10 MEUNARODNI SIMPOZIJUM MEHANIZACIJA I AUTOMATIZACIJA U RUDARSTVU

10. MEĐUNARODNI SIMPOZIJUM MEHANIZACIJA I AUTOMATIZACIJA U RUDARSTVU I ENERGETIKA MAREN 2012 SAVREMENI KONCEPTI ODRŽAVANJA RUDARSKE OPREME MODERN CONCEPTS OF MINING EQUIPMENT MAINTENANCE Doc. dr PREDRAG JOVANČIĆ Prof. dr DRAGAN IGNJATOVIĆ Doc. dr MILOŠ TANASIJEVIĆ UNIVERZITET U BEOGRADU – RUDARSKO-GEOLOŠKI FAKULTET Katedra za Mehanizaciju rudnika Katedra za Opšte mašinstvo i termodinamiku

Površinski kop mora prodati svoj proizvod da bi ostvario dobit, da bi egzistirao, a da bi prodao svoj proizvod, mora proizvoditi. Da bi se proizvodilo sa što manjim troškovima, da bi krajnji proizvod bio što konkurentniji na tržištu, da bi se ostvarivao profit, rudnik i oprema u njemu se moraju održavati, kvalitetno i optimalno. Velika i neoprostiva zabluda je da se u rudarstvu i energetici održavanje smatra kao nužno zlo, da ono predstavlja indirektan trošak i da ono košta previše. Zato je održavanje tehničkih sistema uopšte, pa i u rudarstvu i energetici, ELEMENTARNI I SASTAVNI DEO PROIZVODNJE. Štaviše, održavanje definiše jedan deo životnog veka tehničkog sistema.

ŽIVOTNI CIKLUS TEHNIČKOG SISTEMA Uvek se postavlja pitanje – od čega zavisi rast i starenje (otpis) jednog tehničkog sistema? Klasičan odgovor bi bio sledeći: od hronološke starosti tehničkog sistema (istorijski posmatrano) od veličine tehničkog sistema (ukupan prihod, ostvarivanje profita, tržišna vrednost, broj zaposlenih) Moderna teorija ipak ima drugačiji pristup – rast i starenje (otpis) jednog tehničkog sistema zavisi: od fleksibilnosti i prilagodljivosti tog sistema okruženju, od stepena kontrole sopstvenih procesa odnosno procesa unutar tog tehničkog sistema.

Teoretski, životni vek obuhvata sledeće vremenske faze: Faze životnog ciklusa

Održavanje rudarske opreme je i dalje izazov zbog niza faktora, kao što su: 1. veličina opreme koji se održava, 2. troškovi koji proističu iz rada i održavanja opreme, 3. složenost opreme koja se održava i 4. neophodna tržišna konkurencija. Preko 250. 000 tona opreme. 111. 000 m 3 otkrivke. 40. 290. 000 t uglja.

Očigledan primer sigurne ekonomske isplativosti kod nas je površinski kop uglja, koji iziskuje visok nivo održavanja. Ti ekonomsko-tehnički parametri su: Ø višedecenijski poznat proizvod (pored uglja, može se proizvoditi i pesak, šljunak, glina, voda za industrijske potrebe itd. ), Ø poznat i tražen proizvod (kako za potrebe termoelektrane za proizvodnju električne struje, tako i za potrebe široke potrošnje), Ø nema problema sa skladištem (deponija uglja kao međustanje između kopa i termoelektrane, sa stalnim odvozom i dovozom uglja), Ø poznat, siguran kupac (termoelektrana u prvoj iteraciji, koja je kroz cenu struje ukalkulisala i cenu uglja dobijenog sa kopa, i tržište kao krajnji kupac struje), Ø unapred poznata krajnja cena proizvoda (prema termoelektrani, definisana preko toplotne moći isporučenog uglja), Ø sa tržišnog, ekonomskog aspekta – veoma profitabilno, sigurno ulaganje i ostvarivanje profita.

OSNOVNI CILJEVI Osnovni ciljevi koji treba da se postignu procesom održavanja su: • Minimiziranje troškova zbog zastoja u radu usled neplaniranih kvarova na sredstvima za rad. • Sprečavanje, odnosno usporavanje zastarevanja opreme, koje nastaje kao posledica lošeg kvaliteta proizvoda i škarta. • Smanjivanje troškova rada i materijala u proizvodnji, koji nastaju usled povećanih kvarova i zastoja u procesu rada. • Pružanje organizovane pomoći svuda gde je potrebno održavanje i upravljanje sredstvima za rad.

