книги / Эксплуатация оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи
..pdf3.4. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ
РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ
Эффективное использование оборудования обеспе чивается его высокой технической готовностью и хорошей орга низацией производства механизированных работ. При этом должны обеспечиваться требуемое качество, высокая производи тельность и экономичность работы оборудования на режимах, не вызывающих его перегрузки и повышенного износа, а также нормальные условия труда обслуживающего персонала.
Анализ эффективности использования оборудования охваты вает вопросы, связанные с выявлением использования оборудо вания по времени и исполнения его годовых режимов работы, а также выработки и себестоимости эксплуатации оборудования.
Анализ использования оборудования по времени и исполнения его годовых режимов работы проводят на основании данных квартального или годового отчета по использованию оборудова ния, составляемого предприятием, а также нормативного или планового режимов работы оборудования. Различают анализ ис пользования оборудования по его группам и по всему парку.
Анализ использования отдельных групп оборудования позволя ет установить фактическую степень их использования за отчет ный период. Для этого на основе данных отчета выявляют сле дующие показатели: среднесписочное количество единиц обору дования Ne, фактическое среднегодовое число дней работы 1)ф, фактическое среднесуточное рабочее время оборудования £ф (ч); фактический коэффициент сменности Хсмф, фактическое средне годовое число часов работы оборудования 7^, показатели вы полнения годового режима работы КТ (%) и использования обо рудования по времени Кч (%), коэффициент использования ка лендарного времени Кк.
После определения показателей использования оборудования сопоставляют плановые и фактические данные и делают заклю чение об использовании оборудования по времени.
Анализ использования оборудования по времени в целом по всему парку позволяет получать обобщающие показатели и про водить сравнительную оценку использования всего парка обору дования. При анализе используют следующие нормативные и фактические средние арифметически взвешенные показатели: среднесписочное обезличенное количество единиц оборудования, число дней и часов работы одной обезличенной единицы обору дования в году и в сутки, а также показатели выполнения годо вого режима, использования по времени и использования кален дарного времени одной обезличенной единицы оборудования.
Плановое число дней Dpo« и часов Тчои работы в году одной усредненной обезличенной единицы оборудования определяют по формулам
А»*= |
А>| ^ |
> |
i=\ |
iVcnM |
|
Acu = i N J v ~ |
, |
|
|
**rnu |
|
где NCi - среднесписочное число единиц оборудования i-й груп
пы; D?i - плановое число рабочих дней в году i-й группы обору
дования; NcnM- общее среднесписочное количество единиц обо
рудования в парке; Гч<- плановое число часов работы в году i-й
группы оборудования.
Фактическое число дней и часов работы в году одной усред ненной обезличенной единицы оборудования исчисляют по дан ным отчета.
После выявления усредненных показателей использования оборудования сопоставляют плановые и фактические показатели и делают заключение об использовании всего парка оборудова ния по времени.
Анализ выработки оборудования позволяет выявить выполне ние плановых норм выработки, а также сравнить выработку обо рудования предприятия со средней выработкой оборудования по нефтегазодобывающему обществу и сделать необходимые выводы.
Анализ себестоимости эксплуатации оборудования ведется на основании данных отчета о выполнении себестоимости эксплуа' тации оборудования по статьям прямых затрат. Недостаток та' кого анализа в том, что он не выявляет стоимость эксплуатации отдельных групп оборудования и каждой единицы оборудования в отдельности. Это может быть устранено организацией поста' тейного учета затрат по отдельным группам и каждой единице оборудования в отдельности, а также составлением отчетных калькуляций себестоимости их эксплуатации.
Предприятия, имеющие оборудование на балансе (владельцы оборудования) и получившие во временное пользование, долж' ны обеспечить его эффективную работу в соответствии с назна' чением при оптимальных затратах труда, топлива, электроэнер' гии, запасных частей, рабочих жидкостей, смазочных и других материалов за счет прогрессивной организации труда, применен ния передовых технологий, безопасных способов транспортиров
82
вания, качественного и своевременного технического обслужива ния и ремонта, а также обеспечения сохранности.
Расчет эффективности оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи в условиях рыночной экономики проводят на основе сёбестоимости единицы продукции, которая учитывается для определения прибыли от выполненных работ.
