Новые решения и оборудование в области конвейерной техники (обзор)

Постепенное снижение объемов использования традиционных методов транспортировки на добыче, в первую очередь самосвалов, в пользу конвейеров, даже с учетом особенностей их эксплуатации, имеет целый ряд преимуществ. К их числу можно отнести сокращение количества технического персонала, снижение расходов на обслуживание дорожного полотна и горной техники, закупку топлива и запасных частей, уменьшение пылевых выбросов и выбросов углекислого газа в атмосферу. Особое значение подобные факторы имеют для предприятий, расположенных в труднодоступных регионах. Актуальность конвейеры приобретают и в свете распространения так называемых внутрикарьерных систем дробления и транспортировки (англ. in-pit crushing and conveying, IPCC), а также цифровых технологий.

Новые технические решения

Изгибающиеся конвейеры Beumer

С конструкционной точки зрения в определенных условиях весьма востребованными и экономичными являются изгибающиеся конвейеры. Поставка, монтаж, эксплуатация и обслуживание однопролетного изгибающегося конвейера обходится дешевле обычного транспортера, сокращаются расходы на строительство перегрузочных башен, уменьшается количество компонентов системы, потребность в запасных частях, уровень пыли, шума.

В этом контексте весьма примечательным выглядит проект компании Beumer, выполненный для одного из горнодобывающих предприятий. Из-за топографии участка строительство изгибающегося конвейера (с привлечением крановой и вертолетной техники, беспилотных летательных аппаратов для исследования участка) стало единственным целесообразным вариантом (рис. 1). Специалистам Beumer удалось точно рассчитать статическую и динамическую подъемную силу конвейера (угол наклона достигал 15°), обеспечить ее по всей длине благодаря правильному выбору компонентов системы.

Вертикальный шахтный конвейер

Компания Doppelmayr в 2019 г. представила концепцию вертикального шахтного конвейера (рис. 2), разработанного на основе системы RopeCon® и предназначенного для эксплуатации в условиях ограниченного пространства и строгих требований по охране окружающей среды.

Основа системы RopeCon^® — конвейерная лента с гофрированными бортами, на концах которой расположены приводные или отклоняющие барабаны. Она закреплена с определенными интервалами на удерживающих осях с ходовыми роликами, движущимися по жестко натянутым несущим канатам, направляющим ленту. Несущие канаты возвышаются над землей за счет опор.

Подъем вертикального шахтного конвейера достигает 750 м, производительность — 2 тыс. т/ч, максимальная крупность материала — 150 мм. Лента точно заводится в ствол шахты при помощи колесных пар, движущихся по направляющим и установленных на станции погрузки материала. В самой шахте правильное ведение ленты обеспечивают канаты.

В Doppelmayr подчеркивают, что эксплуатационные особенности зависят от конкретного сырья и условий работы, система проста и экономична в обслуживании. Главный привод установлен на поверхности, поэтому выделение тепла под землей снижается. Канаты и ствол контролируются системой видеокамер, которые крепятся к ленте.

Безредукторные приводы

В последнее время все более востребованными горнодобывающими предприятиями становятся безредукторные приводы. Одно из таких решений (производства Siemens) установила на магистральном конвейере медного рудника Quellaveco в Перу компания Thyssenkrupp. Длина конвейера составляет 4700 м, ширина — 1830 мм, среднесуточная производительность по медной руде, транспортируемой из карьера в отвал рядом с фабрикой, — 127,5 тыс. т.

Безредукторная технология имеет ряд преимуществ по сравнению с типичными решениями. Например, она позволяет использовать лишь один привод на шкив, то есть уменьшить число компонентов и сэкономить пространство. Кроме того, безредукторные приводы более эффективны, безопасны и экономичны в эксплуатации.

В Thyssenkrupp отметили, что вместе с Siemens занимает ведущие позиции в мире по внедрению безредукторных приводов на добыче. Система на конвейере Quellaveco (рис. 3) стала седьмой, реализованной компанией с 2010 г.

Двухслойные конвейерные ленты

Современные конвейерные ленты, как правило, изготавливаются из высокопрочного материала достаточной большой толщины. С одной стороны, чем толще полотно, тем оно прочнее, с другой — за счет изменения конструкции ленты можно добиться повышения эффективности без ущерба для эксплуатационных характеристик.

