橋式起重機大車啃軌
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1、評審論文 橋式起重機大車啃軌現(xiàn)象分析及措施 王洪 (新鋼釩股份有限公司維檢中心) 摘要: 大車在運行中出現(xiàn)啃軌,這是常見的也是很嚴(yán)重的問題,啃軌的原因 有許多,本文從橋式起重機啃軌的判定條件、啃軌的原因分析、啃軌造成的不良 后果等進行了綜合論述。針對新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機啃軌的原因,結(jié)合生產(chǎn) 實際情況, 進行了全面調(diào)查,對車輪及軌道等因素進行了取證分析,在綜合分析 的基礎(chǔ)上,對起重機啃軌的主要問題提出了整改措施,并應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中,取 得了較好的效果,具有較好的推廣價值。 關(guān)鍵詞: 橋式起重機 大車 軌道 車輪 啃軌 1 問題的提出 新鋼釩煉鋼廠目前有 76 臺橋式起
2、重機在線使用, 其中 200 噸及以 上噸位的橋式起重機擁有 23 臺。使用一段時間后,都會不同程度出現(xiàn) 大車行走啃軌現(xiàn)象,尤其是煉鋼原料跨的 5 臺 200 噸起重機運行軌道 啃軌嚴(yán)重 , 造成設(shè)備故障經(jīng)常發(fā)生,僅 2001 年至 2006 年就因啃軌造 成起重機運行車輪提前損壞 372 套,按每套車輪 1.3 萬元計算,車輪 壽命縮短近1/4-1/2,如按1/4估算,造成經(jīng)濟損失120.9萬元,如果考慮 增減更換頻次所需要的人工、機具等,損失會更大。這一問題的出現(xiàn), 不擔(dān)增加了設(shè)備備件消耗和維修工作量,而且對煉鋼的正常生產(chǎn)也是 非常頻繁和嚴(yán)重的。為弄清原因,降低消耗,提高設(shè)備開動率
3、,本人 就起重機啃軌這一現(xiàn)象進行了系統(tǒng)分析,并提出改進措施。 2啃軌現(xiàn)象的表現(xiàn)形式 橋式起重機車輪在專用的軌道上運行,起重機軌道用來支撐起重機的 全部重量,保證設(shè)備正常、定向運行的。通常車輪輪緣和軌道側(cè)面之 間有一定間隙,在正常情況下,不會接觸。但有時車輪在軌道中心部 位運行,從而發(fā)生車輪輪緣和軌道側(cè)面接觸(摩擦)的啃軌現(xiàn)象。圖 1 展示了輪軌接觸狀態(tài),啃軌時車輪與鋼軌有兩個接觸點, A點在踏面 上稱為承載點,B點在輪緣上或過度圓弧處稱為導(dǎo)向點。 車輪 圖1 啃軌現(xiàn)象的主要表現(xiàn)形式: 1.1 軌道側(cè)面與車輪內(nèi)側(cè)有斑痕,嚴(yán)重的有毛刺或掉鐵屑 1.2 在行駛時,短距離內(nèi)輪緣
4、與軌道間隙有明顯改變。 1.3 運行中,車體歪斜,車輪走偏。 1.4 大車運行時會發(fā)出“嘶嘶”的啃軌聲,嚴(yán)重時會發(fā)出“吭吭”的撞 擊聲。 3 啃軌造成的不良后果 3.1 縮短車輪壽命。一般情況下,重量(A 6-A 8)冶金橋式起重機車 輪可使用 4 年以上。如果啃軌嚴(yán)重,車輪在 1-2 年內(nèi)就更換的情況也 比較常見。 3.2 軌道磨損加劇。 3.3 廠房受載惡化??熊墝A(chǔ)、房梁、橋架等的影響。起重機的運行 啃軌,必然產(chǎn)生水平側(cè)向力。這種側(cè)向力將導(dǎo)致軌道橫向位移,引起 設(shè)備振動,致使固定軌道的螺栓松動,另外,還會引起整臺行車的振 動,這些都不同程度的影響了房梁、橋架結(jié)構(gòu)