OSNOVNI PRINCIPI ODRŽAVANJA RUDARSKIH MAŠINA Ulaganja u nabavku rudarske mehanizacije pri otvaranju površinskog kopa, predstavlja najveći investicioni izdatak. Velike rudarske mašine, kao što su rotorni bageri, prodaju se na kilogram, a cena danas, na svetskom tržištu je oko 10 -12 €/kg. Navešćemo primer rotornog bagera SRs 2000 koji radi na našim površinskim kopovima lignita (4 komada). On ima masu oko 3000 tona, te je lako doći do njegove prodajne cene, koja predstavlja veliki investicioni trošak. Zbog toga, osnovni principi održavanja rudarskih mašina zasnovani su na ZAŠTITI INVESTICIJA kompanije kroz brigu i održavanje mašina i opreme, ali i pokretnih i nepokretnih objekata.

TROŠKOVI ŽIVOTNOG VEKA Na osnovu globalnog istraživanja, jedno od glavnih troškova u rudarstvu je direktno održavanje opreme, gde se taj trošak kreće od 20% do 50% od ukupnih troškova, što predstavlja najveći koeficijent od svih industrija. Rudarska industrija zahteva (traži) opremu koja je pouzdana, koja bezbedno (sigurno) izvršava svoju funkciju i koja može lako da se održava tokom korisnog veka trajanja. Na odluku o nabavci utiču: • početni trošak opreme-proizvoda (trošak nabavke), • očekivani operativni trošak opreme-proizvoda i • trošak održavanja tokom njegovog veka trajanja (trošak vlasništva).

Troškovi eksploatacije opreme su prikazani u obliku ’’ledenog brega’’, gde je vidljiv samo jedan deo (troškovi nabavke), dok su ostali troškovi (distribucija, održavanje, tehnička dokumentacija i informatika, pogonski, obuka, zalihe i rashodovanje), pod vodom, nevidljivi.

Broj radnika na održavanju rastao je na rudnicima sa povećanjem stepena mehanizovanosti. Prema nemačkim podacima, broj radnika održavanja u odnosu na ukupni broj radnika bio je: godine 1928. 13 do 16% godine 1950 -60. 18 do 22% godine 1966. 25 do 30% godine 1980. 25 do 40% Procentualno učešće radnika u održavanju u odnosu na ukupan broj zaposlenih u rudnicima

Četiri smernice koje su korisne u planiranju organizacije održavanja su: 1. uspostavljanje prilično jasnih podela vlasti sa minimalnim preklapanjima, 2. optimizacija broja lica koja izveštavaju/prijavljuju aktivnosti pojedinaca, 3. pogodnost organizacije za uključivanje pojedinaca u aktivnosti održavanja, 4. što kraće hijerarhijske vertikalne linije ovlašćenja i odgovornosti (što direktnije upravljanje).

SISTEMI ODRŽAVANJA Varijanta sistema održavanja, određene koncepcijom, organizacijom i karakterom postupaka održavanja (tehnologijom), kao i odnosom između pojedinih nivoa na kojima se vrši održavanje, naziva se strategija održavanja. Ovaj termin odgovara pojmu politika održavanja (IEC). Osnovne komponente sistema održavanja:

METODOLOGIJA ODRŽAVANJA Postoje dva prilaza (filozofije, škole) metodologiji održavanja: 1. Održavanje prema pouzdanosti OPP (Reliability Centered Maintenance – RCM), 2. Totalno produktivno održavanje TPO (Total Productive Maintenance – TPM). Osnovne razlike metodologija održavanja

KONCEPCIJA ODRŽAVANJA Postoje dve osnovne koncepcije: Preventivno održavanje Korektivno održavanje.

Koncepcija preventivnog održavanja traži da se postupci održavanja sprovode pre nego što dođe do pojave otkaza, dok je sistem u stanju u radu. Postupci preventivnog održavanja imaju zadatak da spreče ili odlože pojavu otkaza. Koncepcija korektivnog održavanja traži da se postupci održavanja sprovode samo ako do otkaza dođe. Postupci korektivnog održavanja popravljaju sistem i obavljaju se isključivo samo ako se sistem nalazi u stanju u otkazu. Ove dve koncepcije održavanja su u stvari različite varijante kombinovanog održavanja.

