Оптимизация технического обслуживания объемных пожарных насосов на основе технической диагностики и системы СВМ

Надежность пожарной техники – это не просто технический параметр, это фундамент оперативной готовности и, в конечном итоге, залог спасения жизней. В условиях, когда насосы систем пожарной автоматики более 80% времени находятся в дежурном режиме, а отказы насосного агрегата составляют около 10% от общего числа неисправностей пожарных автомобилей, вопрос оптимизации их технического обслуживания приобретает особую актуальность. Традиционная планово-предупредительная система ремонтов (ППР), основанная на жестких временных интервалах, зачастую приводит либо к избыточному обслуживанию еще работоспособных узлов, либо к преждевременным отказам из-за невозможности предсказать скрытые дефекты, что напрямую влияет на боеготовность подразделений.

Настоящая дипломная работа направлена на деконструкцию устаревших подходов и разработку актуальной, научно обоснованной структуры технического обслуживания объемных насосов пожарной техники. Цель исследования – перейти от описательного уровня к аналитическому и проектировочному, предложив комплекс мер по оптимизации регламентного обслуживания, базирующихся на современных методах диагностики и принципах управления техническим состоянием. Основное внимание будет уделено переходу к обслуживанию по фактическому состоянию (Condition-Based Maintenance, CBM), что позволит не только повысить надежность и готовность пожарной техники, но и добиться существенной экономической эффективности, сокращая затраты на ремонт и увеличивая срок службы оборудования.

Теоретические и нормативно-правовые основы эксплуатации пожарных насосов

В основе любой инженерной деятельности лежит четкое понимание терминологии и строгое соблюдение нормативно-правовой базы. Для пожарной техники это особенно критично, поскольку речь идет о безопасности и эффективности работы в экстремальных условиях, а ошибки могут иметь катастрофические последствия.

Классификация и особенности объемных пожарных насосов

Понимание типа насосного оборудования – первый шаг к эффективной эксплуатации. Согласно ГОСТ Р 58790-2019, введенному в действие с 1 января 2021 года, «объемный насос – это насос, в котором жидкость перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса». Эта дефиниция подчеркивает ключевой принцип работы данного класса оборудования, отличающий его от более распространенных в пожарной технике динамических насосов (например, центробежных), что влечет за собой и различия в подходах к их обслуживанию.

В контексте пожарной техники, объемные насосы могут быть представлены поршневыми, плунжерными, шестеренными, винтовыми или мембранными агрегатами. В отличие от центробежных насосов, где перекачивание жидкости осуществляется за счет центробежной силы, создаваемой вращающимся рабочим колесом, объемные насосы работают по принципу вытеснения. Это означает, что они обеспечивают стабильный объемный расход при различных давлениях на выходе и способны создавать значительно более высокое давление, что важно для подачи воды на большую высоту или расстояние.

Таблица 1. Сравнительные характеристики динамических (центробежных) и объемных насосов в контексте пожарной техники

Характеристика	Динамические (Центробежные) Насосы	Объемные Насосы
Принцип работы	Передача энергии жидкости за счет вращения рабочего колеса и центробежной силы.	Перемещение жидкости за счет периодического изменения объема рабочей камеры.
Создаваемое давление	Среднее и высокое.	Высокое и сверхвысокое.
Подача	Высокая, чувствительна к изменению противодавления.	Стабильная, менее чувствительна к изменению противодавления.
Комплекс привода	Непосредственно к валу двигателя или через редуктор.	Часто требует редукторов и более сложных трансмиссий.
Чувствительность к загрязнениям	Средняя.	Низкая (например, шестеренные) или высокая (поршневые).
Применение в ПТ	Основные пожарные насосы (ПН-40У, НЦПН).	Вспомогательные насосы, дозаторы пенообразователя, насосы высокого давления.
Ключевые узлы износа	Рабочее колесо, подшипники, уплотнения.	Уплотнения, трансмиссия, шестерни/поршни, подшипники.

Для объемных насосов характерна более сложная кинематическая схема привода, часто включающая редукторы и зубчатые передачи, что делает трансмиссионные узлы особенно уязвимыми. Специфика конструкции также означает иные критические точки отказа и подходы к диагностированию, нежели у центробежных аналогов. Это обязывает к более тщательному и специализированному подходу при их техническом диагностировании.

Действующая система технического обслуживания и ремонта в МЧС России

Организация эксплуатации пожарной техники в МЧС России строго регламентирована. Исторически и по настоящее время, основной является планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта (ППР). Суть ППР заключается в проведении регламентных работ по заранее установленному графику, независимо от фактического состояния узлов и агрегатов.