5、的穩(wěn)固,這些年來多次 發(fā)現(xiàn)原料跨廠房梁有裂紋,正是這個原因。 3.4 易產(chǎn)生安全隱患,對生產(chǎn)、人身造成的威脅。嚴(yán)重的啃軌會使起重 機軌道嚴(yán)重磨損,導(dǎo)致行車運行時和車輪接觸不好而不能使用,橋式 起重機屬高空作業(yè),在運行中,特別是當(dāng)軌道接頭間隙過大時,極易 造成重大人身傷亡和設(shè)備事故,同時也給生產(chǎn)造成很大的影響。 3.5 運行阻力加大。增加了電機的功率消耗和機構(gòu)的傳動負(fù)荷。 4 啃軌的原因分析 在正常運行情況下,起重機車輪輪緣和軌道之間有一定的間隙,一 般設(shè)計最大間隙為 30-40mm ,但由于某些原因,如吊裝、運行中的一 些因素造成車輪歪斜, 使運行中的車輪與軌道的接觸面不在
6、踏面中間, 造成車體偏斜。當(dāng)車體偏斜時,起重機的一側(cè)輪緣和軌道側(cè)面相擠壓, 輪緣和軌道就產(chǎn)生了側(cè)面摩擦,從而造成輪緣和軌道的側(cè)面摩損,這 是起重機偏斜啃軌的主要原因,也就是說盡管輪距和軌道跨度是正確 的,但是車輪踏面的中心線與軌道的中心線不重合,當(dāng)車體偏斜時, 整個起重機靠著軌道一側(cè)接觸而行走,因此造成了車輪輪緣與軌道間 的一側(cè)強行接觸,并使車輪和軌道嚴(yán)重磨損,因此就產(chǎn)生了啃軌。輕 微的啃軌會造成輪緣及軌道的側(cè)面有明顯的磨損痕跡,嚴(yán)重啃軌會造 成輪緣和軌道的側(cè)面金屬剝落或輪緣向外變形。 啃軌的原因還有許多,如行車的橋架及基礎(chǔ)變形,必將引起車輪 的歪斜和跨度大小的變化,從而導(dǎo)
7、致大車運行啃軌。因橋架變形 ,促成 端梁產(chǎn)生水平彎曲,造成車輪水平偏斜超差,這也是啃軌的主要原因。 當(dāng)大車運行制動時,則產(chǎn)生縱向或橫向力。如大、小車同時制動,便 產(chǎn)生一個合成制動力,使軌道承受一個斜向推力。這時如果軌道安裝 成一側(cè)高于另一側(cè)時,起重機重心就會整個移向低的一側(cè),從而增加 了軌道所承受的橫向力,使軌道的一側(cè)車輪緊夾在軌道外側(cè),造成啃 軌, 主要原因如下: 4 . 1 車輪本身原因造成的啃軌 首先檢查車輪外觀有無裂紋、踏面剝落、壓陷等。早期的磨損使 車輪出現(xiàn)踏面壓潰或磨成平面.輪緣的厚度磨損W 5%,踏面磨損W1.5% ,踏面無麻點,則車輪合乎使用標(biāo)準(zhǔn)。 4.1
8、.1 當(dāng)兩邊主、被動輪的直徑不相等(因制造和磨損不均勻所致)大車 運行時,在相同的轉(zhuǎn)速下,兩邊的行程不相等,造成啃軌。
4.1.2 車輪的安裝位置不正確,也容易造成啃軌。主要有以下幾種:
4.1.2.1 四個車輪的安裝位置不在矩形的四角。 同側(cè)中心不在一條直線
上,車輪偏斜,這時不管是主、被動輪都會造成啃軌。
4.1.2.2 如圖2所示,車輪位置呈平彳f四邊形,對角線 A1>A2,啃軌 車輪在對角線位置。
4.1.2.3 如圖3所示,車輪位置呈梯形,啃軌位置在同一軸線上,L1 9、
圖2啃軌現(xiàn)象之一
L1
圖3啃軌現(xiàn)象之二
4.1.3 車輪在水平面內(nèi)的位置偏差造成二種啃軌現(xiàn)象。
4.1.3.1 如圖4所示,一個車輪有偏斜時,當(dāng)向一個方向運行時,車輪 啃軌道的一側(cè),當(dāng)反向運行時,又啃軌道另一側(cè),此現(xiàn)象較輕。
4.1.3.2 如圖5所示,當(dāng)向一個方向運行時,車輪啃軌道的一側(cè),而反 向運行時,同一車輪又啃軌道另一側(cè),此現(xiàn)象較為嚴(yán)重。
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圖4啃軌現(xiàn)象之三
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圖5啃軌現(xiàn)象之四
造成水平傾斜的原因是:
(1)由于兩組車輪裝配的松緊程度不一致而產(chǎn)生不同的阻力,從 而驅(qū)動電機不 10、同步,造成車體傾斜。
(2)兩邊電機轉(zhuǎn)速差過大,車體就會走斜。
