[03-2024] Комплексная автоматизация процессов подготовки песка в условиях сервисного локомотивного депо
 

Комплексная автоматизация процессов подготовки песка в условиях сервисного локомотивного депо

Д.А. БЕСПАЛОВ, инженер по оборудованию,
B. Т. МАВЛЮТОВ, главный технолог,
А.Ю. БЕСПАЛОВА, инженер-теплотехник,
C. В. ЛАЗАРЕВА, машинист пескоподающей установки, ГК «ЛокоТех», ООО «ЛокоТех-Сервис», филиал «Свердловский», сервисное локомотивное депо Югра

В настоящее время процесс подготовки песка требует значительных временных, трудовых и финансовых затрат — это важнейший и затратоемкий ресурс локомотивного хозяйства наряду с топливом и электроэнергией.
Поэтому специалисты локомотивного хозяйства достаточно плотно занимаются проработкой методов комплексной механизации при условии обязательной автоматизации процесса подготовки песка в условиях сервисных локомотивных депо (СЛД). Необходимо учесть, что поиск путей уменьшения затрат является весьма важной задачей. При внедрении того или иного решения мы всегда приводим достаточно подробное технико-экономическое обоснование, которое является весьма интересной и существенной частью каждого решения.


Во время проработки методов комплексной механизации и автоматизации сушки песка решается ряд основных задач. При их решении необходимо:

• разработать методы автоматизации процесса подготовки песка;
• предложить решения для снижения трудоемкости рабочего процесса;
• оптимизировать затраты на производство;
• изложить методы улучшения условий труда машинистов пескоподающей установки;
• описать варианты оптимизации штата и численности обслуживающих сотрудников;
• рассмотреть варианты улучшения эргономики инфраструктуры;
• привести предложения по устранению негативных факторов, влияющих на окружающую среду и здоровье человека.

Для выявления проблем и поиска их решений в команду специалистов были собраны люди, задействованные в процессе подготовки песка: инженер по оборудованию, инженер-теплотехник, машинист пескоподающей установки и главный технолог. Также в процессе работы принимались предложения и жалобы от мастеров, инженеров и рабочих. Кроме того, инженер по оборудованию является ответственным работником за рационализацию, бережливое производство, инструменты и средства малой механизации.


Компанией была поставлена задача, чтобы техническое перевооружение затрагивало все локомотивное хозяйство, находящееся под управлением ГК «ЛокоТех». Необходимо отметить, что ЛокоТех включает в себя 86 депо по всей стране с разной степенью оснащенности, объемами производства, климатическими условиями и подведенными коммуникациями. Исходя из этого, было предложено множество возможных решений. Из них выделены наиболее эффективные с наименьшими затратами. Также стоит задача провести ревизию пескохозяйства во всех депо по следующим пунктам:

• наличие на складе автоматической лебедки, способной поднимать сырой песок со склада, высыпать его на вибрационную решетку над питателем и возвращаться за новой партией песка без участия персонала;
• наличие автоматической системы пополнения бункеров на крыше пункта технического обслуживания локомотивов, способной при помощи объемных датчиков и соленоидных электромагнитных клапанов поддерживать максимальный уровень песка в бункерах;
• отсутствие утечек песка из пескопровода, в том числе путем просыпания песка на крышу здания депо;
• состояние пескопровода: длина, наличие заплаток или свищей.

