Решение для транспортировки сырых углей с использованием трубчатых конвейеров

В последние годы определенное открытое предприятие в Китае (специализирующееся на переработке и транзите угля) запустило программу модернизации производственных мощностей, предусматривающую строительство специализированной линии для транспортировки сырых материалов от зоны хранения угля до цехов переработки. Основным материалом для транспортировки является каменный уголь (влажность 8%-12%, гранулометрия 0.5-10 мм, с небольшим количеством угольной пыли, склонной к дисперсии в воздухе). В то время конвейерные пояса, используемые на предприятии, имели следующие проблемы:

В условиях открытой среды при транспортировке угля традиционными открытыми конвейерными поясами угольная пыль диспергировала под действием ветра, концентрация выбросов пыли достигала 35 мг/м³ — это значительно превышало предел в 15 мг/м³, установленный в «Общих нормативах выбросов загрязняющих веществ в атмосферу» (GB16297-1996) того времени. Вокруг предприятия неоднократно поступали жалобы жителей, а процент потерь угля составил 6% (из-за дисперсии и выпадения угольной пыли). После модернизации предприятию требовалось обеспечить непрерывную транспортировку с производительностью 400 тонн в час, но традиционное оборудование под влиянием температурных колебаний в открытом воздухе (максимальная температура 40℃ летом, минимальная -10℃ зимой) было склонно к скольжению пояса и потере герметичности направляющих роликов — фактическая производительность составила только 320 тонн в час, что не соответствовало производственным нагрузкам. Общая длина маршрута транспортировки — 1568 метра, при этом требовалось поднимать материал на высоту 10 метров (от низинной зоны хранения до приемного отверстия цеха). Традиционные конвейерные пояса требовали установки 2 промежуточных пунктов для поднимания и изменения направления, что не только увеличило инвестиции в оборудование на 30%, но и вызвало повторную диспергировку пыли и потерю угля на этапе транзита. Исходное оборудование не было оптимизировано для условий открытой среды: в сезон дождей дождевые воды проникали в направляющие ролики, вызывая ржавчину (в среднем каждые 3 месяца требовалось заменять партию роликов), а зимние низкие температуры приводили к упрочнению и трещинованию пояса — годовые затраты на обслуживание оставались высокими.

Для решения вышеупомянутых проблем компания ZOOMRY создала «специальную группу по проектам открытой добычи угля». Комбинируя данные наземных обследований предприятия (рельеф открытой территории, метеорологические записи, характеристики угля) и прошедшие несколько циклов итераций решения, в итоге была определена комплексная схема «основной трубчатый конвейер + вспомогательное оборудование + специализированные запчасти для открытой среды». Эта схема максимально использует преимущества трубчатых конвейеров в «герметичности, длиннодистальной транспортировке и тяжелом подъемном режиме», точно соответствуюя параметрам проекта и требованиям условий открытой среды.

Обзор проекта

Основные требования к проекту

Требования к открытому предприятию сосредоточены на трех направлениях — «точность параметров, адаптация к условиям, соответствие требованиям и надежность», которые полностью соответствуют особенностям отрасли транспортировки угля в открытой среде. По параметрам четко установленно: оборудование для транспортировки должно иметь производительность ≥400 тонн в час, длину транспортировки 1568 метра, высоту поднимания 10 метров; в качестве основного оборудования выбран трубчатый конвейер (относится к категории конвейерных поясов) с диаметром трубы 350 мм (адаптированным к гранулометрии угля для предотвращения закупорки). По адаптации к условиям оборудование должно выдерживать высокие и низкие температуры, воздействие дождей в открытом воздухе, а также адаптироваться к тяжелой транспортировке с подниманием на высоту 10 метров. По соответствию требованиям и обслуживанию: концентрация выбросов пыли ≤10 мг/м³, срок службы основных компонентов оборудования (направляющие ролики, барабаны) ≥30 000 часов, а также должны быть предоставлены обучение работе и гарантия на 2 года, чтобы обеспечить самостоятельную эксплуатацию командой обслуживания предприятия.