Примером подобного решения являются двуслойные конвейерные ленты. Они не только более легкие, чем обычные, что способствует снижению расходов электроэнергии, но и могут быть изготовлены с учетом определенных особенностей. Так, например, отдельные части ленты можно сделать более мягкими и обеспечить тем самым амортизацию падающих кусков руды в точке загрузки.

В перспективе двуслойные ленты можно будет изготавливать методом трехмерной печати непосредственно на предприятии с использованием высокопрочных материалов или даже материалов с эффектом запоминания формы для активного контроля во время эксплуатации.

Протяженные подземные конвейеры

На отечественном рынке успешным примером реализации проекта с применением конвейеров общей протяженностью более 3,2 км является конвейерный тракт дробильно-доставочного комплекса на АО «Северо-западная фосфорная компания». К вводу в эксплуатацию он планируется в июне 2020 г. В оборудовании применяется система мониторинга состояния конвейерной ленты с применением технических решений фирмы Continental и разработок отечественных производителей. Проектированием и изготовлением конвейерного оборудования, а также его автоматизацией и шефмонтажом занималась российская компания АО «НПО «Аконит». Заказ был выполнен с применением BIM-технологий, проектирование осуществляется в программе Inventor. 3D модели конвейеров с высоким уровнем детализации были переданы в проектный институт.

Сегодня конвейеры для транспортировки насыпных грузов протяженностью более 1 км уже становятся привычными. Но, как правило, к проектированию и изготовлению таких конвейеров привлекают только иностранных производителей. И напрасно. В отечественных разработках нередко применяются комплектующие от известных мировых производителей (редукторы SEW-Eurodrivе, двигатели ABB и конвейерную ленту Continental, контроллерная и пусковая аппаратура Schneider Electric). Однако разработки отечественной компании нисколько не уступают импортным производителям как с точки зрения надежности, так и с точки зре-ния удобства их эксплуатации. А в некоторых моментах и превосходят их, например в части более грамотной адаптации оборудования к реалиям российского рынка.

Еще одна прогрессивная технология, применяемая компанией в своих проектах, — программное обеспечение Rocky-DEM для проведения расчетов узлов пересыпки (рис. 4). Она позволяет смоделировать процессы работы, оценить работоспособность узлов пересыпок на предмет запирания продуктом и рассчитать период износа футеровки. Опыт показывает, если оставить без внимания этот вопрос при проектировании и расчете конвейера, то возрастает риск выхода из строя узла пересыпа. А это напрямую влияет на работоспособность всего тракта и ставит вопрос об экономической целесообразности применения оборудования. Конвейеры без работоспособных узлов пересыпок — это просто металлические конструкции. Поэтому грамотно спроектированный — с применением современного программного обеспечения — узел пересыпа становится гарантом эффективной работы конвейера.

Обслуживание и мониторинг

Обслуживание конвейеров в целом и их отдельных элементов в частности, например роликов (количество которых прямо пропорционально общей длине ленты), — задача достаточно нетривиальная: обычные методы не всегда отличаются надежностью, простотой, экономичностью и безопасностью. Для упрощения обслуживания австралийской научно-исследовательской организацией Mining3 и фирмой Future Fibre Technologies (входит в AVA Group) была разработана система AURA IQ.

AURA IQ состоит из двух основных компонентов: оптоволоконной платформы распознавания Aura Ai-2 от Future Fibre Technologies и современных программных алгоритмов обработки и анализа данных, созданных Mining3. Система передает серию коротких лазерных импульсов по оптоволоконному кабелю, протянутому вдоль конвейера. Поскольку поврежденные участки или элементы, в частности подшипники роликов, начинают вибрировать, эта вибрация передается раме конвейера и вызывает мельчайшие изменения в отраженном лазерном излучении.

Система собирает данные по каждому метровому участку конвейера, обрабатывает их и в случае выявления неполадок предупреждает оператора. AURA IQ способна распознать износ и повреждения отдельных шариков подшипника, дорожек качения для шариков подшипника; износ подшипников натяжителей конвейера; прогнозировать заклинивание подшипников; планировать замену роликов.  Кроме того, она в целом повышает качество эксплуатации и технического обслуживания конвейеров.

AURA IQ прошла четыре успешных демонстрационных испытания на предприятиях в Австралии и производственные испытания на двух предприятиях в той же Австралии и Южной Америке.