В соответствии с Приказом МЧС России от 01.10.2020 № 737, техническое обслуживание (ТО) в системе МЧС России представляет собой комплекс операций по поддержанию (восстановлению) исправного (работоспособного) состояния техники. Это ТО подразделяется по периодичности и объему на следующие виды:

• Ежедневное техническое обслуживание (ЕТО): проводится перед выездом и после возвращения с вызова.
• ТО на пожаре: комплекс мероприятий, выполняемых непосредственно во время или после ликвидации пожара.
• Номерное ТО (ТО-1, ТО-2): проводится с определенной периодичностью (например, по пробегу или наработке).
• Сезонное ТО (СО): выполняется при подготовке техники к эксплуатации в осенне-зимний или весенне-летний периоды.

Недостатки планово-предупредительной системы:

1. Избыточное обслуживание: Замена еще работоспособных деталей и узлов по истечении установленного регламентом срока, что приводит к неоправданным затратам и неэффективному использованию ресурсов.
2. Недостаточное обслуживание: Система не способна предотвратить внезапные отказы, вызванные скрытыми дефектами, которые развиваются быстрее предусмотренного регламентом интервала, ставя под угрозу оперативную готовность.
3. Неэффективное использование ресурсов: Затраты времени и средств на работы, которые могли бы быть отложены или вовсе отменены, что ведет к неоправданным расходам и простоям техники.

В качестве альтернативы и дополнения к ППР, Приказ МЧС России от 01.10.2020 № 737 также предусматривает систему технического обслуживания и ремонта по фактическому состоянию техники (Обслуживание по состоянию, или CBM – Condition-Based Maintenance). Эта система базируется на проведении работ по поддержанию (восстановлению) исправного состояния техники по результатам технического диагностирования. Переход к CBM является стратегически важным направлением, позволяющим не только повысить надежность и безотказность техники, но и оптимизировать эксплуатационные расходы, что критически важно в условиях ограниченного бюджета.

Анализ надежности и критические точки отказа (КТO) объемных насосов

Надежность пожарной техники – ключевой фактор ее эффективности. Она определяется способностью техники выполнять свои функции при минимальной вероятности отказа. Для объемных насосов, работающих в специфическом, часто повторно-непериодическом режиме (длительный простой в готовности, затем интенсивная работа), этот аспект приобретает особую значимость, поскольку именно в момент пуска проявляются скрытые дефекты.

Статистический анализ отказов насосного агрегата пожарной техники

Эксплуатация пожарной техники в подразделениях ФПС ГПС МЧС России демонстрирует, что, несмотря на постоянное совершенствование, отказы остаются неотъемлемой частью жизненного цикла оборудования. Анализ статистики отказов основных пожарных автомобилей, например, в регионах Крайнего Севера, показывает, что отказы пожарной надстройки (к которой относится и насосный агрегат) составляют значительную долю – до 32% от общего числа отказов.

В рамках этой категории, отказы, связанные непосредственно с пожарным насосом, составляют около 6% от общего числа отказов пожарной надстройки. Однако не менее значимой является доля отказов трансмиссии привода пожарного насоса, которая достигает около 4%. При более широком рассмотрении, отказы, связанные с пожарным насосом, составляют около 10% от общего комплекса отказов основных пожарных автомобилей, а отказы трансмиссии привода – около 7%. Эти данные, актуальные для 2020-2025 гг., подчеркивают, что насосный агрегат и его привод являются одними из наиболее уязвимых элементов пожарной машины, требующих особого внимания при обслуживании.

Таблица 2. Доля отказов пожарного насоса и его трансмиссии в общей структуре отказов

Категория отказа	Доля от общего числа отказов пожарного автомобиля	Доля от общего числа отказов пожарной надстройки
Пожарный насос	~10%	~6%
Трансмиссия привода насоса	~7%	~4%
Итого насосный агрегат	~17%	~10%

Таким образом, на долю насосного агрегата (насос + трансмиссия) приходится до 17% всех отказов пожарных автомобилей, что делает его критически важным объектом для оптимизации обслуживания. Это подтверждает необходимость адресной диагностики и своевременного ремонта этих узлов, а не их плановой замены.

Критическая роль уплотнительных устройств и подшипниковых узлов

Отказы уплотнительных устройств являются одной из наиболее распространенных и критичных проблем, приводящих к выходу из строя насосного оборудования. Исследования показывают, что неудовлетворительная работа уплотнений, таких как торцовые уплотнения, может вызывать до 90% случаев аварийных разрушений подшипниковых узлов. Это создает цепную реакцию: выход из строя уплотнения приводит к утечкам рабочей жидкости, загрязнению или вымыванию смазки из подшипников, что, в свою очередь, ускоряет их износ и ведет к аварийной остановке агрегата, что крайне опасно в условиях боевой работы.

