Осипов А.Ю. "Техническое перевооружение эскалаторов, как объекта промышленной безопасности"

Осипов Александр Юрьевич, главный конструктор НПАО «НПХ Рокада»

Техническое перевооружение эскалаторов, как объекта промышленной безопасности

В работе описывается термин техническое перевооружение на примере эскалаторов, даются формулы по рассчету экономической эффективности, приводится пример возможного перевооружения.

Под техническим перевооружением понимают комплекс мероприятий, направленных на замену устаревшего или изношенного оборудования. Именно техническое перевооружение процесс внедрения современных способов управления и контроля.

Если сравнивать с процессом реконструкции, то посредством технического перевооружения оборудование заменяется уже на существующей площади. Если под техническим перевооружением понимают переустройство вентиляционной системы или подключение новых участков, тогда допускается строительство новой площади.

Весь процесс перевооружения можно представить в виде основных этапов:

·          Работа над технико-экономическим обоснованием.

·          Разработка проекта.

·          Работа над конструкторской документацией.

·          Подготовка технических требований на поставку оборудования.

Одной из основных частей перевооружения, в том числе и эскалаторов, является оценка экономической эффективности планируемых мероприятий.

В связи с тем, что техническое перевооружение осуществляется в течение большого временного периода, экономическая эффективность определяется за расчетный период проведения запланированных мероприятий.

Затраты на проведение перевооружения расчитывают по следующей формуле:

      tp

ЗТ=ƩЗtαt

      t=tn

Зт- величина затрат в году;

at – коэффициент приведения к расчётному году.

αt= (1+E)tp-t

tp-t – число лет, отделяющее затраты и результаты данного года от начала расчетного года;

Е- норматив для приведения разновременных затрат.

Когда определяется эффективность перевооружения в общей сумме затрачиваемых средств кроме тех, что вкладываются вновь, принимают во внимание и стоимость ликвидируемых основных фондов:

Зt=Kм+Kл+Kn+∆Kс

Кн- капитальные затраты, произведенные в годы, запланированные на перевооружение;

Кл- ликвидационная стоимость заменяемых основных фондов;

Кn- стоимость основных фондов, передаваемых другим участкам или отраслям;

ΔΚс – изменение капитальных затрат в смежных производствах.

Затраты могут возрасти под влиянием некоторых факторов:

·          Нерациональное распределение средств.

·          Низкий уровень концентрации средств.

·          Сложность проведения работ.

·          Качество оборудования.

·          Уровень поставки.

В этом случае оценка результатов перевооружения определяется по следующей формуле:

       tp

PT=ƩPtαt

       t-tn

Рt- стоимостная оценка результатов в t- м году расчётного периода;

tн- начальный год расчётного периода;

tp- конечный год расчетного периода.

Основная идея перевооружения эскалаторов сводится не столько к замене составных частей оборудования, сколько к полной смене агрегатов.

В основе современных эскалаторов и пассажирских конвейеров надежные технологии и современный дизайн. Это решения, обеспечивающие высокое качество, безопасность и низкую стоимость обслуживания.

KONE EcoMod™ — инновационное и экоэффективное решение по модернизации

эскалаторов, позволяющее осуществлять замену рабочих частей без дорогостоящего и

трудоемкого демонтажа фермы.

KONE InnoTrack™ — первый пассажирский конвейер, для которого не требуется приямок.

Такие эскалаторы позволяют увеличить пропускную способность эскалаторного полотна, они обладают рядом особенностей:

• имеют уменьшенные размеры в имеющихся диапазонах высоты подъема линии;

• в их конструкции шаг роликов в тяговой цепи, кратен шагу звеньев этой самой цепи, благодаря чему в сравнении с ранее используемыми моделями удалось уменьшить диаметр приводной звезды;

• использовались тяговые звездочки эвольвентного профиля, за счет чего удалось перенести привод на прямолинейный участок, а также обеспечить постоянство направления вектора скорости рейки и имеющихся величин;

• снижена нагрузка при взаимном повороте звеньев цепи криволинейного участка, большая нагрузка действует исключительно на прямолинейном участке;

• ступени неперекашиваются и отсутствуют боковые уводы полотна эскалатора за счет использования центрального бегунка совместно с направляющей;

• привод создан таких габаритов, что его стало возможно уместить внутри лестничного пространства между холостой ветвью и рабочей, за счет установки нескольких валов наращивается тяговое усилие;

• отпала необходимость создавать сложный фундамент и большие по площади машинные отделения, что позволило сэкономить на постройке за счет сокращения количества монтажных и строительных работ.