Компания Flexco выпустила новую, инновационную систему мониторинга конвейерных лент Flexco Elevate™. Она представляет собой беспроводную платформу сбора и передачи данных об эксплуатации для удаленного анализа и облегчения технического обслуживания конвейера. Решение разработано при участии фирмы Uptake, выпускающей промышленные системы искусственного интеллекта (ИИ) и интернета вещей (IoT).

В основе функционирования Flexco Elevate™ лежит датчик Flexco Elevate i3, который устанавливается на очистителях ленты. Датчик собирает информацию и передают ее на специализированную панель.

Как отмечают в Flexco, новая система решает целый комплекс проблем, связанных с эксплуатацией конвейеров: повышения продуктивности эксплуатации и эффективности управления материально-техническими ресурсами; экономии; улучшения охраны труда.

Весьма распространенная проблема для горнодобывающих предприятий — нарушение хода конвейера. Она не только оказывает пагубное влияние на производительность работ, расходы электроэнергии и прочие аспекты деятельности предприятия, но и не всегда находится в зоне непосредственного контроля оператора. Смещение ленты может, например, вызвать вибрации, изменение геотехнических условий. Решаются подобные затруднения с помощью специальных систем центровки ленты. Такие, например, производит и внедряет фирма Rema Tip Top. Система центровки Tru-Traс выпускается в различных конфигурациях, ее конструкция позволяет контролировать ход конвейерной ленты и при необходимости вносить корректировки, она нетребовательна и подходит для эксплуатации в различных условиях и с различными материалами.

В марте 2019 г. на одном из угольных разрезов в Австралии начались испытания еще одного перспективного решения Rema Tip Top, а именно IoT-системы Rema Edge. Она объединяет в себе датчики, установленные на основных узлах конвейера (ленте, очистителях, роликах, приводе и пр.), которые собирают и передают в режиме реального времени данные об эксплуатации в облако для последующего мониторинга.

В последние годы развитием и совершенствованием практики технического обслуживания и мониторинга конвейеров на своих предприятиях занимается горнодобывающая компания Fortescue Metals. Так, ею было опробовано и внедрено электронное программное обеспечение, предназначенное для инспектирования состояния оборудования. Иначе говоря, в процессе технического осмотра специалист вместо традиционных бумажных средств фиксации разнообразных данных вносит их в свой телефон или планшет. Затем данные загружаются, анализируются и транслируются в режиме реального времени.

Ранее Fortescue Metals внедрила интеллектуальную систему мониторинга, способную выявлять и предупреждать обрывы ленты. В случае выявления такого факта автоматика выключает конвейер, предотвращая более серьезный урон. Система работает на базе решения от компании Continental, которая анализирует магнитные характеристики ленты и предупреждает в случае обнаружения повреждений корда ленты, отклонений на месте ее стыков и т.п.

По оценкам некоторых горнодобывающих компаний, причиной приблизительно 50% внеплановых производственных нарушений являются неисправности конвейеров. Учитывая объемы транспортируемых по ним материалов, для поддержания эффективности и безопасности конвейеры нуждаются в тщательном контроле.

Одно из средств проведения эффективного мониторинга лент конвейеров — система BeltBoss от компании Pyott Boone Electronics (PBE). В основе ее функционирования лежит группа датчиков, контролирующих и реагирующих на возникновение потенциально опасных ситуаций, например внезапных колебаний скорости движения ленты и потери мощности. BeltBoss может использоваться как в виде отдельных устройств, так и быть включенной в централизованную систему контроля за счет программного обеспечения MineBoss™ 2.0.

BeltBoss способна распознавать и подавлять возгорания, предотвращая таким образом серьезное повреждение ленты, снижая время простоя и опасность для персонала, обслуживающего конвейер. При обнаружении огня система приводит в действие разбрызгиватели, установленные вокруг оборудования, подает серию аудиальных и визуальных сигналов.

Компания Phoenix Conveyor Belt Systems GmbH, кроме разработки и производства конвейеров и их компонентов, выпускает системы мониторинга конвейерных лент и контроля состояния стыковых соединений, например:

- Phoenocare Cord Guard XD/ Phoenocare Cord Guard/Phoenocare Sensor Guard — мониторинг порывов, стальных тросов, стыковых соединений на нагруженных ленточных конвейерах.

