Проект конвейера для складирования в России

Хабаровский край на Дальнем Востоке России является одним из важных регионов по добыче угля в России. Запасы угля в регионе превышают 3 миллиарда тонн, а годовая производительная мощность стабильно держится выше 20 миллионов тонн. Основная масса добываемого угля — это высококачественный энергетический уголь, который преимущественно экспортируется в страны Азиатско-Тихоокеанского региона, такие как Китай, Южная Корея и Япония. Однако транспортировка сыпучих угольных материалов в этом регионе давно сталкивается с проблемами экстремальных низких температур и производственных узких мест из-за морально и технически устаревшего оборудования. Среднесуточная производительность одного оборудования не превышает 300 тонн, что не соответствует требованиям по расширению производственных мощностей по добыче угля.

В ответ на эту ситуацию российская транспортная компания, работающая в сфере угольной промышленности, запустила проект «Модернизация системы транспортировки сыпучих угольных материалов», предусматривающий замену 8 комплектов устаревшего штабелерно-извлекательного оборудования на крупной угольной шахте Хабаровского края. Цель проекта — повышение эффективности погрузки и хранения угля, а также соответствие новым требованиям Российской федеральной службы по надзору в сфере природопользования (Росприроднадзор) к выбросам пыли (концентрация пыли ≤ 10 мг/м³). При выборе глобальных международных брендов в итоге в качестве партнера был выбран производитель Zoomry Heavy Industry (Zoomry). Основные причины: компания Zoomry не только имеет сертификат EAC (обязательный сертификат для российского рынка), но и может предоставлять индивидуальные решения, адаптированные к условиям низких температур. Кроме того, срок службы самостоятельно производимых ключевых компонентов, таких как подшипниковые катушки и барабаны, превышает 50 000 часов, что значительно превосходит стандартных 30 000 часов у конкурентов.

Требования к проекту

Требования российской угольной транспортной компании сосредоточены на четырех аспектах: «адаптивность, эффективность, экологичность, стабильность», которые можно детально изложить в виде следующих 4 пунктов:

1. Соответствие технических характеристик оборудования производственной мощности: требуется 8 комплектов телескопических штабелеров с длиной телескопического участка 25 метров (фиксированный участок) + 15 метров (телескопический участок), чтобы удовлетворить потребности шахты в «сборке больших запасов угля + гибкой выгрузке». Среднесуточная производительность одного оборудования должна превысить 500 тонн, а вся система должна соответствовать ритму суточной выработки угля шахтой в объеме 1500 тонн;
2. Адаптивность к условиям низких температур: оборудование должно стабильно работать в диапазоне температур от -35 °C до 40 °C. Гидравлическая система, электроуправляющие модули, шины (или гусеницы) должны обладать антифризинг свойствами, чтобы избежать проблем, таких как старение уплотнительных элементов и застывание смазочного масла при низких температурах;
3. Соответствие экологическим и безопасным требованиям: необходимо оснастить оборудование устройствами для контроля пыли, чтобы уменьшить выброс пыли при сборе и выгрузке угля. Одновременно оборудование должно обладать безопасными функциями, такими как экстренная остановка, защита от разрыва троса, контроль смещения конвейерного ремня и т.д., и соответствовать «Правилам безопасности промышленного оборудования» России;
4. Обеспечение иностранных услуг: поскольку проект реализуется в удаленном регионе Дальнего Востока, компания Zoomry должна предоставить на-site консультацию по монтажу, обучение операторов, а также организовать временное хранилище запасных частей в Владивостоке (Россия) для обеспечения доставки запасных частей в течение 48 часов после возникновения неисправности.

Решение компании Zoomry Heavy Industry

В ответ на требования российского клиента компания Zoomry создала специальный проектный группу (включающую 12 инженеров по машиностроительному дизайну, электроуправлению и разработке материалов для низких температур). На основе «телескопического штабелера длиной 25+15 метров» была проведена индивидуальная разработка по трем направлениям: конструкция оборудования, ключевые компоненты и система управления, в результате чего был сформирован полный комплекс решений для транспортировки сыпучих материалов.