Različite mogućnosti preventivnog održavanja shematski su prikazane na slici. stanovište vremena stanovište karaktera Mogućnosti preventivnog održavanja

Održavanje prema stanju – zasnovano na sledećim karakterstikama: • plan održavanja se definiše na osnovu velikog broja parametara i podataka koji nam omogućavaju uvid u stanje tehničkog sistema i njegovih sastavnih delova, pri čemu se ne koriste statistički podaci; • do relacije spomenutih parametara dolazi se zapažanjem koja se, između ostalog, mogu klasifikovati u 4 različita metodološka nivoa: - vizuelno – koristeći jednostavne instrumente (lampa, stroboskop, itd. ), - kontrolom bez razaranja kod stabilne opreme kao što su rezervoari, cevovodi, noseća čelična konstrukcija, itd. (ultrazvuk, x-zraci, itd. ), - analiza vibracija (vibrometri, analizatori, itd. ), - spektrofotometričke analize maziva radi određivanja sadržaja metala u mazivu (na taj način se dolazi do uvida u trošenje).

Znači, potrebno je odrediti jedan kratak period u kome se očekuje kvar (pojava trenda), u kome se mora izvesti preventivno održavanje zasnovano na dijagnostičkim procesima, pri čemu se omogućava određivanje stanja svakog elementa u tom tehničkom sistemu. Na slici je prikazano kretanje vremenskog perioda za raspoznavanje nastanka kvara.

Može se prihvatiti da se korektivno održavanje sastoji od pet glavnih sekvencijalnih koraka (može imati i više ali i manje, u zavisnosti od autora), kao što je prikazano na slici:

Smanjenje vremena korektivnog održavanja je korisno i poželjno, jer se na taj način poboljšava efikasnost održavanja. Strateški pravci za smanjenje korektivnog održavanja su sledec i: • Efikasnost u prepoznavanju greške, njene lokacije i izolacije u odnosu na ostale elemente. • Unifikacija rezervnih delova. • Projektovanje broja neophodnih delova potrebnih za normalno funkcionisanje sistema. • Projektovanje vremena efektivne pristupačnosti (dostupnosti) sistemu. • Posvetiti pažnju ljudskom faktoru prilikom projektovanja sistema održavanja, pri eventaulno nastalim greškama kod definisanja (u nekim slučajevima čitljivosti) instrukcija, veličina, oblik i težina komponenti, netačnim inforamcijama, itd.

ORGANIZACIJA ODRŽAVANJA Organizacija održavanja definiše odnose između pojedinih nivoa, odnosno mesta na kojima se sprovode postupci održavanja (radionica) i drugih učesnika (subjekata) u procesu održavanja. Organizacija održavanja se deli na: Linijsku strukturu – dva ili više serijski vezanih mesta održavanja. Koristi se za složene tehničke sisteme, koji se proizvode pojedinačno ili u sasvim malim serijama, a koriste u specifičnim radnim uslovima (energetska postrojenja, procesna industrija itd. ). Hijerarhijska struktura – svaki viši nivo opslužuje jedan ili više nižih nivoa. Koristi se za tehničke sisteme koji se proizvode u većim serijama ili grupama (motorna vozila, mašine za građevinsku, poljoprivrednu i rudarsku (pomoćnu) mehanizaciju itd. ). Kombinovani način – kombinacija prethodnih osnovnih načina.

TEHNOLOGIJA ODRŽAVANJA Tehnologija održavanje određuje kako se sprovode postupci održavanja, na koji način, kojim alatom, po kom redosledu, kako se proverava kvalitet izvršenog održavanja i slično. Tehnologija održavanja zavisi od: • konstruktivnih osobina (i drugih) tehničkog sistema, • uslova u kojima se sprovodi održavanje, • ekonomskih faktora (investicije u kapacitete za održavanje, uslovi poslovanja i položaj na tržištu, produktivnost itd. ), • brzine obavljanja postupaka održavanja, odnosno zahtevane gotovosti itd.