По результатам ревизионной проверки локомотивные депо оснащаются частью или всеми перечисленными системами, либо уже имеющиеся производственные мощности дооборудуются до необходимой степени автоматизации и механизации.
Сам проект технического перевооружения предполагает две концепции:

• план-минимум, который является наиболее оптимальным при условии минимальных вложений и который предполагается к реализации в каждом депо. План включает оснащение склада сырого песка автоматической лебедкой, централизованую закупку и поставку труб НКТ после нефтедобычи и установку датчиков для автоматического пополнения бункеров пункта технического обслуживания локомотивов (ПТОЛ);
• план-максимум, который является наиболее эффективным с точки зрения производства, но требует больших финансовых вложений. Включает в себя установку повышенного пути, проходящего через склад сырого песка, замену пескопровода на закрытый конвейер, замену барабанной сушки на установку сушки кипящего слоя, установку автоматической лебедки и датчиков в бункеры ПТОЛ.
• Новая система загрузки сырого песка реализуется следующим образом. При помощи системы металлических канатов по полу склада сырого песка в скрепер набирается песок, затем скрепер поднимается по наклонной поверхности, в верхней точке переворачиваясь, пересыпает песок в питатель, затем возвращается за новой порцией песка. Необходимое тяговое усилие обеспечивается специальной лебедкой с электрическим приводом.

При автоматизации системы загрузки песка с помощью скреперной лебедки необходимо учесть затраты на саму лебедку, а это 300 тыс. руб., трудозатраты на обслуживание лебедки 4 тыс. руб. в год на ремонт и обслуживание штатным персоналом. Также требуются материалы для обслуживания, в основном, это трос, смазка для троса, замена подшипников и электроаппаратов. В общей сумме материалов на 50 тыс. руб. в год. Таким образом, общая сумма за первый отчетный год каждого случая реализации проекта составляет 354 тыс. руб.
Рассматриваемая система загрузки представляет альтернативу использования мостового крана для загрузки сырого песка в питатель. Использование в этом качестве скреперной лебедки позволит сэкономить только на приобретении и установке мостового крана порядка 600 тыс. руб., на фонде оплаты труда рабочих, осуществляющих маневры краном — 1080 человеко-часов в год, на общую сумму порядка 463 тыс. руб.
Также получается сэкономить фонд оплаты труда (ФОТ) участка по обслуживанию оборудования, так как кран более сложен по конструкции, требует больше времени на обслуживание и текущий ремонт — 50 человеко-часов в год, на общую сумму порядка 25 тыс. руб.
Материал на общую сумму 60 тыс. руб. для обслуживания крана включает в себя такие позиции, как трос, смазка, подшипники, пульт управления, электрокабельная продукция.
Итоговая сумма экономии составит от 1,148 млн руб. при каждом случае внедрения скреперно-лебедочной системы по сравнению с краном мостового типа.
Для перемещения готового песка с позиции сушки в емкости для хранения готовой продукции, а также на место экипировки песком локомотивов необходим пескопровод. Перемещение производится по металлическим трубам самотеком или при помощи направленного потока воздуха под давлением. Абразивный эффект при прохождении песка в трубе ведет к истончению стенок трубы и быстрому износу, что вызывает необходимость их частой замены или ремонта.
Особенно часто мы наблюдаем такое явление в местах изгибов трубопровода. Интенсивность износа в таких местах также наблюдается максимальная. Дополнительные трудности создает тот факт, что пескопровод находится на высоте, и для работы с ним каждый раз требуется привлечение спецтранспорта для подъема персонала и материалов.
Пескопроводы, которым давно не проводили капитальный ремонт, целесообразно целиком заменить.
Как уже упоминалось выше, при перемещении песка по песко-проводу обычные трубы из-за высокой скорости и твердости песка быстро истираются и их требуется постоянно частично выменивать и подваривать. Для уменьшения последствий от абразивного эффекта предполагается использовать трубы из легированной стали с износостойкостью в 3 — 4 раза больше.
Эффективное инновационное развитие невозможно без применения современных материалов — внедрение труб из легированных сталей даст ощутимый технико-экономический и технологический эффект.
Для кратного усиления экономического эффекта возможно приобретать трубы после нефтедобычи. Они толстостенные, имеют большой запас прочности. После использования высокопрочных и дорогих труб на месторождениях их списывают и реализуют по цене, близкой к цене металлолома.
Для уменьшения затрат на закупку большого объема толстостенных труб закупать насосно-компрессорные трубы после нефтедобычи, бывшие в эксплуатации, целесообразно централизованно оптом. Данные трубы имеют многократный запас прочности и реализуются по значительно более низкой цене относительно новых труб. Это происходит из-за высоких требований к прочности при нефтедобыче из-за большой глубины бурения и вязкости нефти.
При каждом заключении договора на поставку или ремонт проводятся тендер и множество согласований. Учитывая, что низкие объемы и высокие требования к поставщикам при согласовании отпугивают контрагентов, цена при этом кратно увеличивается. Централизованная поставка помимо того, что позволит сэкономить благодаря объемам, сократит трудовые затраты на договорную работу при закупке малыми партиями в каждом отдельном депо.
Интерес представляет технико-экономическое обоснование.
Использование насосно-компрессорных труб после нефтедобычи при их централизованной закупке позволит значительно сэкономить, особенно в достаточно долгой перспективе.
Изначальные затраты на закупку 1000 м труб на пескопровод в депо по оптовой цене в 341 руб. за метр составят порядка 341 тыс. руб. Единоразовые затраты на ФОТ при замене всего пескопровода составят 60 человеко-часов, где основные работники — сварщики, на общую сумму порядка 36 тыс. руб.
Единоразовые затраты на привлечение стороннего спецтранспорта (автовышки) составляют порядка 40 ч на общую стоимость 100 тыс. руб.