Сметные расценки на эксплуатацию оборудования включают следующие статьи затрат, руб/маш.-ч:
Смаш =*Л + Р + 2>+.? + Э + С + .Г+/7,
где А - амортизационные отчисления на полное восстановление; Р - затраты на выполнение всех видов ремонта, диагностирова ние и техническое обслуживание; Б - затраты на замену быстроизнашивающихся частей; 3 - зарплата рабочих, управляющих оборудованием (машинистов, водителей); Э - затраты на энерго носители; С - затраты на смазочные материалы; Г - затраты на рабочие и охлаждающие жидкости; П - затраты на перебазиров ку оборудования с одного объекта на другой, включая монтаж оборудования с выполнением пусконаладочных операций, демон таж (в случае необходимости), транспортировку и погрузочноразгрузочные операции.
Себестоимость единицы продукции определяется делением сметных расценок эксплуатации оборудования на производствен ную норму выработки, либо на часовую эксплуатационную про изводительность конкретного оборудования.
Для увеличения прибыли от эксплуатации оборудования се бестоимость единицы продукции должна стремиться к миниму му, что обеспечивается повышением часовой эксплуатационной производительности или сокращением эксплуатационных затрат. Расчеты показывают, что в составе эксплуатационных затрат са мую большую долю (40-60 %) составляют затраты на топливо. Далее по удельному весу в составе эксплуатационных затрат в зависимости от вида оборудования могут идти затраты на ре монт, диагностирование и техническое обслуживание, оплату труда операторов, машинистов и водителей или амортизацион ные отчисления.
Способы снижения затрат на ТО и ремонт в значительной мере определяются уровнем надежности оборудования и качест вом сервисных работ. Оплата труда является социально значи мым фактором, от которого зависят отчисления в фонды соци ального страхования и накладные расходы предприятия, поэтому эту статью нельзя рассматривать с точки зрения снижения экс плуатационных расходов. Амортизационные отчисления опреде ляются нормативами.
Глава 4
НАДЕЖНОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ И ЕЕ ИЗМЕНЕНИЕ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
4.1. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ
Надежность - свойство объекта сохранять во време ни в установленных пределах значения всех параметров, харак теризующих способность выполнять требуемые функции в за данных режимах и условиях применения, технического обслужи вания, хранения и транспортирования. При этом под объектом понимается предмет определенного целевого назначения (деталь, сборочная единица, машина).
Проблема надежности касается сферы проектирования, изго товления и эксплуатации машин.
При проектировании машины надежность закладывается в конструкцию и зависит от ее технологичности, применяемых ма териалов, методов защиты от различных вредных воздействий, приспособленности к ремонту и техническому обслуживанию (ТО), а также от многих других конструктивных особенностей.
При изготовлении машины надежность определяется качест вом изготовления деталей, а также сборки машины и ее сбороч ных единиц, методов испытания готовой продукции и других показателей технологического процесса.
При использовании машины надежность зависит от методов и условий эксплуатации, принятой стратегии технического обслу живания и ремонта (ТО и Р), режимов работы и других факто ров.
В процессе эксплуатации показатели надежности машин по степенно ухудшаются. Изучением закономерностей изменения показателей надежности различных объектов при эксплуатации занимается теория надежности.
Различают следующие виды технического состояния объек тов: исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособ ное, предельное.
Исправное состояние (исправность) состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно технической и (или) конструкторской (проектной) докумен тации.
Неисправное состояние (неисправность) - состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Работоспособное состояние (работоспособность) - состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризую щих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Неработоспособное состояние (неработоспособность) - со стояние объекта, при котором значение хотя бы одного парамет ра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Понятие о исправном состоянии шире, чем понятие о работо способном. Работоспособная машина в отличие от исправной удовлетворяет лишь требованиям нормативно-технической доку ментации, согласно которым обеспечивается нормальная работа при выполнении заданных функций. При этом машина может не удовлетворять ряду требований нормативно-технической доку ментации (например, требованиям, относящимся к внешнему ви ду). Иначе говоря, работоспособная машина может быть неис правной, однако ее дефекты не настолько существенны, чтобы нарушать нормальную работу.
Различают два случая неработоспособного состояния маши ны - устранимое и неустранимое. В первом случае работоспо собность машины может быть восстановлена выполнением ком плекса ремонтных работ, во втором это технически невозможно или экономически нецелесообразно.
Предельное состояние - состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозмож но или нецелесообразно. Переход объекта в предельное состоя ние влечет за собой временное или окончательное прекращение его применения по назначению.
