QUALIFICATION METHOD FOR QUALITY ASSESSMENT OF METALLURGICAL FACILITIES

Full Text

ВВЕДЕНИЕ Квалиметрия - это наука об измерении и количественной оценке качества всевозможных предметов и процессов [1,с.10]. Основные положения и методы квалиметрии были разработаны в работах Азгальдова Г.Г. совместно с различными авторами [2] и закреплены в [3]. В [4] достаточно подробно освящены вехи развития квалиметрической научной школы в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова (МГТУ). В данных работах рассматривались квалиметрические методы для продукции металлургического предприятия Магнитогорского металлургического комбината (ММК). На наш взгляд представляется интересным количественная оценка не только продукции, но и других различных объектов металлургического предприятия [5-8]. К ним можно отнести различное оборудование: прокатные станы, конвертеры, металлургические краны. Последние, как правило, эксплуатируются в насыщенных тяжелых и сверхтяжелых режимах, а также за пределами гарантийных сроков. Во многих работах по квалиметрии [1, 2, 4] предлагается несколько способов и методов. Специальные металлургические краны относятся к опасным производственным объектам [3, 4], работающие в большинстве своем (в некоторых случаях определения доминирующих и компенсирующих свойств продукции и объектов. Несмотря, на все их многообразие, наиболее применяемым на сегодняшний день является экспертный метод. Рассматривая такие объекты металлургического предприятия как специальные краны, можно сказать, что применить к оценке их качества статистический и экономический затруднительно, а иногда практически невозможно. Объективно - отсутствует необходимая информация либо трудоемкость ее получения. Таким образом, для развития оценки качества объектов металлургического предприятия - специальных металлургических кранов необходимо разработать квалиметрический метод его количественной оценки, что представляет собой актуальную задачу. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Исходя из [1-15] рассмотрим несущую конструкцию металлургического мостового крана. Его функция - поднимать, перемещать, опускать грузы. Выделим основные несущие конструкции: - металлоконструкция моста: пролетные и концевые балки главного и вспомогательного мостов; зоны приварки кронштейнов проходных галерей моста к стенкам балок; нижние пояса балок; - пролетные балки вспомогательного моста: общие деформации балок; местные деформации нижних поясов; - траверса механизма главного подъема: крюки; металлоконструкция траверсы; - храповая передача механизма главного подъема: храповое колесо; собачки; оси крепления собачек; прижимные пружины; осевое крепление храпового колеса. Учитывая режимы работы исследуемого крана, будем оценивать по критериям надежности и риска каждую группу несущей конструкции. Тогда уровень надежности конструкции крана , состоящей из уровней надежности ее четырех основных групп будет: (1) или (2) В каждой группе несущей конструкции крана выделим элементы с наименьшими и наибольшими , причем ( уровнями надежности. Уровни надежности и с позиции квалиметрии будем считать единичными показателями доминирующего свойства такого объекта - конструкционной безопасности. Введем понятие комплексного и интегрального показателя конструкционной безопасности исследуемого объекта. Таким показателем может являться закон распределения вероятностей уровней надежности в группах конструкций. Введем показатель конструкционной безопасности - закон равномерной плотности, математическая модель которого представлена (3): (3) Математическое ожидание уровня надежности несущих конструкций определяется по следующей формуле (4): (4) Дисперсия (5): (5) В процессе эксплуатации математическое ожидание уменьшается - смещается влево. Причины здесь могут быть самые различные: снижение несущей способности конструкций до ошибок персонал, которые их эксплуатируют. В конкретный момент времени показателями качества технического состояния несущей конструкции специального металлургического крана будут являться величины уровней надежности и их математическое ожидание. Все вместе эти показатели образуют необходимую и достаточную информацию для определения среднего значения риска аварии R, который в соответствии с принципами квалиметрии можем принять за интегральный показатель конструкционной безопасности потенциально опасного производственного объекта (6): (6) где n - количество элементов в группе, n = 15. Таким образом, задача количественной оценки объекта сведется к задаче определения уровней надежности элементов в группе конструкций. В связи с отсутствием статистических данных по надежности несущих конструкций специальных металлургических кранов будем использовать правило, построенное на основе лингвистической переменной «очень» [5-8]. Значение фактического риска аварии позволяет отнести техническое состояние элемента конструкции крана к одному из трех возможных состояний (табл. 1) [5, 6]: Данные получены путем компьютерного моделирования риск-ситуаций элемента конструкции [5, 6]. В результате для каждой из четырех групп несущей конструкции получены уровни надежности (рис. 1). В результате эксплуатации уровни надежности снижаются, тем самым снижая безопасный ресурс специального металлургического крана. Если по истечению безопасного ресурса и после проведения промежуточных и генеральных обследований будут проведены ремонтно-восстановительные работы с учетом указанных уровней надежности (рис. 1), то кран можно будет эксплуатировать. Если этого не учитывать, то дальнейшая эксплуатация может привести к авариям, катастрофам, соответственно к ущербам, которые могут быть несоизмеримо выше стоимости ремонтно-восстановительных работ. Данный квалиметрический метод упростит работу экспертов при принятии решения об эксплуатации такого объекта, и обеспечит экономический эффект, который может быть сопоставим с ценой нового специального металлургического крана и ввода его в эксплуатацию. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В течение последних лет металлургические предприятия используют устаревшее оборудование, которое слабо модернизуется, восстанавливается, эксплуатируется за пределами гарантийных сроков. К таким опасным производственным объектам относятся мостовые металлургические краны. Их качество также необходимо оценивать. Несмотря на множество методов оценки качества такого объекта, в приоритете остается экспертный метод. Статистические и экономические методы на сегодняшний день здесь применить не представляется возможным. При помощи рассмотренного квалиметрического метода оценки качества объекта металлургического предприятия определены показатели, которые определяют доминирующие свойства конструкции крана. К ним относятся функция плотности распределения вероятностей уровней надежности элементов, составляющих основу конструкции. К интегральному показателю относится среднее значение риска. Полученные количественные оценки уточняют существующие методики оценки технического состояния исследуемых объектом металлургического предприятия и развивают квалиметрическую теорию при помощи конструкционного риск-анализа.

About the authors

Yu. A Izvekov

Nosov Magnitogorsk State Technical University

Email: yurij.izvekov@mail.ru
Magnitogorsk, Russia

M. Yu Narkevich

Nosov Magnitogorsk State Technical University

Email: narkevich_mu@mail.ru
Magnitogorsk, Russia

References

Supplementary files