(3)制動器調(diào)整的松緊程度不一致,制動時會使車體走斜。
(4)傳動機構(gòu)的齒輪間隙不同,機構(gòu)的鍵松動,使機構(gòu)產(chǎn)生速度差
(5)不合理的操作影響。小車經(jīng)常在一側(cè)工作,使大車輪壓、阻力 變大。啟動或停車過猛,會使車輪空轉(zhuǎn)打滑。
(6)軌道水平彎曲太大,使車輪左右活動量變小,軌道標(biāo)高超差會 使車體偏向一側(cè)。
(7)車輪裝錯方向。
4. 2 軌道安裝不正確造成的啃軌
由于軌道安裝不正確、不符合安裝技術(shù)要求,而造成軌道跨度公
差及兩根軌道相同跨度標(biāo)高誤差超標(biāo)等,都能造成大車運行啃軌。如
大車軌道安裝質(zhì)量不好,軌道的水平彎曲 11、過大,當(dāng)超出跨度公差時,
必然引起車輪輪緣與軌道側(cè)面摩擦,即引起運行啃軌。
4.2.1 軌道安裝水平彎曲(圖6)。大車軌道安裝水平彎曲過大,超過跨
度極限偏差時,就會引起車輪輪緣與軌道側(cè)面摩擦, 《起重機械制造監(jiān)
督檢驗規(guī)程》(以下簡稱《檢規(guī)》)中規(guī)定跨度極限偏差為△ s= 2+0.1 (S-10)],這種啃軌經(jīng)常發(fā)生在固定的線段上。
4.2.2 由于地基不平造成的兩根軌道相對標(biāo)高誤差過大。 《檢規(guī)》中規(guī) 定相對標(biāo)高誤差不超過 10mm。這種情況可使起重機在運行中產(chǎn)生橫
向移動,若車輪為外側(cè)輪緣的則造成較高一側(cè)軌道外側(cè)被啃,若車輪
4.2.3 軌道安裝“八”字形。軌 12、道安裝不規(guī)范,造成軌道一端大一端小,
呈“八”字形在這樣的軌道上運行輪緣與軌道間隙愈走愈小, 直至產(chǎn)生
摩擦,2個、4個或6個均磨內(nèi)緣,向相反方向運行時才會慢慢好轉(zhuǎn), 繼續(xù)運行時又開始磨外緣(圖8)。
圖8
4.2.4 軌距發(fā)生變化。起重機橋架結(jié)構(gòu)變形,主梁下沉,引起大車軌距 變化小,這個變化超出一定限度,就會造成大車輪啃軌或者脫軌(輪 緣啃掉后)。《檢規(guī)》中規(guī)定主糧跨中下?lián)线_(dá)到 S/700時,如不能修復(fù) 時,應(yīng)予以報廢。如果大車軌距變小,則小車往返運行時,軌道內(nèi)側(cè) 緊靠在車輪的內(nèi)輪緣上,這種現(xiàn)象稱為“夾軌”。
4.3其它原因造成的啃軌
除車輪和軌道原因造成啃軌的原因以外, 13、 還有其它一些原因也能引 起啃軌,如:分別驅(qū)動的大車運行機構(gòu)中兩臺或四臺電機不同步,引
起車輪的線速度不等;各制動器的制動力矩不等,引起車輪運行不同
步;各聯(lián)軸器的間隙差過大,引起車輪不能同時驅(qū)動;主小車吊運物
件時長期靠一端運行,容易造成大車走行兩端的車輪受力不均衡,繼
而引起車輪所受載荷誤差過大,造成車輪踏面磨損速度不一,壽命差
異較大。這些都會引起車輪啃軌。
5 .新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機軌道實際狀況
5.1 原料跨起重機軌道及起重機參數(shù)
5.1.1 軌道參數(shù)
軌道標(biāo)高: 21 米,軌道跨距 25 米,軌道型號 QU120 ,廠房建設(shè)
年代 1970 年( 1994 14、年、 2005 年先后進行過維修加固) , 廠房長度 285 米。
5.1.2 起重機參數(shù)( 200 噸)
動力電源為三相 AC380V50Hz ; 卷揚起升速度 1.4-14m/min ; 大車
運行速度8-80m/min ;工作級別M7;大車車輪設(shè)置個數(shù)16個;最大 設(shè)計輪壓W71.6噸;車輪為鑄造雙輪緣,其熱處理硬度:塌面和輪緣內(nèi) 側(cè)(HB) 300-380 ,在淬硬度層20mm處硬度(HB) >260;主梁采 用V型偏軌箱形梁;端梁采用較接式;生產(chǎn)廠家(2#-5#起重機)為太