Ключевое оборудование и технические характеристики

Вся комплектная установка телескопического штабелера модернизирована на основе платформы штабелеров серии ZR компании Zoomry, с следующими ключевыми параметрами:

• Длина телескопического участка: 25 метров (фиксированный участок) + 15 метров (телескопический участок), максимальный рабочий радиус达 40 метров, объем сбора угля увеличен на 80% по сравнению с прежним оборудованием клиента;
• Производительность: номинальная производительность одного оборудования — 550 тонн в час (т/ч), пиковая производительность может достигать 600 тонн в час, что удовлетворяет требованию к суточной производительности в 500 тонн.

Модернизация для адаптации к низким температурам

• Гидравлическая система: применяется специальное антифризинг гидравлическое масло для температур -40 °C, в гидравлическом баке установлен электронагревательный элемент, чтобы обеспечить соответствие вязкости гидравлического масла эксплуатационным стандартам при низких температурах;
• Электрические компоненты: использованы низкотемпературные ПЛК контроллеры серии Siemens S7-1200. Датчики (например, температурные и давленные датчики) имеют класс защиты IP67 и возможность запуска при температуре -40 °C;
• Ходовая система: оснащена 8 суперизносостойкими и антифризинг сплошными шинами (модель 23.5-25). В рецептуру резины шин добавлены антифризинг добавки, чтобы избежать упрочнения и растрескивания при низких температурах;
• Конструкционные материалы: рама оборудования изготовлена из низкотемпературной ударопрочной стали марки Q355ND, после сварки проведена низкотемпературная старение обработка для предотвращения хрупкого разрушения конструкционных элементов при низких температурах.

Производительность ключевых компонентов

Компания Zoomry, как предприятие с полной промышленной цепочкой по производству оборудования для транспортировки сыпучих материалов, самостоятельно производит такие ключевые компоненты, как подшипниковые катушки, барабаны, очищающие лезвия и т.д. Показатели производительности ключевых компонентов в данном проекте превышают международные стандарты:

• Подшипниковые катушки и комплекты подшипниковых катушек: применяются разработанные компанией Zoomry « Тихие антифризинг подшипниковые катушки» с величиной подпрыгивания ≤ 0.4 мм (лучше, чем стандарт ГОСТ Китая — 0.5 мм), осевым смещением ≤ 0.4 мм (лучше, чем стандарт ГОСТ — 0.7 мм). Подшипники выполнены в виде заказных низкотемпературных герметичных подшипников с вращающимся сопротивлением ≤ 2 Н (лучше, чем стандарт ГОСТ — 3 Н), которые сохраняют низкий уровень шума при работе в условиях -35 °C (уровень шума ≤ 45 дБ);
• Барабаны: приводные барабаны и направляющие барабаны изготовлены из кованого материала 40Cr (диаметр ≥ 200 мм), оболочка барабана обработана на ЧПУ четырехвалковом круглом станке с овальностью ≤ 1.5 мм (согласно документу «овальность оболочки барабана < 1.5 мм»). Поверхность барабана покрыта ромбовидным резинированным слоем для увеличения коэффициента трения между барабаном и конвейерным ремнем, а также для предотвращения скольжения конвейерного ремня при низких температурах;
• Устройства для контроля пыли: оснащены пассивными пылеулавливающими желобами и герметичными кожухами на головном участке конвейера. Внутри желобов установлены направляющие пластины для уменьшения турбулентности воздушного потока при падении угля. Коэффициент улавливания пыли достигает более 92%, что соответствует российским экологическим стандартам;
• Система безопасности: интегрированы переключатели для контроля смещения конвейерного ремня (контроль смещения ремня — belt sway), двойные механические ограничители для защиты от разрыва троса, экстренные тросовые переключатели. При возникновении аномалий в работе оборудования экстренная остановка активируется за 0.01 секунды, что обеспечивает безопасность эксплуатации.