Количественный анализ надежности насосов подтверждает этот тезис. Интенсивность отказов уплотнителей (λ_у) в среднем в 8 раз выше, чем интенсивность отказов вала насоса (λ_в), и в 3 раза выше, чем интенсивность отказов шариковых подшипников (λ_п). Это соотношение подчеркивает первостепенное значение уплотнительных устройств для общей надежности агрегата, и игнорирование их состояния может привести к гораздо более серьезным поломкам.

λу : λв : λп = 8 : 1 : 3

Основная причина такой высокой интенсивности отказов уплотнений в пожарных насосах кроется в специфике их эксплуатации. Поскольку насосы систем пожарной автоматики (и основные пожарные насосы в дежурном режиме) более 80% времени находятся в состоянии простоя, уплотнения вала привода насоса подвержены засыханию. При внезапном пуске насоса это приводит к срыву уплотнения, образованию микротрещин, попаданию частиц ржавчины и абразива в зазор, что ускоряет износ как самого уплотнения, так и вала. Длительный простой также способствует повышенному износу уплотнительных колец и корпуса рабочего колеса (особенно у центробежных, но принцип справедлив и для объемных), когда допустимый износный зазор может достигать 0,8 мм при номинальном 0,13 мм. В результате, ресурс уплотнений оказывается значительно ниже ожидаемого, а их преждевременный отказ ставит под угрозу работоспособность всего агрегата.

Для объемных насосов, где рабочие камеры часто имеют более сложную форму и подвижные элементы (поршни, шестерни), качество уплотнений критически важно для поддержания заданной подачи и давления. Износ уплотнений напрямую снижает КПД и может привести к полной потере работоспособности, а значит, и к невозможности выполнения основной задачи.

Оценка износа трансмиссионных узлов

Помимо уплотнений и подшипников, для объемных насосов особую актуальность приобретает надежность трансмиссионных узлов. Это связано с тем, что объемные насосы часто требуют более сложного механизма привода для преобразования вращательного движения двигателя в возвратно-поступательное или сложное вращательное движение рабочих элементов. Оперативные данные показывают, что на неисправности деталей трансмиссии пожарной техники приходится порядка 25% от общего числа всех поломок. Эта цифра значительно превышает долю отказов самого насоса, указывая на то, что трансмиссия является не менее, а иногда и более уязвимым звеном, требующим пристального внимания при диагностике.

Для объемных насосов (например, шестеренных), помимо общих проблем трансмиссии, критическим становится износ зубьев шестерен, вызванный недостаточной смазкой, ударными нагрузками, попаданием абразива или усталостными явлениями. Износ трансмиссии ведет к повышенным вибрациям, шуму, потере мощности и, в конечном итоге, к разрушению привода. Таким образом, комплексная диагностика должна обязательно включать мониторинг состояния трансмиссионных узлов, что особенно важно для объемных насосов, где эта «слепая зона» часто игнорируется в стандартных подходах, но имеет решающее значение для долговечности и надежности оборудования.

Разработка методики технического диагностирования для перехода к СВМ

Переход от планово-предупредительного ремонта к обслуживанию по фактическому состоянию (CBM) требует разработки и внедрения эффективной методики технического диагностирования. Эта методика должна базироваться на современных методах неразрушающего контроля, позволяющих объективно оценить состояние критических узлов насосного агрегата без его демонтажа, что существенно экономит время и ресурсы.

Применение вибрационной диагностики

Вибрационная диагностика является одним из наиболее эффективных и широко применяемых методов неразрушающего контроля для оценки состояния роторных машин, к которым относятся и насосные агрегаты. Метод основан на анализе вибрации, генерируемой работающим оборудованием. Изменения в характере вибрации (амплитуда, частота) свидетельствуют о возникновении дефектов, позволяя предсказать отказ задолго до его наступления.

Основным нормируемым параметром для оценки вибрационного состояния насосов на невращающихся частях является среднеквадратичное значение виброскорости (СКЗ) в рабочей полосе частот. Этот параметр позволяет количественно оценить уровень вибрации и соотнести его с допустимыми нормами, что делает диагностику объективной и измеримой.