原起重機廠, 1#為大連起重機廠;用途為吊運鋼水罐等; 1#200 噸起
重機 2001 年投入使用 15、, 2#-5# 為 2002-2003 年間投入使用(設(shè)計使用
年限為 35 年) 。
5.1.3 工作環(huán)境
工作繁重,環(huán)境溫度W800C,粉塵濃度大,該跨供5臺200噸起重
機及 2 臺 32 噸起重機使用;該跨生產(chǎn)能力 540 萬噸鋼 / 年。
5.2 對影響啃軌因素進行檢測
5.2.1 對車輪的檢測
2007 年 3 月對新鋼釩煉鋼廠原料跨 5 臺 200 噸橋式起重機的車輪
分別進行了檢測,發(fā)現(xiàn)影響車輪啃軌的因素如下:
5.2.1.1 兩邊主、被動輪的直徑存在不同程度誤差。由于現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境
惡烈,起重機作業(yè)頻率很高(A 90%),生產(chǎn)節(jié)奏較快,加之設(shè)備“點檢 定修制 16、”執(zhí)行的得不理想,大車車輪壽命較低,而且往往是事后維修。
因此,往往是哪個車輪壞了,便更換哪個!長此以往,各個車輪的直
徑誤差嚴(yán)重超標(biāo),新上的車輪直徑為。600+0.5。,而在線使用的舊車輪
直徑在。580-0.40?。595+0.50之間,這已經(jīng)嚴(yán)重超過《檢規(guī)》< 6mm的 標(biāo)準(zhǔn)。
5.2.1.2 四個角的車輪位置基本上呈正四邊形,即對角線 D1 (29.682
米)^D2 (29.150 米)。
5.2.1.3 車輪的踏面寬度誤差較大。現(xiàn)場測得的數(shù)據(jù) L=135+0.35?
170+0.60 之間,這主要由于備件型號不統(tǒng)一。這容易造成各別車輪輪緣
受力過于集中,容易致使個別 17、車輪輪緣提前報廢。
5.2.2 對軌道的檢測
2007 年 5 月對新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機的運行軌道進行了檢測,
發(fā)現(xiàn)影響車輪啃軌的因素如下:
5.2.2.1 軌道安裝水平彎曲誤差較大。極限值△ s=2+0.1 (S-10)】= 【2+0.1 (25-10)】=⑤.5mm ,而測得的最大△$值=+6.5mm (見圖9)。 除了安裝技術(shù)水平欠缺外,這主要由于 285米的廠房長度給安裝帶來 一定難度,加之運行的起重機達(dá) 7臺,這些因素使軌道的水平累計誤
差超標(biāo)。
25006.5 24996
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圖9軌道安裝水平彎曲誤差
5.2.2.2 兩根軌道基礎(chǔ)面相對標(biāo)高誤差過大 18、。現(xiàn)場測得的數(shù)據(jù)△h=15mm
(見圖10),這大于《檢規(guī)》中規(guī)定的相對標(biāo)高誤差不超過 10mm
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圖10兩根軌道基礎(chǔ)面相對標(biāo)高誤差
5.2.2.3 軌道的斷裂面之間間隙較大。間隙普遍在12?45mm之間,這 嚴(yán)重超過 N< Q/120) >D (車輪直徑),即 NW Q/120) >600= 5mm o 這主要由于環(huán)境惡烈、載荷過大,受沖擊力大及軌道基礎(chǔ)面未墊實等 原因所致。
5.2.2.4 軌道接頭或斷裂面的相鄰軌道面標(biāo)高誤差較大?!稒z規(guī)》中規(guī)定 的相對標(biāo)高誤差不超過2mm,但實際測得的多處數(shù)據(jù)△ p=0.8 ~4.5mm 之間不等(見圖11)。這主要由于 19、軌道斷裂或沒得到及時維修或更換, 是繼續(xù)惡化或者所更換的新軌道與在線使用的舊軌道誤差過大而造成 的!