Экономия за год составляет 160 тыс. руб. В структуру этой суммы входит уже упомянутая работа спецтранспорта в 100 тыс. руб., ФОТ на периодические ремонты при затратах времени в 30 человеко-часов — 18 тыс. руб., также ежегодно изнашивается и подлежит замене не менее 60 погонных метров труб суммарной стоимостью от 42 тыс. руб.
Комплексное внедрение гибких производственных систем повышает общетехнологический уровень сервиса. Так, установка рукавов под каждую серию локомотивов (рис. 1) в количестве, равном количеству горловин, с учетом их различного расположения, не только увеличивает производительность, но и снижает себестоимость, приводит к существенной экономии благодаря уменьшению абразивного действия на сгибах.
Одним из важных этапов автоматизации является установка датчиков уровня инертных сыпучих материалов, которая служит для получения информации о количестве песка, оставшегося в бункере на крыше ПТОЛ и засыпанного в бункер локомотива. Это позволяет исключить необходимость визуального контроля уровня песка. При снижении уровня песка в бункерах ниже определенной точки подается сигнал для автоматической подачи напряжения управления на электропневматические вентили, открывающие подачу песка и прекращающие ее после заполнения бункеров.
При установке системы автоматического пополнения бункеров для песка с применением объемных датчиков и соленоидных клапанов, совместно с установкой внутри ПТОЛ дюритовых рукавов под засыпные отверстия для каждой серии локомотивов затраты на закупку материалов составляют порядка 50 тыс. руб. Затраты на ФОТ работников участка по ремонту оборудования составят 10 человекочасов, на общую сумму порядка 5 тыс. руб.
При отсутствии подобной системы работнику ПТОЛ необходимо визуально контролировать уровень песка в бункерах путем подъема на крышу здания. При затрачивании в среднем 1 часа в день, в год складывается 365 человеко-часов, на общую сумму порядка 156 тыс. руб.
Кроме того, при визуальном контроле уровня песка периодически происходит переполнение бункера с высыпанием части песка на крышу ПТОЛ, что добавляет дополнительные затраты на уборку и компенсации утраты песка — 130 нормо-часов на общую сумму порядка 18 тыс. руб.
При использовании одних и тех же дюритовых рукавов для разных серий локомотивов количество сгибов рукавов возрастает — это способствует большему трению и повышенному износу. В год на восстановление рукавов тратится порядка 20 пог. м с рыночной ценой в 800 руб. за метр на общую сумму 16 тыс. руб.
Таким образом, достигается общая сумма экономии 190 тыс. руб. за год при каждом внедрении.
При работе мы также обращаем внимание на то, как организована подача сырого песка в полувагонах по тракционным путям к месту выгрузки.

