Открывать новую шахту или модернизировать существующий карьер – это всегда процессы, сопряженные с масштабными закупками дорогостоящей техники. Горная промышленность не терпит приблизительных оценок и поверхностных расчетов. Работа в условиях повышенной запыленности, экстремальных температур и колоссальных физических нагрузок быстро выводит из строя агрегаты, функционирующие на пределе своих возможностей. Избежать системных поломок и долгих простоев помогает грамотный расчет резервных характеристик до момента подписания договора на поставку.
При этом избыточные показатели ведут к необоснованным финансовым тратам на этапе приобретения техники, а также к хроническому перерасходу электроэнергии или дизельного топлива во время длительной эксплуатации. Найти строгий инженерный баланс между надежностью механизмов и экономией бюджета – основная задача инженера-механика при составлении технических спецификаций.
Для какой техники расчет резерва проводится с особой тщательностью
Горнодобывающее оборудование функционирует в единой связке, где каждый механизм зависит от предыдущего. Поломка одного небольшого звена мгновенно останавливает всю многокилометровую технологическую цепочку. Поэтому проектировщики уделяют огромное внимание определенным категориям машин. В первую очередь это относится к устройствам постоянного действия и тяжелым агрегатам, перерабатывающим особо твердые монолитные породы.
Сразу обратим внимание на один факт: номинальные эксплуатационные характеристики, заявленные производителем в паспорте, обычно тестируются лабораториями или на специальных стендах в «тепличных» условиях. В реальном глубоком карьере на стальной механизм воздействуют десятки агрессивных внешних природных факторов. Поэтому при сложных предварительных вычислениях инженеры отталкиваются от конкретного типа применяемых машин.
К агрегатам, нуждающимся в доскональном просчете резервных показателей, относятся:
- дробильно-сортировочные комплексы (щековые, конусные и роторные дробилки), испытывающие гигантские ударные нагрузки при попадании в камеру негабаритных кусков гранита или базальта;
- тяжелые конвейерные магистрали протяженностью в несколько километров, где проектировщикам необходимо учитывать массу резинотросовой ленты, максимальный угол наклона става и пусковые токи двигателей при заваленном загрузочном бункере;
- карьерные гусеничные экскаваторы и мощные буровые станки, взаимодействующие с разрушаемым массивом непосредственно в пыльном забое под разными углами;
- мобильные и стационарные насосные установки водоотлива, которым предстоит круглосуточно откачивать грязную воду с абразивными песчаными включениями при постоянно меняющемся гидростатическом напоре.
Как рассчитать оптимальные значения характеристик
Сам математический процесс вычислений базируется на применении поправочного коэффициента. В классической горной механике базовый показатель обычно варьируется от 1,15 до 1,3. Это означает, что к расчетной потребляемой энергии агрегата механику необходимо добавить от 15 до 30% резерва. Однако слепо применять эту усредненную книжную цифру нельзя. Проектировщику необходимо кропотливо анализировать условия каждого конкретного угольного или рудного месторождения.
Обязательно учитывается твердость добываемого полезного ископаемого по шкале профессора Протодьяконова, естественная влажность перерабатываемой руды, а также климатические особенности региона добычи. К примеру, при сильном понижении температуры окружающего воздуха в зимний период густеет трансмиссионная смазка в редукторах лебедок, что многократно увеличивает сопротивление на ведущем валу. Электрическому или дизельному мотору понадобится преодолеть серьезное добавочное сопротивление исключительно при самом запуске холодного механизма.
На итоговую цифру добавляемого проектом резерва влияют:
- фракционный состав и объемный вес перемещаемого материала (работа с вязкой липкой глиной кардинально отличается от транспортировки сухого антрацита);
- абсолютные высотные отметки площадки (потеря заводской отдачи двигателя внутреннего сгорания достигает 1% на каждые 100 метров подъема техники свыше стандартной отметки над уровнем моря);
- фактическое качество местного электроснабжения (глубокие просадки напряжения в отдаленных северных районах заставляют асинхронные электродвигатели потреблять больший ток для сохранения момента, что неминуемо ведет к перегреву обмоток статора).
Превентивные методы оценки перед закупкой машин
Перед подписанием многомиллионного контракта профильные инженеры покупателя обязаны провести технический аудит самого завода-поставщика. Нужно официально запросить детальные тяговые расчеты оборудования, точные графики крутящих моментов силовых установок и подлинные протоколы заводских испытаний. Хорошей инженерной привычкой считается прямое общение с коллегами с других карьеров, уже активно эксплуатирующих полностью аналогичную модель бульдозера или самосвала.
Чтобы предприятию не ошибиться при утверждении закупки оборудования, профильным департаментам следует:
- детально изучить собранную статистику отказов выбранной тяжелой модели на похожих горно-геологических объектах соседних компаний;
- обязательно вписать в коммерческий договор жесткий регламент проведения опытно-промышленных испытаний на вашей территории с безусловной возможностью возврата изготовителю не справившегося механизма;
- попытаться согласовать с конструкторским отделом завода установку более мощного привода на стандартную несущую раму в рамках отдельного индивидуального заказа;
- провести независимую платную экспертизу всех предоставленных проектных решений с привлечением профильных инженеров из внешних проектных институтов;
- тщательно просчитать стоимость технического обслуживания усиленных узлов в перспективе пяти лет непрерывной эксплуатации агрегата.
Экономическое обоснование принятых технических решений
Каждый добавленный про запас киловатт стоит предприятию реальных денег. Излишне мощный дизельный двигатель карьерного самосвала сжигает сотни лишних литров топлива за одну смену, перегревая атмосферу. Огромный асинхронный электромотор дробилки с сильно завышенными заводскими параметрами работает с очень низким коэффициентом полезного действия в недогруженном режиме.
Подобная ситуация сильно ухудшает параметры всей электрической сети горно-обогатительного комбината. Потребуется покупка и установка дорогостоящих конденсаторных установок компенсации реактивной энергии. Поэтому резерв должен всегда строго обосновываться физико-механическими свойствами разрабатываемого горного массива и подтверждаться расчетами.
Грамотный специалист всегда балансирует на самой грани между достаточной технической надежностью и высокой эксплуатационной эффективностью агрегатов. Этим гарантируется планомерное снижение итоговой себестоимости каждой добытой тонны рудного концентрата.