5.2.2.5 軌道接頭或斷裂面的相鄰軌道水平面的直線誤差較大。 《檢規(guī)》
中規(guī)定的相對標(biāo)高誤差不超過 2.0mm,但實際測得的多處數(shù)據(jù)△
m=2.0~8.3mm之間不等。這容易造成車輪輪緣啃軌。
5.3 軌道斷裂后的處理措施不當(dāng),造成軌道壽命低下。
目前新鋼銳煉鋼廠由于生產(chǎn)節(jié)奏緊張, 軌道的使用往往是超負(fù)核運
行,當(dāng)軌道出現(xiàn)斷裂或者錯位等情況下,為了生產(chǎn)能夠得以延續(xù),往 往是勉強運行,結(jié)果造成“失修”。在不得以的情況下或生產(chǎn)不緊張時才 進行更換,而且一般采取應(yīng)急維護或局部 20、更換。在更換時采用對軌道 接頭部位進行焊接并在軌道基礎(chǔ)面打卡子的模式。這中模式往往不到
24 小時軌道的焊接部位便開焊、錯位并加劇軌道的損壞,從而“啃軌”
得以繼續(xù)。
6 改進措施
針對新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機啃軌的原因, 結(jié)合生產(chǎn)實際情況,
在綜合分析的基礎(chǔ)上,對起重機啃軌的主要問題提出了整改措施,于
2007年6?10月期間進行了實施,具體如下:
6.1 減少車輪尺寸差異。
6.1.1 針對兩邊主、被動輪的直徑存在不同程度誤差的現(xiàn)象, 在生產(chǎn)
條件允許的情況下,杜絕更換個別車輪的現(xiàn)象,利用定修時間進行整
體一起更換,防止人為原因造成車輪直徑誤差過大的狀況。一般情況
下 21、是一對主動車輪直徑超過其直徑的 0.2 %,被動車輪超過 0.5 %時,
應(yīng)檢查基本尺寸,其主動輪與被動輪直徑差應(yīng)控制在 3mm內(nèi)。
6.1.2 針對車輪的踏面寬度尺寸不一、誤差較大的情況, 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),
禁止使用尺寸不一, 型號不同的車輪。 就煉鋼廠原料跨起重機而言, 要
求統(tǒng)一使用車輪輪緣尺寸為 150mm 的規(guī)格, 杜絕因備件原因造成車輪
踏面寬度不一,造成輪緣受力不均,引起車輪啃軌的情況發(fā)生。
6.2 調(diào)整軌道。
6.2.1 針對兩根軌道基礎(chǔ)面相對標(biāo)高誤差過大的狀況, 采用加墊板法
來調(diào)整,選用普通鋼板,其厚度按軌道實測高低誤差選定,墊板要求
表面平整、無凹凸,外形尺寸 22、寬度不得超過軌道壓板 20mm ,軌道下
面要填實,不得有懸空現(xiàn)象,用帶螺栓的壓板固定在下面梁上。
6.2.2 針對軌道斷裂后的處理措施不當(dāng), 造成軌道壽命低下的問題, 進
行了技術(shù)上的改進,這種方法主要是對軌道采取橫行、縱向固定,不
需要對軌道接頭進行焊接,既安全、可靠,又簡單易行效果好,更換
一次一般只需要1 .5小時。自改進以來,軌道壽命從先前的W 24小時
提高到了 A10個月(圖12、圖13):
6.2.2.1 采用軌道鑲?cè)氪胧?,新更換的軌道長度一般取 400mm (因為
軌道兩卡板之間的間距為300mm ),接頭縫隙要求w 2.0mm。
6.2.2.2 為盡可能保 23、證兩端軌道的水平高度一致,采用舊軌道(以前換
下的軌道,取其完整的一段) ,并切割成長度為 400mm 的標(biāo)準(zhǔn)備件,
當(dāng)更換時可直接將原來斷裂處割去 400mm ,然后,將新軌鑲?cè)搿?
