Управление Ростехнадзора по Калужской области

Экспертиза промышленной безопасности станков шарошечного бурения

Как станок тройную службу служит

Станки СБШ-250МНА32, применяемые для бурения взрывных скважин на карьерах. Однако средние сроки эксплуатации механизмов на горнодобывающих предприятиях составляют 10–12, а порой свыше 20 лет. И в настоящее время большинство станков требует замены из-за потери эффективности и снижения безопасности работ.

Проблема продления срока службы станков как технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах (ОПО), решается через экспертизу промышленной безопасности (ПБ). Применительно к шарошечным буровым станкам временная методика определения возможности безопасной эксплуатации за пределами установленного срока службы утверждена в 2002 году. Однако она не позволяет установить время продления эксплуатации станка, так что допускаемый большинством экспертиз срок в 3 года никак не обоснован. Кроме того, данная методика требует проведения экспертизы после 5 лет работы, а в соответствии с законодательством она должна осуществляться только по истечении срока службы, установленного заводом-изготовителем.

Временные методические указания построены на основе допусков, используемых в конструкторской документации завода-изготовителя, и не имеют непосредственной связи с конкретными горно-технологическими условиями эксплуатации станков и обеспечения безопасности работ. Следовательно, необходимо разработать постоянную методику проведения экспертизы ПБ с учетом специфики работы станков в условиях карьеров.

Возможность станка безопасно работать в паспортном режиме объективно определяется фактическими параметрами и показателями . Анализ показывает, что после выработки установленного ресурса агрегаты станка имеют различную степень изношенности, но комплекс изменений в целом типичен:

■ образуются трещины в металлоконструкциях платформы, рамы ходовой тележки, каркаса корпуса, в сварных швах, узлах крепления агрегатов, посадочных площадках редукторов и электродвигателей;

■ полностью изнашиваются ведущие и ведомые колеса, поддерживающие катки, направляющие буровой головки;

■ нарушается сносность редукторов и электродвигателей, что вызывает повышенную вибрацию, ускоренный выход подшипников и узлов крепления из строя, а также рост энергозатрат на бурение (рис.1 );

■ наблюдаются утечки масла в гидрораспределителях, рукавах высокого давления, системе охлаждения компрессора;

■ отмечается коррозия каркаса машинного отделения, водяного бака, насосов (рис.2 );

■ нарушается исправность подстанций и приключательных пунктов: блокировки дверей, устройств контроля изоляции, местного заземления, целостности опорных изоляторов и корпусов ограничителей перенапряжений;

■ повышается запыленность рабочей зоны из-за износа узла отдува бурового шлама.

Зачастую ремонт начинается еще до истечения установленного срока службы станка, а в отношении таких малонадежных агрегатов как гидравлическая система, ходовая тележка или мачта, происходит интенсивное сокращение межремонтного периода до 1–1,5 года. Как правило, полной замене подвергается и значительная часть узлов: маслонасосы, направляющие буровой головки, редуктор вращателя, детали гусеничного хода – от станка остаются только базовые металлоконструкции, на которых перманентно выполняются сварочные работы.

При этом на большинстве карьеров ремонт производится непосредственно на месте, что приводит к снижению качества работ, в том числе и сварочных швов, после чего надежность работы узлов и деталей становится случайной величиной, а срок их службы – непрогнозируемым.

Однако, несмотря на совершенствование конструкций, расчетно-нормативный срок службы станка либо остается на уровне 7–8 лет, либо незначительно увеличивается. Так, на станке СБШ-250а вместо каркасной конструкции машинного отделения, служащей опорой мачты, применена более долговечная платформенная конструкция, но нормативный срок его службы оставлен равным 7 годам. На станках каркасно-платформенного типа СБШ-250 МНА КП для повышения безопасности корпус машинного отделения разделен на гидравлический отсек и отсек оборудования – срок службы увеличен до 10 лет. За основу расчета нормативного срока службы станка должна быть принята долговечность 90 % его деталей. Установленный десятилетия назад нормативный срок службы может быть связан и с ранее использовавшимся экономическим критерием – временем окупаемости. В этом случае теряется его взаимосвязь с безопасностью эксплуатации станка. Кроме того, в расчетах необходимо учитывать и важнейший фактор – динамику работы механизмов в специфических горных условиях, что облегчает определение истинной надежности элементов станка.

Таким образом, серьезное обоснование нормативного срока службы должно исходить из того, что станок представляет собой комплекс составных частей, которые по технической документации можно оценить как индивидуальные единицы, имеющие свой назначенный срок эксплуатации. Определение срока, на который допускается дальнейшая безопасная эксплуатация механизма, связано с существенными затруднениями и субъективностью экспертной оценки из-за отсутствия расчетной методики определения остаточного ресурса бурового станка. Применить имеющиеся руководящие указания не представляется возможным – решение задачи облегчается путем определения надежности каждой составляющей части устройства. Дополнительно к общемашиностроительным методикам, используемым заводом-изготовителем, специфика работы бурового станка заставляет учитывать объемы и временные периоды ремонта агрегатов, при этом устанавливается закономерность рассеивания сроков службы узлов и деталей, работающих в прерывном режиме.

При наличии таких данных появляется возможность поэтапного проведения экспертизы с обоснованным расчетом остаточного ресурса и допустимого срока дальнейшей безопасной эксплуатации станка. Хотя руководящими документами обязательность поэтапной экспертизы не регламентирована, не вызывает сомнения, что такая экспертиза обеспечит не только повышение технического уровня эксплуатации шарошечных станков, но и резкое снижение возможности возникновения инцидентов и аварийных ситуаций при бурении скважин.

Объективно определить срок дальнейшей безопасной эксплуатации по базовым металлоконструкциям и сварным соединениям узлов без использования неразрушающего контроля практически нельзя, поэтому их техническое состояние оценивается только самым общим термином – «износ». Насколько он существенен и как отразится на безопасности дальнейшей эксплуатации станка, без количественных показателей объективно установить невозможно, что приводит к формальности как самих экспертных работ, так и их контроля со стороны органов Ростехнадзора. Следовательно, хотя буровые станки не входят в перечень технических устройств, где целесообразен неразрушающий контроль , он все же необходим. Применительно к буровым станкам предпочтительнее простые способы, не требующие значительных затрат времени, – например, вихретоковый метод в сочетании со стандартизированным расчетом коррозийной стойкости.

Для вращающихся агрегатов достаточно простым и показательным методом является вибродиагностика, поскольку именно вибрация служит основным фактором, влияющим на долговечность деталей станка. С помощью прибора СД-12 можно непосредственно на месте измерения получить наглядную картину фактического состояния редукторов и электродвигателей; установить возможные причины и места возникновения дефектов; определить остаточный ресурс; в плановом порядке принять меры для предотвращения выхода деталей из строя. Простота и надежность таких методов не только снижает субъективность экспертных оценок, но и помогает предприятию поагрегатно планировать сроки, вид и материально-техническое обеспечение ремонтов.