В целях уменьшения времени ожидания локомотива для выполнения маневровой работы наиболее эффективно задействовать локомотив из числа ожидающих обслуживания вместе с локомотивной бригадой, работающей на экипировке.
Выгрузка сырого песка из вагонов в настоящее время осуществляется краном на железнодорожном ходу. Также такие краны используются для расчистки территории от снега, металлолома и прочих промотходов, а при смене рабочего оборудования — также для выполнения погрузочно-разгрузочных, монтажно-демонтажных работ технологического, линейного и другого оборудования.
При работе над совершенствованием данного процесса наша команда нашла весьма интересный метод инновационного развития. Оказалось, что большой эффект приносит общение с молодежными группами железнодорожников из других хозяйств. Так, обмен опытом с Дирекцией по управлению терминально-складским комплексом (М) подсказал нам, что в механизированных дистанциях нашли действительно эффективный способ выполнения таких операций.

Для выгрузки песка без привлечения для операции разгрузки крана на железнодорожном ходу эффективным, но достаточно затратным вариантом является использование железнодорожного повышенного пути. В таком случае выгрузка будет происходить во время выставления вагонов с песком на склад сырого песка, оборудованного вентиляцией, без необходимости дальнейшей передислокации песка. Строительство повышенного пути через склад сырого песка позволит исключить влияние атмосферных факторов.
Также при общении с Дирекцией М наша команда разузнала о другом применяемом для разгрузки сыпучих грузов оборудовании — вагоноопрокидывателях. При их применении отсутствует необходимость в использовании нижних разгрузочных люков полувагонов. Однако такие подъемно-транспортные машины для нашего хозяйства пока оказались слишком дороги. Остается избегать отправки в адрес локомотивных депо инертных грузов в полувагонах с глухим дном.
Альтернативным вариантом пескопровода может послужить закрытая конвейерная лента. Ее использование исключит прорывы песка на поворотах из-за уменьшения скорости частиц. При уменьшении расстояния между пескосушилкой, складом сухого песка и бункерами возможно использование конвейерных лент вместо пневматического пескопровода.
Технологии кипящего слоя обеспечивают принципиально новый, значительно более высокий, уровень класса энергоэффективности. Они все больше находят применение как при работе с инертными, так и горючими эксплуатационными материалами. Установка сушки кипящего слоя показана на рис. 2. Сушка по тех
нологическому циклу кипящего слоя менее энергозатратна, чем при использовании барабанной печи, и имеет меньшие габариты системы пылеочистки.
Благодаря низкой скорости система пылеочистки работает более эффективно. На рис. 3 представлены циклоны, которые наиболее эффективно очищают большие объемы воздуха, загрязненного песком. Песчинки отделяются под действием центробежной силы и ссыпаются в емкость, а чистый воздух возвращается в помещение.
Общий экономический эффект рассчитывается как интегральная сумма от составляющих в каждом конкретном случае внедрения. Так, для плана-минимум, в условиях локомотивного депо Югра филиала «Свердловский», т.е. от использования автоматической лебедки, датчиков в бункерах ПТОЛ и поставки толстостенных труб после нефтедобычи, эта величина определяется как разница интегральных значений от полученного эффекта в 1498 тыс. руб. и затратной части в 886 тыс. руб. (составляющие — см. выше). Таким образом, мы получили, что проект при минимальном уровне внедрения только по одному депо приносит прибыль 612 тыс. руб., что было высоко оценено руководством Компании.

В заключение можно сделать вывод, состоящий в том, что оборудование локомотивного хозяйства требует коренной модернизации. Это необходимо для увеличения эффективности, повышения до современного уровня качества как технической, так и производственной эксплуатации локомотивов.