Основные цели проекта

На основе требований и с учетом производственных и экологических требований открытого предприятия были определены четыре цели проекта:

1. Соответствие экологическим нормам: Концентрация выбросов пыли системы трубчатых конвейеров контролируется на уровне ≤8 мг/м³, процент потерь угля снижается до <1%;
2. Совпадение производительности: Обеспечение непрерывной транспортировки 400 тонн в час без промежуточных пунктов для соответствия требованиям модернизации производственных мощностей предприятия;
3. Прочность в открытой среде: Годовая частота отказов оборудования ≤1.5% в условиях -10℃~40℃ и дождей, срок службы основных компонентов превышает 50 000 часов;
4. Снижение затрат: По сравнению с традиционным решением «конвейерный пояс + промежуточный пункт» снижение начальных инвестиций в оборудование на 20% и последующих годовых затрат на обслуживание на 35%.

Оборудование проекта

Основное оборудование

Для соответствия требованиям к производительности 400 тонн в час, диаметру трубы 350 мм, длине пояса 1568 метра и высоте поднимания 10 метров компания ZOOMRY разработала и произвела эксклюзивный набор трубчатых конвейеров. Его конструкция строго соответствует техническим стандартам трубчатых конвейеров, с модификациями для условий открытой среды:

• Конструкция для герметизации и экологической защиты: Общая конструкция использует «шестигранную группу направляющих роликов», складывая 1200мм широкий трубчатый конвейерный пояс модели ST1250 (модель по требованию клиента, прочность на растяжение ≥1250 Н/мм, отличная износостойкость) в трубчатую форму диаметром 350 мм. Перекрытие пояса достигает 120 мм (на 10% выше национального стандарта), обеспечивая полностью герметичную транспортировку угля. В передней и задней частях конвейера установлены резиниевые герметичные манжеты, а на разгрузочном конце — пассивный желоб для сбора пыли, эффективно предотвращающий диспергировку угольной пыли. В итоге концентрация выбросов пыли контролируется на уровне 7.5 мг/м³, значительно ниже требований. Кроме того, трубчатая конструкция предотвращает прямое контакт дождей с углем, решая проблему комкования угля в сезон дождей в открытом воздухе, а процент потерь угля снижается до 0.8%.
• Адаптация к силовому приводу и подъему: Для удовлетворения требований к высоте поднимания 10 метров и длиннодистальной тяжелой транспортировке 1568 метра применяется конструкция «двухдвигательного привода в передней части», оснащенная двумя электродвигателями с регулируемой частотой вращения мощностью 250 кВт (общая мощность 500 кВт, класс защиты IP55) и редуктором с упрочненными зубьями (КПД передачи ≥96%). Скорость может регулироваться в реальном времени в зависимости от объемов транспортировки угля для предотвращения перегрузки. Система контроля натяжения пояса использует гидравлическое натяжное устройство для автоматического компенсации удлинения пояса (вызванного термическим расширением и сжиманием пояса под влиянием температурных колебаний в открытом воздухе), обеспечивая отсутствие скольжения пояса в участке поднимания и стабильную транспортировку на высоту 10 метров. Скорость пояса установлена на уровне 2.8 м/с, а объем подачи регулируется через систему подачи, синхронизированную с ПЛК, для обеспечения непрерывной производительности транспортировки 400 тонн в час.
• Оптимизация прочности в открытой среде: Направляющие ролики — это «специализированные ролики из HDPE для открытой среды», разработанные и произведенные ZOOMRY самостоятельно, с гладкой и износостойкой поверхностью, диапазоном устойчивости к температурам -20℃~60℃ и потреблением воды ≤95 г в тесте на погружение в 72 часа (лучше стандарта ZOOMRY в 100 г), предотвращая ржавчину от дождей. Барабаны изготовлены из кованого материала 40Cr (диаметр 159 мм), а их поверхности обработаны термоплазменным напылением для увеличения износостойкости — это повышает износостойкость на 50% и увеличивает срок службы до более 50 000 часов. Рама конвейера изготовлена с использованием процесса горячего цинкования, с классом защиты от ржавчины Zn12 по ГОСТ/T 13912-2002, адаптированной к влажной среде открытой воздуха.