Автоматическая система управления на ПЛК

Для уменьшения ручного вмешательства компания Zoomry оснастила оборудование системой «автоматическая сборка угля на ПЛК + дистанционное управление»:

• Функция автоматической сборки угля: на основе ритма выработки угля шахтой ПЛК контроллер может предустанавливать два режима — «секторная сборка угля» и «слоевая сборка угля». С помощью лазерного дальномерного датчика контролируется высота накопления угля, а длина телескопического участка и угол сборки автоматически регулируются для предотвращения перегрузки оборудования из-за неравномерного накопления угля;
• Дистанционное управление и мониторинг: оснащена 10-дюймовым сенсорным экраном HMI (человеко-машинный интерфейс) с поддержкой двуязычного режима (русский, английский). Операторы могут дистанционно управлять telescopirovaniem, вращением и подъемом оборудования из операторной комнаты. Одновременно система может в реальном времени передавать данные о работе оборудования (например, производительность, температура, коды неисправностей) на платформу управления шахтой, обеспечивая «безоператорную эксплуатацию + интеллектуальный мониторинг»;
• Самодиагностика неисправностей: система оснащена более 200 модулями самодиагностики неисправностей. При возникновении аномалий гидравлического давления или перегрева подшипников система автоматически подает сигнал тревоги и отображает место возникновения неисправности, снижая сложность на-site ремонта.

Процесс реализации проекта

Конструирование и производство

Проектная группа использовала программное обеспечение для 3D-моделирования SolidWorks для завершения общего конструирования оборудования, с акцентом на симуляцию и анализ конструкционного напряжения и расхода гидравлической системы при низких температурах, чтобы обеспечить соответствие проекта требованиям сертификата EAC. Одновременно проектные чертежи были представлены в Российскую федеральную службу технического и экспортного контроля (Ростехнадзор) для проверки и получения «Разрешения на импорт оборудования»;

Стадия производства

Ключевые компоненты (подшипниковые катушки, барабаны, ПЛК контроллеры) производились на производственном предприятии компании Zoomry в Цауциан (провинция Хэбэй). В процессе производства строго соблюдался стандарт качества ISO 9001:

• Производство подшипниковых катушек: из каждой партии случайным образом отбиралось 10% образцов для проведения низкотемпературного испытания на вращение (непрерывная работа в условиях -35 °C в течение 72 часов) для обеспечения отсутствия заеданий;
• Сварка барабанов: применялась технология автоматической подплавной сварки, после сварки проведено ультразвуковое контроля для обеспечения 100% процента годности сварных швов;
• Предварительная сборка оборудования: в заводских условиях была проведена предварительная сборка 8 комплектов оборудования, а также испытание работы оборудования при имитации условий -35 °C (с использованием низкотемпературной камеры), в результате чего были устранены 2 случая утечки гидравлических клапанов при низких температурах.

Транспортировка и на-site монтаж

План транспортировки

Учитывая сложности логистики в Хабаровском крае, компания Zoomry разделила каждое оборудование на 6 модулей, которые транспортировались по схеме «морской транспорт + наземный транспорт». На всем маршруте использовалось GPS-отслеживание для обеспечения безопасности груза;

На-site монтаж

Компания Zoomry направила 4 опытных инженера в Россию для оказания на-site консультаций по монтажу, а также для совместной работы с местной монтажной бригадой над сборкой оборудования:

• Перед монтажом: проведен контроль плоскости основания оборудования, скорректирована высота гидравлических опорных ножек для обеспечения ошибки горизонтальности оборудования ≤ 0.1%;
• Ключевые этапы сборки: сначала была произведена сборка рамы фиксированного участка, затем телескопический участок был подключен с помощью гидравлической лебедной системы, и в заключение установлены конвейерный ремень и электроуправляющая система. Вся работа заняла 20 дней (сборка 8 комплектов оборудования одновременно);
• Обучение персонала: для клиента было проведено обучение 12 операторов, включающее ежедневную операцию оборудования, диагностику неисправностей и техническое обслуживание. Обучение велось по схеме «теория + практика», и только после успешного сдачи экзамена сотрудники получили право на работу.