Postupci održavanja predstavljaju aktivnosti i operacije koje treba sprovesti da bi se sistem iz stanja u otkazu vratio u stanje u radu, odnosno da bi se sprečila iznenadna pojava otkaza. Pregled stanja. Složeniji postupci održavanja. Čine materijalnu osnovu i suštinu koncepcije održavanja po stanju, između ostalog, i zbog dijagnostičkog karaktera.

Dijagnostikovanje tehničkog sistema može da se obavi na dva načina, u principu: bez rasklapanja, sa potpunim i delimičnim rasklapanjem. Tehnička dijagnostika Dijagnoza može da se uradi na dva različita nivoa: niži, prvi nivo je utvrđivanje da je sistem u otkazu i šta je u kvaru, što treba popraviti; viši nivo, osim rečenog za prethodni nivo zahteva i utvrđivanje uzroka nastanka neispravnosti. Sve kontrole sa dijagnostičkog aspekta se mogu podeliti na kontrole u cilju: održavanja radnog stanja, utvrđivanja radnog stanja i kontrole stanja.

Tehnička dijagnostika se primenjuje pri određivanju: 1. Radnog stanja, Mere se radni parametri koje su definisali proizvođači mašine i koji se moraju održavati u određenim granicama (pritisak, temperatura, protok, zazor); 2. Stepena oštećenja, Pomoću određenih postupaka dijagnostike utvrđuje se koliko je oštećenje prouzrokovano radom mašine; 3. Pouzdanosti i efektivnosti, Utvrđuje se da li je zadovoljena radna sposobnost i sigurnost od otkaza; ispitujući pouzdanost utvrđuje se i prognoza preostalog korišćenja sistema; 4. Prognoze preostalog korišćenja, i 5. Kvaliteta proizvodnje (eksploatacije) i održavanja.

Za primenu mera tehničke dijagnostike na raspologanju su načelno dva oblika: 1. Stalna ili permanentna dijagnoza (on-line): - Dijagnostički uređaji su direktno ugrađeni u samu mašinu, - Na osnovu dobijenih parametara kontrolišu stanje najvažnijih sklopova za vreme njegovog rada, - Trenutna analiza, - Prekid rada sistema zbog dijagnostikovanja nije potreban. 2. Periodična dijagnoza (off-line): - Mere dijagnostike se primenjuju posle određenog vremena rada sistema ili posle propisanih izvršenih radova, - Mašina se može isključiti iz procesa rada.

KONTROLNI CENTAR ON – LINE SISTEM

Prediktivno održavanje Unapređenje koncepcije održavanje je bio prelaz na prediktivno održavanje, koje je zasnovano na utvrđivanju stanja sistema tokom rada. Ova koncepcija se često naziva i održavanje po stanju, tj. na osnovu utvrđenog stanja. Ovakva tehnika je zasnovana na činjenici da će većina elemenata sistema ispoljiti nekakav tip "upozorenja" pre sopstvenog otkaza. Proaktivno održavanje Poslednja inovacija u oblasti prediktivnog održavanja je takozvano proaktivno održavanje, koje primenjuje razne tehnologije u cilju produženja veka sistema i radi praktične eliminacije reaktivnog održavanja. Osnovni deo proaktivnog programa je analiza osnovnog uzroka kvara, odnosno utvrđivanje mehanizama i uzroka pojave kvara na sistemu. Fundamentalni uzroci pojave otkaza na sistemima se na ovaj način mogu otkloniti, a mehanizmi otkaza se postepeno mogu inženjerskim pristupom eliminisati sa svake instalacije.

Održavanje na osnovu sigurnosti

Metode tehničke dijagnostike

Modeli preventivnog održavanja najčešće se zasnivaju na kriterijumu troškova, a manje na kriterijumu gotovosti. Kriterijum optimizacije na osnovu koga se vrši izbor najbolje varijante strategije održavanja se iskazuje kao: 1. Minimum troškova, do koga se dolazi upoređivanjem neposrednih i posrednih troškova koji se stvaraju različitim koncepcijama održavanja; 2. Maksimum profita, ili drugih pokazatelja poslovanja, do koga se dolazi upoređenjem ekonomskih efekata, razlike dobijenog i utošenog za različite koncepcije održavanja.