Вспомогательное оборудование

Для обеспечения бесперебойного соединения транспортировки угля от зоны хранения до цеха переработки в схеме одновременно предусмотрено 2 типа основного вспомогательного оборудования — все разработаны и произведены ZOOMRY самостоятельно, соответствуют техническим требованиям и оптимизированы для условий открытой среды:

• 1 единица дозатора с бункером модели ZR120D: Установлен на приемном конце трубчатого конвейера, соединенный с разгрузочным бункером в зоне хранения угля. Объем бункера 6 м³ (на 20% больше стандартной модели, адаптирован к ритму периодической разгрузки угля в открытом воздухе), использует электродвигатель с регулируемой частотой вращения (мощность 18.5 кВт). Объем подачи может регулироваться в реальном времени в зависимости от режима работы конвейера для предотвращения накопления и закупорки угля. Внутренняя стенка бункера облицована 12мм толстым износостойким керамическим футером для защиты от износа углем, а также установлен тент от дождей (из цветного стали) для предотвращения попадания дождей в бункер и комкования угля.
• Полная система очистки и защиты: Оборудована 2 наборами очистительных лезвий из ПУ (1 в передней части, 1 в задней). Степень прилегания лезвий к трубчатому поясу ≥95%, эффективно удаляющая остаточную угольную пыль с поверхности пояса и предотвращая смещение пояса из-за прилипания материала. На верхней части конвейера установлен съемный тент от дождей (из прозрачного материала ПК), который не только удобствует инспекции в открытом воздухе, но и защищает от дождей и солнечного излучения, продлевая срок службы пояса. Кроме того, установлен переключатель для смещения пояса, который автоматически подает сигнал тревоги и останавливает работу при смещении более 5 мм, обеспечивая безопасность эксплуатации в режиме без присмотра персонала в открытом воздухе.

Основные компоненты

Все компоненты произведены ZOOMRY самостоятельно, с производительностью выше национальных и отраслевых стандартов, обеспечивая долгосрочную стабильную работу в условиях открытой среды:

• Направляющие ролики и барабаны: В дополнение к вышеупомянутым специализированным направляющим роликам из HDPE для открытой среды, в критических местах используются тихие ролики (диаметр 133 мм) с радиальным бегом ≤0.4 мм (лучше национального стандарта 0.5 мм) и вращающимся сопротивлением ≤2 Н (лучше национального стандарта 3 Н), снижая энергопотребление двигателя. Барабаны проходят обработку на ЧПУ с четырьмя валиками для округления (эллиптичность <1.5 мм), а после сварки выполняется ультразвуковая дефектоскопия и отжиг для снятия напряжений, обеспечивая отсутствие внутренних трещин и адаптацию к тяжелой транспортировке в открытом воздухе.
• Другие вспомогательные компоненты: Пассивный желоб для сбора пыли используется для дальнейшего снижения пыли при разгрузке за счет конструкции для демпфирования воздушного потока; трубчатый конвейерный пояс ST1250 добавлен антиультрафиолетовым противостарческим агентом для предотвращения хрупкости пояса от солнечного излучения в открытом воздухе; все электрические компоненты являются взрывозащищенными (соответствуют ГОСТ 3836.1-2010), адаптированные к среде с угольной пылью в открытом воздухе и снижающие риски безопасности.

Реализация проекта

На этапе предварительного обследования ZOOMRY направил 5-дневную техническую группу на открытое предприятие. За 12 дней было завершено трехмерное измерение рельефа маршрута транспортировки длиной 1568 метра с использованием тотального станка, точно отмечена угловая наклонность участка поднимания (высота 10 метров соответствует средней наклоне 0.64%) и состояние дренажа участка работы в открытом воздухе, а также оптимизирована высота установки рамы конвейера (избегая зон наводнения в сезон дождей). Образцы угля были собраны и протестированы на текучесть и износостойкость в лаборатории компании для определения расстояния между направляющими роликами и параметров натяжения пояса. С учетом локальных метеорологических данных (высокая температура летом, низкая температура зимой, период интенсивных дождей в сезон дождей) был разработан специальный план защиты оборудования в открытом воздухе (например, положение установки тента от дождей, оптимизация теплоотдачи двигателя).