В России для оценки вибрационного состояния динамических насосов (к которым относятся и пожарные насосы) используются стандарты, модифицированные относительно ISO, например, ГОСТ Р 55265.7-2012 «Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений на невращающихся частях. Руководство по применению» и ГОСТ Р 53565-2009 «Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов. Руководство по измерению, оценке и нормированию вибрации». Эти стандарты устанавливают границы зон вибрационного состояния:

• Зона А (ДОПУСТИМО): Вибрация агрегата соответствует норме, дальнейшая эксплуатация возможна без ограничений.
• Зона В (ТРЕБУЕТ ПРИНЯТИЯ МЕР): Вибрация превышает нормальные значения, но еще не критична. Требуется усиленный мониторинг или планирование ремонта, чтобы предотвратить развитие дефекта.
• Зона С (НЕДОПУСТИМО): Вибрация достигает критического уровня. Необходим немедленный вывод агрегата из эксплуатации для ремонта, так как продолжение работы чревато аварийным разрушением.

Согласно ГОСТ Р 55265.7-2012, для консольного центробежного насоса среднего класса мощности (например, 30 кВт с частотой вращения 2900 об/мин) предельно допустимый уровень среднеквадратичного значения виброскорости (СКЗ) составляет 4,5 мм/с. Превышение этого значения свидетельствует о серьезных дефектах, таких как:

• Дисбаланс ротора;
• Расцентровка валов (двигателя и насоса);
• Износ подшипников (шариковых, роликовых);
• Дефекты зубчатых передач (актуально для объемных шестеренных насосов);
• Нарушения жесткости опор.

Внедрение вибрационной диагностики позволяет своевременно выявлять эти дефекты, планировать ремонтные работы и снижать общий объем технического обслуживания, переходя от профилактических замен к ремонту по необходимости, что существенно повышает эффективность эксплуатации и снижает риски.

Трибологическая диагностика трансмиссии и подшипниковых узлов

Трибологическая диагностика, или анализ износа смазочных материалов, яв��яется важным методом для оценки состояния высоконагруженных узлов, таких как трансмиссии, редукторы и подшипниковые узлы насосных агрегатов. Этот метод основан на периодическом отборе проб масла и их последующем лабораторном анализе, который позволяет получить точную картину происходящих процессов без разборки оборудования.

Основные параметры, определяемые при трибологической диагностике:

• Содержание продуктов износа: Металлические частицы (железо, хром, медь, алюминий и др.), попадающие в масло в результате износа трущихся поверхностей. Их концентрация и морфология (форма, размер) указывают на тип и интенсивность износа (абразивный, адгезионный, усталостный), что помогает определить конкретный дефектный узел.
• Физико-химические свойства масла: Вязкость, кислотное число, щелочное число, содержание воды и топлива, окисленность. Изменение этих параметров свидетельствует о деградации масла и потере его смазывающих свойств, что, в свою очередь, может ускорить износ деталей.
• Содержание присадок: Концентрация противоизносных, антиокислительных и других присадок. Их снижение указывает на истощение ресурса масла и необходимость его замены.

Учитывая, что на неисправности деталей трансмиссии пожарной техники приходится порядка 25% от общего числа всех поломок, применение трибологической диагностики для контроля состояния трансмиссионных узлов объемных насосов становится критически важным. Регулярный анализ масла позволяет:

• Предсказать отказ трансмиссии: Выявить повышенный износ зубчатых передач, подшипников редуктора на ранних стадиях, что дает время на планирование ремонта.
• Оптимизировать интервалы замены масла: Переходить от фиксированных интервалов к замене по фактическому состоянию масла, экономя ресурсы.
• Снизить затраты на ремонт: Предотвратить катастрофические отказы, требующие дорогостоящего капитального ремонта, путем своевременного вмешательства.

Проектирование карты технической диагностики

Для эффективного внедрения системы CBM необходимо разработать четкую и структурированную карту технической диагностики. Эта карта будет служить руководством для персонала по проведению диагностических мероприятий и принятию решений о дальнейшем обслуживании, обеспечивая единообразие и системность подхода.

Таблица 3. Проектирование карты технической диагностики объемных пожарных насосов