6.2.2.3 在新更換的軌道下表面割2個對稱的燕尾梢,將定位塊(100X
60刈0)鑲?cè)胙辔采覂?nèi),并將定位塊焊接在軌道基礎(chǔ)梁上, 以防止軌道
產(chǎn)生位移。
6.2.2.4 清除殘渣, 保證軌道基礎(chǔ)面干凈, 對新軌基礎(chǔ)面必須墊平墊實。
從而防止斷裂處軌道的下部未墊實或端部上翹。
6.2.2.5 當(dāng)更換局部軌道時,用四塊夾板對軌道兩端的接頭進行夾持,
從而防止軌道在水平方向上產(chǎn)生錯位。
Q 12 24、 0軌逋
圖12:軌道斷裂后的處理模式(主視圖)
更操后的
軌道
圖13:軌道斷裂后的處理模式(左視圖)
6結(jié)束語
通過對新鋼鈕煉鋼廠原料跨起重機大車運行軌道進行了修復(fù),同 時也對軌道斷裂后的處理措施不當(dāng),造成軌道壽命低下的問題進行了 改進。經(jīng)過復(fù)檢,同截面兩根軌道高低誤差合乎使用標(biāo)準(zhǔn),軌道斷裂 后所采取的處理措施也符合現(xiàn)場實際情況,有很強的實用性,啃軌現(xiàn) 象得到根本解決,設(shè)備運行狀況良好,減少了維修次數(shù),降低了備件 消耗,自2007年10月至2008年10月該區(qū)域的5臺200噸起重機 僅有2套車輪因啃軌原因造成報廢,相比之前每年可少更換76套,為
企業(yè)節(jié)約 98 25、.8 萬元 /年,也為生產(chǎn)順行提供了強有力的設(shè)備支撐。
通過對橋式起重機車輪啃軌的表現(xiàn)形式、原因分析及不良后果等
綜合論述,并對新鋼釩煉鋼廠原料跨起重機啃軌的原因,結(jié)合生產(chǎn)實
際情況, 進行了全面調(diào)查,在對車輪及軌道等因素進行取證分析的基
礎(chǔ)上,對起重機啃軌的主要問題提出了整改措施,并應(yīng)用于生產(chǎn)實踐
中,取得了較好的效果,具有較好的推廣價值。
參考文獻
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2、1997年至今提出合理化建議348條,技術(shù)革新項目188現(xiàn),QC成果19項,
群眾創(chuàng)新成果 56 項。 其中 《降低 120 噸頂吹轉(zhuǎn)爐氮封裝置故障率》 獲攀鋼 (集團)
公司 2000 年度自主管理科技成果特別創(chuàng)新獎(排名第一)
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座
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7、 1997 年至今,多次參與提釩煉鋼廠不同噸位橋式起重機改造方案的審查
8、 1997 年至今多次編寫各類型檢修項目的方案編制及組織實施
9、 2007 年 11 月編寫維檢中心檢修科各崗位的《崗位標(biāo)準(zhǔn)》
10、 、 2008 年上半年《精細(xì)化管理在檢修保產(chǎn)過程中的應(yīng)用》獲公司現(xiàn)代化管理成
果三等獎
11、 2008 年下半年《優(yōu)化檢修組織,提升檢修質(zhì)量和效率》獲公司現(xiàn)代化管理成
果三等獎
12、 、 2009 年被公司聘為“機械專業(yè)工程師”
13、 、 2009 年 3 月- 5 月參與編寫維檢中心《設(shè)備維護技術(shù)規(guī)范》
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