В теории надежности все объекты делят на следующие клас сы: обслуживаемые и необслуживаемые, восстанавливаемые и ^восстанавливаемые, ремонтируемые и неремонтируемые.
Обслуживаемый объект - объект, для которого проведение технического обслуживания предусмотрено нормативно-техни ческой и (или) конструкторской (проектной) документацией.
Необслуживаемый объект - объект, для которого проведение технического обслуживания не предусмотрено нормативно-техни ческой и (или) конструкторской (проектной) документацией.
Ремонтируемый объект - объект, ремонт которого возможен и предусмотрен нормативно-технической, ремонтной и (или) кон структорской (проектной) документацией.
Неремонтируемый объект - объект, ремонт которого не воз можен или не предусмотрен нормативно-технической, ремонтной и (или) конструкторской (проектной) документацией.
Восстанавливаемый объект - объект, для которого в рассмат риваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния предусмотрено в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Невосстанавливаемый объект - объект для которого в рас сматриваемой ситуации проведение восстановления работоспо собного состояния не предусмотрено в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Для невосстанавливаемых объектов предельное состояние может быть двух видов. Первый вид совпадает с неработоспо собным состоянием. Второй вид обусловлен наработкой объек том назначенного ресурса. В этом случае переход невосстанавливаемого объекта в предельное состояние происходит еще в рабо тоспособном состоянии (до возникновения отказа). Последнее обусловлено тем обстоятельством, что, начиная с некоторого мо мента времени, дальнейшее применение по назначению еще ра ботоспособного объекта согласно определенным критериям ока зывается недопустимым в связи с опасностью или вредностью этого использования.
Для восстанавливаемых объектов выделяют также два вида предельных состояний. Первый вид обусловлен необходимостью отправки объекта в ремонт, т.е. временным прекращением его применения по назначению. Второй вид предельного состояния предполагает окончательное прекращение применения объекта по назначению в связи со списанием его с баланса.
Признак или совокупность признаков предельного состояния объекта устанавливаются нормативно-технической и (или) кон структорской (проектной) документацией. В зависимости от ус ловий эксплуатации для одного и того же объекта могут быть установлены два и более критериев предельного состояния-
Предельное состояние детали и сопряжения устанавливается по предельному отклонению параметра их технического состоя ния (зазору, натягу или размеру). Значения допустимых откло нений параметра технического состояния деталей и сопряжений оговариваются в нормативно-технической, ремонтной и (или) конструкторской (проектной) документации.
В процессе эксплуатации под действием различных факторов изменяются свойства объектов, что приводит к изменению их
86
состояния, т.е. к переходу от исправного к неисправному и от работоспособного к неработоспособному.
Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправ ного состояния объекта при сохранении работоспособного со стояния.
Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособ ного состояния объекта.
Критерий отказа - признак или совокупность признаков на рушения работоспособного состояния объекта, установленные нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией.
Причина отказа - явления, процессы и состояния, вызываю щие возникновение отказа объекта.
Восстанавливаемые объекты могут иметь более одного отказа. Примерами восстанавливаемых объектов могут служить насосы, запорная арматура, роторы, вертлюги, компрессоры, агрегаты для ремонта скважин и др.
Невосстанавливаемые объекты могут иметь только один от каз. После наступления предельного состояния они подлежат замене. Примерами невосстанавливамых объектов могут служить изношенные фрикционные накладки тормозов и муфт, пружины, подшипники качения и др.