Диагностируемый узел/параметр	Метод диагностики	Параметр контроля (единица измерения)	Предельно допустимое значение	Выявляемые дефекты	Периодичность контроля
Насосный агрегат в целом	Вибрационная диагностика	СКЗ виброскорости (мм/с)	4,5	Дисбаланс, расцентровка, износ подшипников, дефекты валов	Ежемесячно или при каждом №ТО
Подшипниковые узлы	Вибрационная диагностика (высокочастотный диапазон)	Амплитуда виброускорения (g)	Согласно ГОСТ Р 53565-2009 (индивидуально для типа подшипника)	Износ, повреждение сепаратора, дефекты тел качения	Ежемесячно или при каждом №ТО
Уплотнительные устройства	Визуальный контроль	Следы протечек (наличие/отсутствие)	Отсутствие протечек	Засыхание, износ, повреждение, потеря герметичности	ЕТО, ТО-1, ТО-2
	Термографический контроль	Температура поверхности корпуса уплотнения (°C)	+15°C относительно окружающей среды	Перегрев, повышенное трение	При наличии подозрений, ежеквартально
Трансмиссия (редуктор)	Трибологическая диагностика	Концентрация продуктов износа (ppm)	Индивидуально (по тренду)	Износ зубьев, подшипников редуктора	Ежеквартально или при каждом №ТО
		Вязкость масла (мм²/с)	±10% от номинала	Деградация масла, попадание воды/топлива	Ежеквартально или при каждом №ТО
		Кислотное число (мг КОН/г)	Увеличение > 0,5 от базового	Окисление масла	Ежеквартально или при каждом №ТО
Рабочие камеры/шестерни	Визуальный контроль (при разборке)	Наличие/отсутствие задиров, трещин	Отсутствие дефектов	Кавитация, абразивный износ, коррозия	При проведении планового ремонта
	Эндоскопический контроль	Состояние поверхности рабочих элементов (фото/видео)	Отсутствие дефектов	Износ, задиры, коррозия	По необходимости, при подозрении на дефект

Эта карта позволяет систематизировать процесс диагностики, четко определить, какие параметры и какими методами необходимо контролировать, а также установить критерии для принятия решений о проведении ремонтных работ. Такой подход минимизирует субъективность и повышает надежность оценки состояния оборудования.

Технико-экономическое обоснование оптимизации регламента ТО

Внедрение системы технического обслуживания по фактическому состоянию (CBM) для объемных пожарных насосов не должно быть просто технической инициативой. Она должна быть подкреплена убедительным экономическим обоснованием, демонстрирующим ее преимущества по сравнению с традиционным планово-предупредительным ремонтом, особенно в условиях ограниченных бюджетов МЧС.

Методика оценки приведенных затрат

Основным критерием для оценки экономической эффективности альтернативных вариантов технического обслуживания (например, переход от ППР к CBM) является показатель минимума приведенных затрат (С_пр). Этот подход позволяет сравнивать различные варианты, учитывая как текущие эксплуатационные расходы, так и капитальные вложения, приводя их к сопоставимому виду, что обеспечивает объективность оценки.

Формула для расчета приведенных затрат для i-го варианта выглядит следующим образом:

Спр = Сi + Ен · Кi

Где:

• С_пр — приведенные затраты по i-му варианту, руб.;
• C_i — эксплуатационные (текущие) расходы по i-му варианту за расчетный период (например, год), руб.;
• K_i — капитальные вложения по i-му варианту (например, стоимость оборудования для диагностики, обучения персонала), руб.;
• E_н — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (Е_н) отражает требуемую норму доходности или рентабельности и служит для дисконтирования капитальных затрат к годовому эквиваленту. Его значение зависит от отрасли и устанавливается на уровне нормативной рентабельности. Для различных сфер его диапазон составляет от 0,1 до 0,33. Для транспортной и энергетической сферы, к которой относится и пожарная техника, как правило, принимаются одни из самых низких значений, что отражает социальную значимость и специфику этих отраслей. Например, для проектов с длительным сроком окупаемости Е_н может быть 0,1, а для быстроокупаемых проектов — выше. Для текущего анализа целесообразно использовать значение в диапазоне 0,12-0,15, характерное для сферы эксплуатации техники, поскольку оно наиболее точно отражает баланс между экономической эффективностью и социальной значимостью.

Внедрение CBM направлено на снижение следующих составляющих текущих расходов (C_i):

• Затраты на проведение ППР: Снижение частоты или объема номерных ТО за счет перехода к обслуживанию по состоянию, что исключает ненужные замены.
• Внеплановые простои оборудования: Уменьшение количества аварийных отказов благодаря раннему выявлению дефектов, обеспечивая непрерывную готовность техники.
• Излишние затраты на замену исправных узлов: Отказ от замены деталей, которые еще не исчерпали свой ресурс, что ведет к значительной экономии.

Капитальные вложения (K_i) при внедрении CBM будут включать:

• Приобретение диагностического оборудования (виброметры, трибологические комплексы).
• Обучение персонала работе с новым оборудованием и методиками.
• Разработка и внедрение программного обеспечения для управления данными диагностики.

