутствие ВЧ-заземления. Отсутствие резервирования,

проектное решение 1х1350кВт вместо 2х700кВт.

Электрокоррозия подшипника. Разрушение подшипника.

Аварийный останов электродвигателя.

Последствия: MTTF = 6200 часов, MTTR = 103 часа.

Простой установки КЦА 119 часов. Ущерб=33 млн. руб.

Решение от МН: (без изменения проектного решения по

резервированию)

1. Оснастить электродвигатель токосъемными кольцами;

2. Приобрести диагностический прибор SKF для контроля ВЧ-

токов.

3. Периодически контролировать наличие напряжения на валу.

Если V>20В, идет процесс электрокоррозии.

4. Контролировать работу нагнетателя. Интенсивная работа ЧР

ведет к наводке токов ВЧ.

ПИЛОТНЫЙ ПРИМЕР. Станок токарно-карусельный одностоечный 1512Ф3 (№9)

Надежность Производства

Надежность узла нагрузки 1512Ф3

Эксплуатационная готовность

КМЗ

RCM2-анализ МН - анализ

Шаг 1: Декомпозиция и определение критических узлов нагрузки

Декомпозиция на узлы нагрузки:

1. Механика 2. Электрика 3. Электроника 4. Гидравлика 5. Пневматика 6. Прочее Узлы статической нагрузки Узлы динамической нагрузки

Критические узлы: энергоснабжение, смазка, электроника Отказы: потеря функции узла нагрузки Аварии: разрушение узла нагрузки

Дата изготовления станка: 30.09.85

МН-анализ

1. Декомпозиция на узлы нагрузки и определение критических узлов;

2. Модернизация станка;

3. Статистика отказов и ее визуализация;

4. Расчет текущей надежности по данным статистики;

5. Расчет текущей надежности по индикаторам надежности в среде IVARA;

6. Анализ надежности механики; система смазки;

7. Анализ надежности электрики: энергоснабжение, электропривод, электроавтоматика;

8. Анализ надежности электроники: ЧРП, ЧПУ;

9. Вибродиагностика; Акустическая эмиссия;

10. Капитальный ремонт;

11. Комплексная надежность станка;

12. Аспекты безопасности;

13. Заключение;

Исходные требования - загрузка станка, требуемый МРИ, процент ЭГ.

Важно фиксировать любые отказы, не скрывать под видом планового ремонта.

Модернизация станка. Влияние на надежность. Требования к ТОиР

Модернизация №1. Замена релейной логики на ПЛК .

Передача команд непосредственно на исполнительные органы (пускатели, соленоиды, ЭМ-муфты).

Шариковые винтовые передачи (ШВП). Надежность по сравнению с передачами скольжения:

высокий к.п.д. (свыше 80%) по сравнению с обычными винтовыми парами (к.п.д. 15-50%);

малые потери на трение, вследствие чего тепловыделение оказывает незначительное влияние на термические деформации винта;

высокая твердость рабочих поверхностей резьбовых канавок и шариков обусловливает высокую нагрузочную способность ШВП и большую долговечность (в 5-10 раз больше, чем пар скольжения);

большая осевая жесткость позволяет сохранить точность перемещения при изменении осевых нагрузок;

возможность регулирования осевого зазора и создания предварительного натяга в резьбовом соединении, плавность работы с ЧПУ;

Влияние на надежность дополнительных узлов нагрузки: качество плат контроллера, наличие кондиционированного питания, фильтры, объем алгоритмов управления и обработки аварийных ситуаций, наличие качественной документации.


Модернизация №2. Установка частотного привода YASKAWA A1000.

Коробка скоростей, которая имеет 10 электромагнитных муфт, имеет низкую надежность в работе (быстро изнашиваются свечи муфт). Коробка переделывается в редуктор, а частотный привод регулирует скорость вращения электродвигателя, а следовательно и планшайбы. Точность поддержания скорости зависит от устанавливаемого оборудования и составляет от 1% до 0,01%.

Влияние на надежность дополнительных узлов нагрузки:

Модернизация №3. Установка датчиков линейного перемещения и устройства цифровой индикации (УЦИ) SONY, которое имеет десять относительных систем отсчета, т.е. позволяет работать с 10-ю различными резцами (кромками резцов). Установка цифровой индикации на станках позволяет оператору выдерживать более точные размеры изделия.



Модернизация №4. Для ухода от коробок скоростей и подач - установка частотных приводов или сервоприводов вместо коробки подач. Контроллер позволяет задавать необходимую скорость подачи, а сервопривод исполняет её с точностью 0,01%. Это позволяет расширить ряд возможных чисел подач для более точной подстройки под процесс резания, уйти от дополнительных механических элементов.