Электроэнергия является существенной частью затрат, поэтому применение различных

энергоэффективных опций способно обеспечить значительную экономию в течение всего срока службы оборудования. К ним относятся: энергоэффективная светодиодная подсветка и режим ожидания, при котором эскалатор выключается или уменьшает скорость движения при отсутствии на ленте пассажиров.

Хорошо спланированный и сбалансированный пассажиропоток помогает направлять покупателей в менее посещаемые зоны, а также увеличить время их пребывания в магазине. Применение удачных, интегрируемых в конструкцию здания решений помогает людям с легкостью и комфортом добраться до цели.

Одним из возможных средств проверки качества работы оборудования и установки его остаточного ресурса является мониторинг. Именно благодаря ему становится понятно, необходимо ли проводить перевооружение на данном этапе использования эскалаторов.

При проведении мониторинга путем применения коэрцитиметрического метода необходимо произвести заполнение паспорта магнитного контроля. В документ заносится значение  Нс, которое измеряется при первом контроле металлоконструкции. Именно тогда определяются самые нагруженные элементы конструкции эскалатора.  

В процессе контроля определяется концентрация напряжений в соединениях сварного типа. Благодаря полученным данным составляется картина исходного состояния металлоконструкции.

Процедуру такого метода контроля проводят в одних и тех же точках. Проведение контроля осуществляется в 2-х направлениях:

·         Вдоль профиля элемента металлоконструкции эскалатора (Нсx ).

·         Поперек (Нсy).

Построение Нс по имеющейся длине профиля металлоконструкции происходит с учетом максимального значения действующей коэрцитивной силы для каждой точки. Благодаря такому подходу стало возможно учитывать одновременно две характеристики слабых звеньев рассматриваемой металлоконструкции эскалатора, которые влияют на остаточный ресурс и которые учитывают при планировании мероприятий по техническому перевооружению:

·         Направление максимальных напряжений.

·         Величина действующих напряжений.

Измерения в 25–30 точках каждого элемента металлоконструкции эскалатора обеспечивают возможность статистического анализа по критерию Стьюдента для малых выборок. Общее число замеров коэрцитивной силы Нс на натяжной и приводной станциях, наклонном ходе и опорах главного вала (более 460 точек) определяется на основе анализа нормального распределения Гаусса.

Анализ процессов, происходящих в металле металлоконструкции эскалатора в ходе эксплуатации, можно произвести на основании оценки результатов контроля накопления повреждений по скорости роста коэрцитивной силы  Нс в расчетных элементах металлоконструкции.

Очевидно, что процесс накопления повреждений в металле при циклическом нагружении металлоконструкции эскалатора сопровождается ростом коэрцитивной силы  Нс пропорционально пробегу эскалатора на момент проведения магнитного контроля с учетом его конструктивных и эксплуатационных особенностей.

Металлоконструкции эскалаторов с критическими значениями Нс  в слабых звеньях при любом режиме эксплуатации нуждаются в капитально-восстановительном ремонте или полной замене оборудования. Таким образом, своевременное выявление слабого звена в элементах металлоконструкции могут существенно увеличить остаточный ресурс эскалатора. Из сравнения зависимостей Нс mах от Рэ (пробега эскалатора на момент проведения контроля) и средних Нс от Рэ следует, что первая из них определяет остаточный ресурс метало-конструкции эскалатора, а вторая — возможную продолжительность эксплуатации при условии снятия концентрации напряжений в слабых звеньях металлоконструкции.