TROŠKOVI ODRŽAVANJA Troškovi održavanja opreme često variraju od 2 do 20 puta (veći su) u odnosu na investicione troškove (troškove ulaganja). Troškovi održavanja se definišu kao troškovi koji obuhvataju • neiskorišćene prilike (aktivnosti na održavanju) u vreme rada, • neadekvatne mere u procesu održavanja, • smanjenje proizvodnje i kvaliteta zbog neradnog stanja ili nezadovoljavajućeg radnog stanja. Pored troškova koji su vezani za opremu, tu su i troškovi koji su vezani za narušavanje bezbednosti ljudi, imovine i životne sredine. Troškovi održavanja se mogu jednostavno opisati kao troškovi radne snage i materijala, koji su potrebni za održavanje opreme ili njenog zadovoljavajuc eg operativnog stanja.

PREPORUKA: Organizaciona shema kopa Osnovna delatnost površinskog kopa: proizvodnja uglja i jalovine, transport, prerada i ostalo. Direktor površinskog kopa Kontrola kvaliteta Upravljanje procesom proizvodnje uglja i jalovine Upravljanje delatnošću održavanja za celokupnu opremu rudnika Pomoćnik direktora za proizvodnju Pomoćnik direktora za održavanje Proizvodnja Održavanje

Pod strateškim opredeljenjem u smislu varijante u ovom razmatranju podrazumevaju se rešenja glavnih pitanja, kao sto su: • Način upravljanja održavanjem (upravljanje izradom dokumentacije i njenom cirkulacijom, vreme realizacije radova, upravljanje kontrolom kvaliteta izvedenih radova, troškovi održavanja); • Definisanje potrebnih nivoa održavanja za pojedinu vrstu opreme u pogledu sadržaja radova i periodičnosti izvodjenja; • Način odredjivanja izvršilaca pojedinih radova održavanja, pošto je moguće da sve radove održavanja izvodi struktura površinskog kopa sa Primom, ali uz veće ili manje ucešće drugih izvršilaca radova (Goša, Kolubara-metal i drugi); • Upravljanje rezervnim delovima i materijalima.

Sledeće osnovne orijentacije u organizovanju održavanja rudarske mehanizacije: I - Održavanje u što većoj meri vrše firme sa strane, kao što su PRIM, Goša, Kolubara Metal, inostrane firme i druge, dok se u okviru kopa zadržava samo najnužniji deo službe održavanja (tekuće). Naravno da uprava rudnika zadržava upravljanje održavanjem, kontrolu kvaliteta i sl. II - Održavanje se u što većoj meri zadržava u sastavu kopa. To znači da se tekuće i servisno održavanje nalaze u sastavu kopova, dok velike opravke vrši odgovarajuća firma sa strane, i to na osnovu javnog tendera pod višegodišnjim ugovorom. III - Ova orijentacija bi predstavljala svojevrsnu sredinu izmedju I i II, pri čemu je moguće da se više koristi orijentacija I a manje II ili obrnuto. Razume se da u okviru ovakve orijentacije postoje brojne mogućnosti sa više podvarijanata.

UPRAVA POVRŠINSKOG KOPA POGON PROIZVODNJE KONTROLNI CENTAR POGON ODRŽAVANJA MAŠINSKO ODRŽAVANJE ELEKTRO ODRŽAVANJE

KONTROLNI CENTAR SLUŽBA ODRŽAVANJA (MAŠINSKA, ELEKTRO) § UPRAVNIK § SMENSKI INŽENJERI TEHNIČKA PRIPREMA (MAŠINSKA, ELEKTRO) TEHNIČKA DIJAGNOSTIKA (MAŠINSKA, ELEKTRO) TEKUĆE ODRŽAVANJE (MAŠINSKA, ELEKTRO) TEHNOLOŠKA PRIPREMA ULAZNA KONTROLA BTO , BTD , BTS , BTU SISTEMI OPERATIVNO TEHNIČKA PRIPREMA §NOVI DELOVI §REGENERISANI SKLOPOVI DIJAGNOSTIKA §U TOKU REGENERACIJE §U TOKU MONTAŽE DIJAGNOSTIKA §NA TERENU §U RADU – MOBILNA DROBILANA, DEPONIJA DISKONTINULANA MEHANIZACIJA (DREGLAJNI), OSTALO

University of Belgrade Faculty of Mining&Geology Mining mechanization research group