Модернизация №5. Установка УЧПУ, при этом станок достигает уровня Ф3 (обработка криволинейных поверхностей). Выполнено на базе FATEK.

Аппаратура: дисплей; корректоры; герметизированная кнопочная клавиатура, кнопки: «ПУСК», «СТОП», аварийного выключения; функциональная клавиатура для реализации станочного пульта; ПО: стандартное фрезерно-токарное программное обеспечение; эмулятор УЧПУ для PC; Интерфейсы: вх/вых: 64/48; канал FDD; RS-232; Ethernet; USВ; LAN (Ethernet), Накопитель USB: 128Мб Кабели FDD, USB-FLASH Влияние на надежность дополнительных узлов нагрузки:

Статистика отказов за 2014г

Причина останова Узел Тип простоя Причина поломки Время останова Время пуска в

работу

Общее время

простоя

Сгорела плата Цепь управления электрика 09.01.14 19:30 10.01.14 9:00 13:30:00

По электронной части Система

управления электроника 13.01.14 7:00 14.01.14 7:00 24:00:00





Не работает помпа СОЖ электрика 23.02.14 23:00 24.02.14 7:00 8:00:00

Не работает помпа СОЖ электрика Физический износ

эл. двигателя 24.02.14 7:00 24.02.14 12:00 5:00:00

Замена тахогенератора Цепь управления электрика 06.03.14 23:00 07.03.14 7:15 8:15:00

Пропадали обороты

планшайбы под нагрузкой

Цепь и система

управления

электрика,

электроника

Физический износ

платы 18.03.14 8:00 18.03.14 13:30 5:30:00

Не работал тумблер

переключения подач Цепь управления электрика 01.04.14 7:00 01.04.14 8:00 1:00:00

Нет поворота револьверной

головки

Револьверная

головка механика 01.04.14 10:00 01.04.14 13:00 3:00:00

Отключение вращения

планшайбы Планшайба электроника 03.04.14 1:00 03.04.14 7:00 6:00:00

По электронике Система


Прерывистое вращение

планшайбы

Система и цепь


электроника,

электрика 17.10.14 23:00 20.10.14 7:00 56:00:00

Прерывистое вращение

планшайбы

Система и цепь


электроника,

электрика 20.10.14 7:00 21.10.14 7:00 24:00:00

Плановые ремонты за 2014 год

Причина останова Узел Тип простоя Время

останова

Время пуска в работу

Общее время

простоя

Влияние на п/ц

Вид ремонта

Плановый ремонт механика 22.08.14 7:00 26.08.14

15:00 24:00:00 б/о плановый

Ремонт по электронике

электроника 10.10.14 7:00 10.10.14

15:00 8:00:00 б/о плановый


15:00 8:00:00 б/о плановый


15:00 8:00:00 б/о плановый


15:00 8:00:00 б/о плановый


15:00 8:00:00 б/о плановый


15:00 8:00:00 б/о плановый

Расчет текущей надежности по данным статистики

Н=100 – (частота отказов/год) – (часов простоя/2000)*100

или

Н=100 – 14 – 198/2000*100=76 баллов

Первое слагаемое учитывает отказоустойчивость

Приработка, нормальная работа, повышенный износ?

После модернизации цикл повторяется!

Второе слагаемое учитывает ЭГ

98,5% часов простоя приходится на

электрику/электронику

Надежность оценивается по частоте отказов и времени ремонта

Визуализация. Площадь Мембраны Надежности

Площадь мембраны надежности является суммарной характеристикой

Отказов

Часов 050

100150200

Ко

ли

чест

во

Отказы

Мембрана

150-200

100-150

50-100

0-50

Визуализация. Лица Чернова. Когнитивные технологии

Лица Чернова позволяют одновременно оценить до 36 параметров

3 10

Механика Электрика Электроника

Пневматика Гидравлика Прочее

1

Анализ надежности механики. Система смазки

Надежность механической части основана на надежности системы смазки

Система смазки: централизованная, ручная. Периодичность замены масла через 1500 часов работы. Нужно ли? Экспресс-лаборатория анализа масла

Анализ надежности электрики. Электрическая сеть

Трансформаторы 220кВ

Шины 220кВ

Трансформаторы 6кВ

Шины 6кВ

Реакторы токоограничивающие 6кВ

Автоматические выключатели 6кВ

Кабельные линии 6кВ

Ячейки 6кВ

Перегрузочная способность линий.

Перегрузочная способность трансформаторов

MTTF= отказов/год

MTTR= часов/год

Анализ надежности электрики. Электропривод

31

Надежность электропривода зависит от режима работы. Обмотки и подшипники

Режимы работы Проблематика ЧРП. Статистика отказов АД 3-хфазные с КР АД 1-фазные с КР Привода малой мощности

Стандарт МЭК 4722-1968. Определяет 8 стандартных классов режимов двигателей: Непрерывный режим; Краткосрочный режим; Неустойчивый периодический режим; Неустойчивый периодический режим с пуском; Неустойчивый периодический режим с пуском и торможением; Непрерывный режим с неустойчивой периодической нагрузкой; Непрерывный режим с пуском и торможением; Непрерывный режим с периодическими изменениями скорости.