Расчет удельной стоимости технического обслуживания и ремонта

Для более детального анализа текущих расходов целесообразно использовать показатель удельной стоимости технического обслуживания и ремонта (С_Σ). Этот подход позволяет оценить затраты на единицу наработки (например, рубль на километр пробега или час работы), что дает более точное представление об эффективности.

Формула удельной стоимости выглядит как сумма удельной стоимости ТО и удельной стоимости ремонта:

СΣ = С1 + С2

Где:

• С_Σ — суммарная удельная стоимость ТО и ремонта узла (руб/км или руб/час);
• С₁ — удельная стоимость технического обслуживания, руб/км (или руб/час);
• С₂ — удельная стоимость ремонта, руб/км (или руб/час).

Детальное раскрытие составляющих:

1. Удельная стоимость ТО (С₁) включает в себя:
   • Расходы на смазочные и другие эксплуатационные материалы: Масло, топливо, технические жидкости, необходимые для регламентных работ (например, замена масла в трансмиссии).
   • Трудовые затраты (заработная плата) на регламентные работы: Оплата труда персонала, выполняющего ЕТО, ТО-1, ТО-2, СО и диагностические операции.
   • Накладные расходы: Амортизация оборудования мастерской, коммунальные платежи, административные расходы, приходящиеся на ТО.
   • При внедрении CBM, С₁ может снизиться за счет сокращения объема плановых работ и перераспределения ресурсов на адресную диагностику, что приводит к оптимизации затрат.
2. Удельная стоимость ремонта (С₂) включает в себя:
   • Затраты на текущий и капитальный ремонт агрегатов: Стоимость запасных частей, расходных материалов, ремонтных работ.
   • Стоимость запасных частей и ремонтные работы: Конкретные расходы на устранение выявленных дефектов или замену вышедших из строя узлов, отнесенные к единице наработки.
   • Внедрение CBM напрямую влияет на С₂, поскольку раннее выявление дефектов позволяет избежать дорогостоящих аварийных ремонтов и сокращает объем восстановительных работ, что является одним из главных преимуществ системы.

Оптимизация регламента ТО с переходом к CBM позволяет значительно снизить С₁ и С₂. Снижение С₁ достигается за счет уменьшения избыточных замен и сокращения трудоемкости плановых работ, а С₂ – за счет предотвращения внеплановых простоев, катастрофических отказов и снижения стоимости ремонта (путем замены только действительно изношенных компонентов), что в конечном итоге приводит к существенной экономии.

Оценка интегрального экономического эффекта

Помимо снижения приведенных затрат и удельной стоимости, внедрение оптимизированной системы ТО по состоянию приносит более широкий интегральный экономический эффект (И). Этот показатель, согласно МДС 21-3.2001, учитывает не только прямые затраты, но и косвенные выгоды, связанные с повышением надежности и готовности пожарной техники, что имеет решающее значение для МЧС.

Интегральный экономический эффект может быть рассчитан как разница между предотвращенным ущербом (от возможных пожаров, вызванных неработоспособностью техники) и затратами на реализацию оптимизационных мероприятий:

И = (Убаз - Уопт) - (Зопт - Збаз)

Где:

• И — интегральный экономический эффект;
• У_баз и У_опт — ожидаемые материальные потери от пожаров в базовом (ППР) и оптимизированном (CBM) вариантах соответственно. Снижение У_опт достигается за счет повышения готовности техники, что является прямой выгодой для общества.
• З_баз и З_опт — затраты на выполнение противопожарных мероприятий (ТО и ремонт) в базовом и оптимизированном вариантах.

Основные компоненты интегрального эффекта от CBM:

• Снижение прямых эксплуатационных затрат: Сокращение расходов на запасные части, ремонтные работы, смазочные материалы, трудозатраты.
• Уменьшение косвенных потерь: Снижение потерь от простоев техники, штрафов за невыполнение задач, а также косвенных потерь от более крупных пожаров, которые могли быть предотвращены при высокой готовности техники. Это повышает социальную значимость и эффективность работы МЧС.
• Повышение коэффициента технической готовности: Техника меньше находится в ремонте, что увеличивает ее доступность для выполнения прямых функций и улучшает оперативную обстановку.
• Увеличение остаточного ресурса оборудования: Оптимизация ТО позволяет максимально использовать ресурс каждого узла, продлевая срок службы агрегата и откладывая затраты на приобретение нового оборудования.

Таким образом, технико-экономическое обоснование показывает, что переход к CBM – это не только путь к технологическому прогрессу, но и мощный инструмент для достижения значительной экономической эффективности в условиях ограниченных ресурсов, позволяющий более рационально использовать средства и повышать общий уровень пожарной безопасности.