- Phoenoguard® PX — автономный контроль состояния поверхности обкладок и каркаса ленты; отслеживание и обнаружение наружных повреждений поверхности ленты, прямолинейности хода ленты.

Охрана труда и здоровья работников

Для защиты работников предприятия, использующих конвейеры, кроме непосредственно основных компонентов оборудования, выпускают специализированные ограждения. Так, компании DYNA Engineering и Diacon Australia выпускают конвейерные защитные ограждения. При этом они изготавливаются не из стали, а из пластика и полиэтилена низкого давления (HDPE), который позволяет без нарушения требований по охране труда облегчить и ускорить обслуживание оборудования.

В компании DYNA Engineering выделяют следующие преимущества использования защитных ограждений конвейеров, изготовленных из HDPE (рис. 5):

- улучшение охраны труда (например, при обращении или подъеме элементов ограждения, которые в данном случае на порядок легче, чем стальные; простота и скорость монтажа, демонтажа, обслуживания; нет необходимости в проведении сварочных работ, обрезки стальных элементов и т.п.);

- отсутствие коррозии и ржавчины;

- стойкость к химическому воздей-ствию;

- отсутствие влияния на работу металлодетекторов;

- повышенная прочность и надежность.

Проектирование

Проектирование и строительство даже самого простого конвейера требует комплексного подхода и соблюдения ряда важных критериев, таких как:

- Безопасность: конвейерные системы перемещают тысячи тонн породы, оснащены множеством движущихся частей. Проектирование и установка эффективных средств охраны труда, активных и пассивных защитных устройств имеют важнейшее значение для сокращения риска получения травмы или поломки оборудования.

- Надежность и высокая техническая готовность: незапланированный простой в результате поломки одного из компонентов или неправильной конструкции существенно сказывается на производстве.

- Эксплуатационные расходы: они должны быть ниже, чем на транспортировку руды самосвалами. Для этого конвейерная система должна работать эффективно, потреблять минимальное количество электроэнергии, быть технически надежной.

В процессе проектирования современной конвейерной системы приходится учитывать огромное количество аспектов. Немецкая компания ESI выпускает специализированное программное обеспечение SimulationX — комплексное решение, рассчитанное на быстрое и качественное моделирование схемы проектирования, испытания и ввода в эксплуатацию.

Одним из клиентов ESI является компания Siemens Minerals. SimulationX она использует для решения таких задач, как:

- Построение модели проектируемой или действующей конвейерной системы на основе данных, полученных от заказчика. Модель служит основой для расчета проектирования, оптимизации и ввода в эксплуатацию привода.

- Анализ эксплуатации конвейера в комплексе с предполагаемой или действующей приводной системой.

- Оценка влияния изменения приводной системы на эксплуатацию конвейера (например, повышение нагрузки).

- Проверка алгоритмов контроля приводной системы.

- Анализ эксплуатации конвейера в экстремальных ситуациях (например, аварийное выключение, отключение электроэнергии, отказ компонентов).

Кроме того, ПО SimulationX используют в связке с платформой программно-аппаратного тестирования, которая отражает функционирование конвейера, предоставляя данные, схожие с теми, которые были бы собраны с действительной конвейерной системы.

Как показывает практика, одной из наиболее распространенных ошибок при проектировании конвейерных систем является недостаточное внимание к проектированию желобов и бункеров. Однако, если не обеспечивается качественная погрузка и перегрузка руды на конвейере, даже самая сложная современная система может дать сбой. Решается это различными способами. Например, британская компания DEM Solutions выпустила новую версию программного обеспечения EDEM Bulksim для моделирования оптимального потока материала по перегрузочным точкам и желобам, взаимодействия материала с компонентами оборудования. Тем самым можно выявить слабые места проекта, которые могут стать причиной скапливания на ленте руды, ее просыпания, излишнего износа и т.п.

EDEM Bulksim также снабжена базой данных Generic EDEM Material Model по широкому спектру различных материалов (50 тыс. различных руд и пород), которая используется в процессе анализа и моделирования проектов.

При подготовке статьи использована информация из следующих источников: www.australianmining.com.au, www.csiro.au, www.doppelmayr.com, www.e-mj.com, im-mining.com, www.mining-technology.com, www.npoakonit.ru, www.phoenix-conveyorbelts.com.

-0+3

• Содержание сайта
• Комментарии
• Главная страница