Отказы классифицируют по различным признакам (табл. 4.1): конструкционный - отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и
(или) норм проектирования и конструирования; производственный - отказ, возникший по причине, связанной
с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном пред приятии;
эксплуатационный - отказ, возникающий по причине, связан ной с нарушением установленных правил и (или) условий экс плуатации;
внезапный - отказ, характеризующийся скачкообразным изме нением значений одного или нескольких основных параметров объекта;
постепенный - отказ, возникающий в результате постепенно го изменения значений одного или нескольких параметров объ екта;
сбой ~ самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора;
перемежающийся - многократно возникающий самоустра няющийся отказ одного и того характера;
явный - отказ, обнаруживаемый визуально или штатными ме-
Классификация отказов |
|
Классификационный признак |
Вид отказа |
Условия возникновения |
Возникший в нормальных и ненормальных |
Причины возникновения |
условиях |
Не связанный и связанный с разрушением |
|
Происхождение |
Конструктивный, производственный и экс |
Характер проявления |
плуатационный |
Внезапный, постепенный, явный, скрытый, |
|
Взаимосвязь отказов |
полный и частичный, перемежающийся |
Независимый и зависимый |
|
Последствия |
Опасный, безопасный, тяжелый и легкий |
Сложность устранения |
Простой и сложный |
Возможность прогнозирования |
Непрогнозируемый, прогнозируемый по на |
|
работке или по параметру |
тодами и средствами контроля и диагностирования при подго товке объекта к применению или в процессе его применения по назначению;
скрытый - отказ, не обнаруживаемый визуально или штат ными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики;
непрогнозируемый - отказ, который заранее нельзя предви деть;
прогнозируемый - отказ, который можно заранее предвидеть, например, по числу проработанных изделием часов или по изме нению одного или нескольких параметров изделия;
ресурсный - отказ, в результате которого объект достигает предельного состояния;
деградационный - отказ, обусловленный естественными про цессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при со блюдении всех установленных правил и (или) норм проектиро вания, изготовления и эксплуатации.
Отказы при эксплуатации сложных систем возникают в слу чайные моменты времени. Поскольку отказы устраняются, то в течение времени наблюдается их поток. Под потоком отказов понимается последовательность отказов, происходящих один за другим в случайные моменты времени. Вид потока отказов опре деляет аналитические зависимости между количественными ха рактеристиками надежности.
Показателем использования объекта по назначению является наработка.
Наработка - продолжительность или объем работы объекта. Наработка может измеряться в единицах времени, длины, объе ма, массы. Например, применительно к компрессорам она изме-
88
ряется часами их работы (мото-ч). Наработка автомобилей изме ряется километрами пробега (км).
В теории надежности рассматриваются следующие виды на работки объектов: наработка до отказа, наработка между отказа ми и ресурс.
Наработка до отказа - наработка объекта от начала его экс плуатации до возникновения первого отказа. Этот показатель рассматривается как для невосстанавливаемых, так и для восста навливаемых объектов.
Наработка до отказа является случайной величиной. Исчер пывающей характеристикой случайной величины является закон распределения, устанавливающий связь между возможными зна чениями случайной величины и соответствующими им вероятно стями. Закон распределения случайной величины обычно задает ся функцией распределения.
Если X - непрерывная случайная величина и х - произволь ное действительное число, то вероятность того, что X примет значение меньшее х, называется функцией распределения веро ятностей случайной величины X:
F(x) - #>(Х < х).
Производная от функции распределения (если она существу ет), называется плотностью распределения случайной величины и является другой формой задания закона распределения слу чайной величины:
Наиболее характерными при оценке надежности машин яв ляются следующие законы распределения наработки до отказа: экспоненциальное распределение, распределение Вейбулла, лога- рифмически-нормальное и нормальное распределения. Основные характеристики этих распределений приведены в табл. 4.2.
Наработка между отказами - наработка объекта от оконча ния восстановления его работоспособного состояния после отказа до возникновения следующего отказа. Она определяется объемом работы объекта от г-го до (г+1)-го отказа и рассматривается толь ко для восстанавливаемых объектов.
Ресурс - суммарная наработка объекта от начала его эксплуа тации или ее возобновления после ремонта до перехода в пре дельное состояние. Иначе говоря, ресурс представляет собой запас возможной наработки объекта. Он измеряется в тех же единицах, как и наработка.
Основные характеристики распределений наработки до отказа
Закон распределения
Экспоненциальное
Вейбулла
Лопцшфмнческн-нор- малытое
Нормальное
Плотность распределения |
График |
|
|
/(t) = Xe-u |
№ ‘i |
t
. , |
. 4 - 1 |
Г О * |
f( ty k. |
/ w a ( |
i ) |
|
|
t
№ ‘
*
/ |
V |
- |
. |
/
if-*Ÿ т * i
A |
. |
t
Для невосстанавливаемых объектов ресурс совпадает с про должительностью пребывания в работоспособном состоянии в режиме применения по назначению, если переход в предельное состояние обусловлен только возникновением отказа.
Различают средние доремонтяый, межремонтный, послеремонтный и полный ресурсы, а также назначенный ресурс.
М ереж тт т Л ресурс ~ ресурс, исчисляемый от начала экс-
W