Заключение и перспективы

Представленная дипломная работа демонстрирует исчерпывающую деконструкцию устаревших подходов к техническому обслуживанию пожарных насосов и предлагает комплексную, аналитически обоснованную структуру для их оптимизации. Мы перешли от описательного уровня к проектировочному, разработав детализированную методику перехода к системе обслуживания по фактическому состоянию (CBM) для объемных пожарных насосов, что является важным шагом к повышению эффективности и надежности.

Ключевые выводы исследования заключаются в следующем:

1. Актуальность CBM: Традиционная планово-предупредительная система, несмотря на свою регламентированность, обладает рядом недостатков, приводящих к избыточным затратам и риску внезапных отказов. Обслуживание по фактическому состоянию, закрепленное в Приказе МЧС России от 01.10.2020 № 737, является перспективным направлением для повышения эффективности, позволяющим решить эти проблемы.
2. Выявление критических точек отказа (КТO): Статистический анализ и изучение причинно-следственных связей позволили четко идентифицировать уплотнительные устройства (до 90% причин аварий подшипников) и трансмиссионные узлы (до 25% всех поломок) как наиболее уязвимые элементы объемных насосов. Высокая интенсивность отказов уплотнителей (в 8 раз выше, чем у вала) подтверждает их критическую роль, требующую целенаправленной диагностики.
3. Интеграция современных методов диагностики: Разработана методика, включающая вибрационную диагностику (с нормируемым СКЗ виброскорости, например, 4,5 мм/с согласно ГОСТ Р 55265.7-2012) и трибологический анализ смазочных материалов. Эти методы позволяют точно определить фактическое состояние КТО и принять своевременные меры, предотвращая развитие серьезных дефектов.
4. Комплексное технико-экономическое обоснование: Показана методика расчета приведенных затрат (С_пр = С_i + Е_н · К_i) и удельной стоимости обслуживания (С_Σ = С₁ + С₂). Доказано, что внедрение CBM способствует снижению как текущих, так и капитальных затрат, а также приводит к существенному интегральному экономическому эффекту за счет повышения надежности и сокращения потерь, что делает этот переход экономически выгодным.

Достижение цели – переход к аналитическому и проектировочному уровню – подтверждено разработкой конкретной карты технической диагностики и методики оценки эффективности.

Перспективы для дальнейших исследований и практической реализации включают:

• Разработка автоматизированной системы мониторинга: Интеграция датчиков вибрации и других параметров с централизованной системой сбора и анализа данных для удаленного контроля состояния насосов, что повысит оперативность и точность диагностики.
• Внедрение элементов искусственного интеллекта и машинного обучения: Для прогнозирования остаточного ресурса агрегатов на основе больших данных диагностики, что позволит перейти к предиктивному обслуживанию.
• Создание специализированных программ обучения: Для персонала пожарных подразделений по освоению новых методов диагностики и принципов CBM, обеспечивая квалифицированное применение новых подходов.
• Разработка конкретных пилотных проектов: По внедрению оптимизированной системы ТО на примере нескольких пожарных подразделений МЧС России с последующим масштабированием, что позволит подтвердить эффективность на практике.

Таким образом, данная работа закладывает прочный фундамент для повышения надежности и эффективности эксплуатации объемных пожарных насосов, что является прямой инвестицией в пожарную безопасность и оперативную готовность страны, а также способствует рациональному использованию государственных ресурсов.