На этапе производства и изготовления все оборудование и компоненты производились на заводе ZOOMRY в провинции Хэбэй, с полным интегрированием в систему менеджмента качества ISO 9001: Барабаны трубчатых конвейеров должны были пройти 24-часовой статический нагрузочный тест (без деформации при 1.2 раз превышении номинальной нагрузки); направляющие ролики должны были пройти 1000-часовой испытательный запуск без нагрузки для проверки герметичности и вращающегося сопротивления; трубчатый конвейерный пояс ST1250 должен был пройти испытания на растяжение и износостойкость перед отправкой со завода. В том же году открытое предприятие направило представителей для приемки на заводе — все параметры соответствовали требованиям контракта, а результаты тестов на прочность в открытой среде (циклические тесты на высокие и низкие температуры, тест на дожди) были особенно отличными.

На этапе установки и пусконаладки ZOOMRY направил 8-дневную установочную группу на место, применяя режим «модульное соединение + водонепроницаемое строительство» с учетом особенностей строительства в открытом воздухе: Основное тело трубчатого конвейера разделено на 10 секций (каждая около 150-160 метров), предварительно собранных на заводе. На месте требовалось только болтовое соединение и вулканизация пояса, а срок установки составил только 32 дня (средний срок в отрасли 45 дней). Процесс установки избегал сезона дождей; в случае дождей временные тенты от дождей использовались для покрытия компонентов оборудования для предотвращения ржавчины от дождей. Во время пусконаладки был проведен 72-часовой непрерывный испытательный запуск на полной нагрузке для симуляции реальных условий работы открытое предприятие (высокая температура днем, низкая температура ночью), оптимизируя параметры программы ПЛК для обеспечения стабильной производительности транспортировки конвейера на уровне 405 тонн в час — превышая требование 400 тонн в час. Кроме того, была решена проблема «отклонения расстояния между направляющими роликами в участке поднимания», обнаруженная во время установки, и положение направляющих роликов было скорректировано на месте для обеспечения отсутствия смещения пояса во время работы.

На этапе обучения работе и обслуживанию ZOOMRY предоставил 15-дневное специальное обучение для 4 сотрудников службы эксплуатации и обслуживания предприятия. Контент обучения включал ежедневную инспекцию оборудования в открытом воздухе (состояние вращения направляющих роликов, герметичность тента от дождей, температура двигателя), устранение обычных неисправностей (скольжение пояса, заклинивание направляющих роликов) и регулярное обслуживание (период смазки направляющих роликов, регулировка натяжения пояса), а также предоставлен детальный операционный справочник. В ответ на специальные требования к обслуживанию в открытой среде были специально отработаны навыки, такие как «инспекция дренажа оборудования в сезон дождей» и «операция преднагрева пояса зимой», чтобы обеспечить возможность команде обслуживания самостоятельно выполнять эксплуатацию оборудования и базовое обслуживание после обучения.

Результаты проекта

С момента официальной пусконаладки проекта оборудование работало стабильно в течение длительного периода, и все показатели превзошли ожидания. Оно решило основные проблемы транспортировки угля для открытое предприятие и создало значительную экономическую и экологическую ценность:

По экологическим требованиям и соответствию: Полностью герметичная конструкция трубчатых конвейеров снизила концентрацию выбросов пыли предприятия с 35 мг/м³ до 7.5 мг/м³, значительно превышая национальные и местные стандарты. С того времени предприятие больше не получал жалоб, связанных с пылью, и избежал риска экологических штрафов. Процент потерь угля снизился с 6% до 0.8%; исходя из годового объема транспортировки 2.8 миллиона тонн (фактическая производственная мощность предприятия), годовая потеря снижена на 20 200 тонн. При расчете по рыночной цене угля годовые экономии на потерях материалов являются значительными. Кроме того, конструкция без промежуточных пунктов снижает занимаемую площадь на 2 пункта, увеличивая коэффициент использования территории открытое предприятие на 25%.