Используя данные паспорта магнитного контроля и методику коэрцитиметрического метода мониторинга  Нс при повторных обследованиях эскалатора, можно с вероятностью 0,9 прогнозировать остаточный ресурс металлоконструкции по номограммам, связывающим скорость накопления повреждений при усталости и пробег эскалатора. Каждая из кривых описывает один и тот же физический процесс накопления повреждений при малоцикловой усталости с вероятностью, возрастающей по мере увеличения частоты применения коэрцитиметрического метода контроля состояния металла. Так как абсолютная ошибка в определении Нс прибором КРМ-ЦК-2М составляет 0,05  А/см, а относительная ошибка при контроле металла не превышает 5 %, минимальную погрешность индивидуального прогноза остаточного ресурса коэрцитиметрическим методом можно получить при использовании паспорта контроля эскалатора в режиме мониторинга. Мониторинг по коэрцитивной силе Нс, начиная с данных паспорта магнитного контроля, позволяет предупреждать переход металла в стадию разупрочнения и предотвращать аварийные ситуации при эксплуатации эскалаторов.

При проведении мониторинга состояния металлоконструкций и решении задач прогноза остаточного ресурса возникает необходимость в оперативном контроле проблемных участков предыдущих циклов исследования с сохранением первичной картины напряженнодеформированного состояния. В данном случае ручная разметка сложных криволинейных поверхностей большинства машин и механизмов для их дальнейшей идентификации по точкам контроля трудоемка и экономически нецелесообразна. Для решения данной задачи был апробирован режим мониторинга на основе применения модернизированного манипулятора «мышь» с трехкомпонентным феррозондом. Периодическая регистрация и анализ напряженности собственных магнитных полей рассеяния металла в зоне развивающихся повреждений объекта позволяет в этом случае идентифицировать локальные источники собственных магнитных полей рассеяния без уничтожения тенденций их изменения.

Применение модернизированного манипулятора «мышь» значительно увеличило производительность мониторинга напряженности собственных магнитных полей рассеяния металла в зоне развивающихся повреждений.

Синхронизация координат местоположения точки сканирования и показания датчика позволяет получать рельеф пространственного представления функции отображения зависимости значения напряженности магнитного поля по месту во времени.

Мониторинг осуществлялся на макроуровне: в рабочем состоянии, без ревизии агрегатов.

Изучение изменения коэрцитивной силы и вектора напряженности магнитного поля рассеяния металла в зоне развивающихся повреждений от времени в конкретной контрольной точке элемента эскалатора позволяет утверждать, что состояние конструкций эскалаторов за время эксплуатации (2005–2012 гг.) изменилось.

Wavelet-анализ по каждой из компонент вектора способствует выявлению отклонений состояния материала элементов эскалатора от допустимых и позволяет предсказать понижение прочностных характеристик конструкции, своевременно принять меры по предупреждению аварийной ситуации на исследуемом объекте.

Результаты комплексной обработки экспериментальных данных показали перспективность применения трехкомпонентных феррозондов для мониторинга состояния элементов эскалаторов на основе метода магнитной памяти металла при решении вопроса о техническом перевооружении метрополитена.

Техническое перевооружение осуществляется на основании документации, разработанной в порядке, установленном ФЗ № 186 и ФЗ № 116. [1], [2] Если перевооружение проводится в совокупности с реконтрукцией объекта, то документация на перевооружение входит в состав проекта. Документы в обязательном порядке подлежат экспертизе промышленной безопасности, если они не входят в состав проектной документации.

Без положительного заключения по экспертизе невозможно проведение перевооружения. В обязательном порядке должно присутствовать экономическое обоснование на проведение будущих работ, пояснительная записка, технические решения.

Недопустимы никакие отклонения от проектной документации, любое из них также подлежит экспертизе промышленной безопасности, а кроме того, согласовывается с органом исполнительной власти в области промышленной безопасности.

Список литературы:

1.      ФЗ № 186 «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

2.      ФЗ № 116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».