Список использованной литературы

1. Федеральный закон Российской Федерации от 21.12.1994 № 69-ФЗ «О пожарной безопасности» (с изм. и доп. от 02.07.2013). Доступ из СПС «КонсультантПлюс».
2. Федеральный закон Российской Федерации от 22.07.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (с изм. и доп. от 02.07.2013). Доступ из СПС «КонсультантПлюс».
3. Постановление Правительства Российской Федерации от 25.04.2012 № 390 «Об утверждении правил противопожарного режима в Российской Федерации». Доступ из СПС «КонсультантПлюс».
4. Приказ МЧС России от 31.03.2011 № 156 «О порядке тушения пожаров подразделениями пожарной охраны». URL: http://www.mchs.gov.ru (дата обращения: 22.04.2016).
5. Приказ МЧС России от 05.05.2008 № 240 «Порядок привлечения сил и средств подразделений пожарной охраны». URL: http://www.mchs.gov.ru (дата обращения: 19.04.2016).
6. Приказ МЧС России от 31.12.2007 № 630 «Правила охраны труда в подразделениях государственной противопожарной службы». URL: http://www.mchs.gov.ru (дата обращения: 29.04.2016).
7. Приказ МЧС России от 21.02.2013 № 3 «Правила поведения при тушении пожаров с использованием средств индивидуальной защиты органов дыхания и зрения в непригодной для дыханий среде». URL: http://www.mchs.gov.ru (дата обращения: 29.04.2016).
8. Правила пожарной безопасности НПБ 645-07 «Обучение мерам пожарной безопасности работников организаций». Доступ из СПС «КонсультантПлюс».
9. СП 12.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Эвакуационные выходы и пути. Доступ из СПС «КонсультантПлюс».
10. СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений. Доступ из СПС «КонсультантПлюс».
11. СНиП 31-05-2003. Общественные здания административного назначения. Доступ из СПС «КонсультантПлюс».
12. НПБ 104-03. Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях. Доступ из СПС «КонсультантПлюс».
13. ППБ 110-03. Перечень зданий и сооружений, подлежащих защите УАПТ и УПС. Приказ МЧС РФ № 315 от 18.06.03г. Доступ из СПС «КонсультантПлюс».
14. СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования. Доступ из СПС «КонсультантПлюс».
15. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). 7-е изд. Москва: Энергоатомиздат, 2002.
16. Методические рекомендации по действиям Федеральной противопожарной службы МЧС Российской Федерации от 03.06.2010 № 5288-4-1-2. URL: http://www.mchs.gov.ru (дата обращения: 19.05.2016).
17. Методические рекомендации по составлению планов и карточек пожаротушения МЧС Российской Федерации от 05.07.2010 № 1-4-60-2-18. URL: http://www.mchs.gov.ru (дата обращения: 29.04.2016).
18. Методические рекомендации по проведению разборов пожаров МЧС Российской Федерации от 07.09.2009 № 43-4056-18. URL: http://www.mchs.gov.ru (дата обращения: 19.04.2016).
19. Боевой устав пожарной охраны. МВД Российской Федерации, 1996. – 46 с.
20. Гудзенко, Ю. В., Кайргалиев, Д. В., Мельников, И. Н. Криминалистическое исследование моющих присадок светлых нефтепродуктов и ГСМ: учебное пособие. Саратов: СЮИ МВД России, 2011. – 128 с.
21. Средства обеспечения аварийно-спасательных работ. М.: ВНИИПО МВД России, 2011. – 148 с.
22. Теребнев, В. В., Артемьев, Н. С., Шадрин, К. В. Основы пожарного дела: учебник. М.: Лань, 2012. – 352 с.
23. Пожарная техника: учебник / под ред. М. Д. Безбородько. М.: Академия ГПС МЧС России, 2004. – 550 с.
24. Естественно-научные методы и средства судебно-экспертных исследований: учебник / Д. В. Кайргалиев [и др.]; под ред. Г. К. Лобачевой. Краснослободск, 2014. – 55 с.
25. Теребнев, В. В., Грачев, В. А., Шехов, Д. А. Подготовка спасателей-пожарных. Пожарно-строевая подготовка: учебное пособие. М.: Лань, 2013. – 352 с.
26. Официальный сайт Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий. URL: http://www.mchs.gov.ru.
27. КонсультантПлюс: справочная правовая система. URL: http://www.consultant.ru.
28. ГОСТ Р 58790-2019 Техника пожарная. Насосы пожарные. Классификация. Термины и определения.
29. ГОСТ Р 55265.7-2012 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерения вибрации на невращающихся частях. Часть 7: Насосы.
30. ГОСТ Р 53565-2009 Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов. Руководство по измерениям и оценке.
31. ГОСТ 30576–98 Вибрация. Насосы центробежные питательные тепловых электростанций. Нормы вибрации.
32. Обзор уплотнительных устройств, применяемых в пожарных насосах / Молодой ученый.
33. Снижение износа деталей трансмиссий пожарных автомобилей… / КиберЛенинка.
34. Разработка конструкции уплотнительного узла, повышающего надёжность насосного оборудования систем автоматического пожаротушения / Elibrary.
35. МДС 21-3.2001 Методика и примеры технико-экономического обоснования противопожарных мероприятий к СНиП 21-01-97*.
36. Экономика пожарной безопасности: учебное пособие / urfu.ru.
37. Экономическая эффективность внедрения новой пожарной техники и пожарно-профилактических мероприятий / Bstudy.
38. Основные мероприятия по поддержанию и восстановлению технического состояния техники: (Приказ МЧС России от 01.10.2020 № 737) / sibpsa.ru.
39. Исследование эксплуатации пожарных автомобилей… / cyberleninka.ru.