По производительности и мощностям: Трубчатый конвейер обеспечивает непрерывную транспортировку на 1568 метра без промежуточных пунктов, с фактической производительностью, стабильно поддерживаемой на уровне 405 тонн в час, соответствующей требованиям модернизации производственных мощностей предприятия. По сравнению с традиционным решением «конвейерный пояс + промежуточный пункт» цикл транспортировки сокращен с 5 часов до 3.7 часов, снижая годовое простои в производстве, вызванное недостаточной производительностью транспортировки, примерно на 40 часов, и косвенно создавая дополнительную производственную ценность более 3 миллионов юаней (при расчете по прибыли от переработки угля предприятия). Стабильная работа участка поднимания на 10 метров полностью устраняет повторную диспергировку пыли и потери на этапе транзита, делая процесс транспортировки более плавным.

По надежности и прочности в открытой среде: Оборудование работало стабильно в течение многих лет, и не требовалось крупномасштабной замены основных компонентов (направляющие ролики, барабаны) — только регулярная замена поясов и лезвий. Годовые затраты на обслуживание ниже на 40% по сравнению с традиционным оборудованием. В условиях открытой среды -10℃~40℃ годовая частота отказов оборудования составляет только 1.2% (значительно ниже целевого показателя 1.5%), и не было серьезных отказов, вызванных высокими или низкими температурами, или дождами. Когда открытое предприятие провело вторую модернизацию производственных мощностей, трубчатый конвейер смог соответствовать новому требованию в 450 тонн в час посредством простого регулирования мощности привода (с 500 кВт до 550 кВт), демонстрируя масштабируемость и прочность оборудования.

Руководитель проекта открытое предприятие при инспекции оборудования сказал: «Трубчатые конвейеры ZOOMRY не только решили наши проблемы с экологией и производительностью в то время, но и могут работать стабильно в открытой среде в течение многих лет — это более прочное оборудование, чем то, которое мы использовали раньше. При дальнейшем расширении предприятия мы все еще будем отдавать предпочтение решениям ZOOMRY».

Преимущества ZOOMRY

• Более высокая степень индивидуализации: Большинство международных брендов предлагают стандартизированные продукты трубчатых конвейеров, и их цикл дизайна для специальных требований (высокие и низкие температуры в открытом воздухе, дожди) превышает 6 месяцев; опираясь на собственную команду исследований и разработок ZOOMRY завершил оптимизационный дизайн оборудования для открытой среды всего за 2 месяца, с эксклюзивными конфигурациями (направляющие ролики из HDPE, рамы с горячим цинкованием, тенты от дождей), которые лучше соответствуют реальным требованиям условий открытой среды.
• Самостоятельные разработки основных компонентов: ZOOMRY самостоятельно производит основные компоненты (направляющие ролики, барабаны, пояса) и может регулировать параметры в соответствии с требованиями проекта (например, герметичность направляющих роликов в открытой среде, износостойкость барабанов). Его качество соответствует стандартам ISO 9001 и CEMA. По сравнению с брендами, полагающимися на внешние закупки, его компоненты имеют лучшую совместимость и более стабильное качество — это ключ к долгосрочной работе оборудования в открытой среде.
• Комплексная поддержка услуг: ZOOMRY имеет международные сертификаты (ISO 9001, ISO 14001, CE, EAC и другие), и его оборудование может соответствовать требованиям соответствия в различных регионах мира, адаптированное к требованиям целевых клиентов «как на внутреннем, так и на внешнем рынке». Одновременно предоставляются комплексные услуги от предварительного обследования до пожизненного обслуживания; иностранные клиенты могут полагаться на глобальные склады запасных частей ZOOMRY и многоязычную техническую поддержку для решения проблем с обслуживанием оборудования в открытой среде.