Электропривод. Режимы работы

Режим работы электропривода – частый пуск-останов

Электропривод 4АЗМП 3150/6000 УХЛ4

Исходные данные Напряжение V 6 кВ

Полезная мощность на сжатие, расчет P 2418 кВт

Линейный ток ротора, расчет I 268,37 А

Скорость ротора номинальная Wm 2976 об/мин

Число пар полюсов p 2

КПД паспортное кпд-эл 97,40%

Косинус фи 0,89

Кратность пускового тока, не более 6,3

Кратность пускового момента, не менее Кпуск 1,3

Кратность максимального момента, не менее Ккр 2,6

Минимальный момент Ммин 70%

Номинальный момент Мн 7743 Н-м

Синхронная скорость (вращения магнитного поля) Wms 3000 об/мин

Пусковой вращающий момент Мп 10065 Н-м

Максимальный вращающий момент Ммакс 20131 Н-м

Расчеты

Величина скольжения s 0,60%

Активное сопротивление статора R1 0,0630 Ом

Активное сопротивление ротора R2 0,0760 Ом

Мощность, передаваемая ротору (мощность воздушного

зазора) 2737 кВт

Потери в меди ротора 16 кВт

Мощность механическая 2720 кВт

Скорость ротора через скольжение, об/мин 2982 об/мин

Полезная мощность сжатия 2418 кВт

Потери мощности 303 кВт

КПД сжатия адиабатический 76,75% %

Вращающий момент через мощность и скольжение 8712 Н-м

Вращающий момент через ток ротора, сопротивление ротора

и скольжеие 8712 Н-м

Анализ надежности электроники. ЧРП

Необходимо вести анализ логов ЧРП. Есть ли ВЧ-заземление?

ЧРП A1000 YASKAWA (требования по ЭМС на стр.15) Работа ЧРП создает проблемы изделиям промышленной электроники! ВЧ-токи; Токосъемные кольца AEGIS;

Анализ надежности электроники. ЧПУ.

Для надежной работы УЧПУ необходимо создать условия

ЧПУ FMS-3000 Проблематика надежности промышленной электроники: 1. ЭМС 2. Термостатирование шкафов 3. Наличие агрессивной среды 4. Отсутствие кондиционированного

электропитания 5. Перегрев контактов

Срок службы: не менее 7 лет MTTF=25000 часов

Техническая диагностика. Вибродиагностика (PRUFTECHNIK)

Вибродиагностика и анализ масла

Спектры электродвигателя (PRUFTECHNIK)

• Отслеживание трендов параметров

• Выдача тревожных уведомлений при выхо -

де за пределы допусков

• Наличие эталонных спектров (иллюстрация

хорошего состояния агрегата)

• Углубленная диагностика в ручном режиме /

проведение анализа в полевых условиях

Спектр

Хорошее состояние агрегата

Спектр

Внимание! -

Анализ сигнала

Диагностика / Анализ

Тревожное уведомление

Предупредительное уведомление

Уровень вибрации

Дата

( время )

Спектр

Тревога!

Вибродиагностические спектры подшипников (PRUFTECHNIK)

Капитальный ремонт

Экономический анализ

Надежность критических узлов Тщательный учет отказов – должны фиксироваться самые незначительные отказы! Периодичность капитального ремонта 7-9 лет. Сколько КР выдержит станок до замены? 3D-Модель котельной.pdf J:\КМЗ\VRSim Platform Overview.mp4

3D-Модель котельной.pdf




Заключение по надежности станка 1512Ф3 (№9)

Проектно-конструкторское решение: модернизирован до класса Ф3 (смотри п.1-5)

Рекомендации: выполнить кондиционированное питание, электрофильтры ЧРП, отдельная сеть 0,4кВ.

Надежность паспортная: не определена

Надежность текущая: 76 баллов

Надежность критическая: МРИ=8 лет, требуется задать ЭГ=%?

Задачи ТОиР: экспресс-анализ масла; замер ВЧ-токов при работе ЧРП; обеспечить электропитание электроники;

Заключение:

По проектным решениям: наиболее слабым звеном является электроника, наиболее надежным звеном – пневматика/гидравлика/механика.

По текущим индикаторам оборудования: не определены.

БЛАГОДАРИМ ЗА ВЫБОР ГРУППЫ КОМПАНИЙ СИСТЕМАТИКА

Documents

ГКС Надежность КМЗ v3.5 полная