Пусконаладочные работы и приемка

• Пусконаладочные работы без нагрузки: проверены функции telescopirovania, вращения и подъема оборудования, а также проверена скорость реакции гидравлической системы и точность электроуправления при низких температурах (температура в месте проведения работ составляла около -5 °C) для обеспечения плавной работы телескопического участка без заеданий;
• Пусконаладочные работы с нагрузкой: проведены испытания на сборку и выгрузку угля с имитацией реальных условий эксплуатации шахты. Одно оборудование работало непрерывно в течение 72 часов с стабильной производительностью 550 тонн в час, а концентрация пыли составила 8.5 мг/м³, что соответствует экологическим требованиям;
• Стандарты приемки: в соответствии с техническим соглашением, подписанным обеими сторонами, приемка проведена по 4 параметрам: производительность, адаптивность к низким температурам, безопасные функции, экологические показатели. Все 8 комплектов оборудования прошли приемку за один раз, и клиент подписал «Отчет о приемке проекта».

Результаты проекта

Повышение эффективности

• Среднесуточная производительность одного оборудования увеличилась с 300 тонн (прежнее оборудование) до 550 тонн, а среднесуточная производительность всей системы достигла 1600 тонн, превысив требование к суточной выработке угля шахтой в объеме 1500 тонн;
• Сокращение времени на сборку угля на 40%: благодаря увеличению длины телескопического участка оборудования и функции автоматической сборки угля на ПЛК, цикл «добыча угля из шахты — сборка угля» в шахте сократился с 8 часов до 4.8 часов, что уменьшило задержку угля на этапе транзита.

Снижение нагрузки на техническое обслуживание

• Коэффициент готовности оборудования достиг 98%: в период эксплуатации оборудование было остановлено только 2 раза из-за экстремальных снегопадов (в общей сложности 48 часов), нет остановок из-за неисправностей, вызванных низкими температурами — это значительно лучше ожидаемого коэффициента готовности в 95% по мнению клиента;
• Снижение затрат на техническое обслуживание на 25%: срок службы подшипниковых катушек и барабанов, произведенных самостоятельно компанией Zoomry, достигает 50 000 часов, и к настоящему времени ключевые компоненты не были заменены. Это позволило значительно сэкономить на покупке запасных частей по сравнению с прежним оборудованием клиента (где подшипниковые катушки нужно было заменять каждые 2 года). Одновременно создание временного хранилища запасных частей (в Владивостоке) позволило сократить время восстановления после неисправностей до 24 часов, уменьшив потери производительности из-за остановок.

Соответствие экологическим требованиям

В период эксплуатации оборудования концентрация пыли стабильно держалась на уровне 8-9 мг/м³, что значительно ниже стандарта 10 мг/м³, установленного Росприроднадзором. Качество воздуха вокруг шахты улучшилось, и от местных экологических органов не было получено никаких жалоб. Одновременно «тихие подшипниковые катушки» (уровень шума ≤ 45 дБ), используемые в оборудовании, уменьшили шумовое воздействие на окружающие жилые районы, соответствуюя «Стандарту контроля промышленного шума» России.

Руководитель проекта российской угольной транспортной компании заявил: «Перед началом проекта мы опасались, подойдет ли китайское оборудование к условиям низких температур на Дальнем Востоке, но индивидуальное решение и на-site услуги компании Zoomry развеяли наши опасения. Работа 8 комплектов штабелерно-извлекательного оборудования не только превзошла ожидания по эффективности, но и отличается простотой в эксплуатации и обслуживании, а также своевременной поставкой запасных частей. В будущем мы будем продолжать закупать конвейерные линии и разгрузочные устройства для грузовиков у компании Zoomry, углубляя наше сотрудничество».