Ինչու՞ հիդրավլիկ ճախարակները գերազանցում են էլեկտրական ճախարակները շարունակական ծանրաբեռնվածության հանքարդյունաբերական կիրառություններում

Շարժիչի նախագծման հիմնարար տարբերությունը. ինչն է հիդրավլիկ ճախարակները դարձնում նախատեսված չարաշահման համար

Ես տասնհինգ տարի աշխատել եմ «Յինինգ» հիդրավլիկ ընկերությունում՝ նախագծելով հանքարդյունաբերության, ծովային և շինարարական կիրառությունների համար նախատեսված ճախարակային համակարգեր, և հիդրավլիկ և էլեկտրական ճախարակների միջև ինժեներական փիլիսոփայության տարբերությունը ակնհայտ է.Հիդրավլիկ շարժիչները բնույթով գերկառուցված են գերծանրաբեռնվածությանը դիմակայելու համար, մինչդեռ էլեկտրական շարժիչները ճշգրիտ սարքեր են, որոնք պաշտպանում են իրենց՝ անջատվելով։Այս տարբերությունը ոչ մի տեխնոլոգիայի նախագծային թերություն չէ, այլ հիմքում ընկած ֆիզիկայի հետևանք է: Հիդրավլիկ շարժիչները օգտագործում են ճնշման տակ գտնվող հեղուկ (հանքարդյունաբերական ճախարակային կիրառություններում սովորաբար 250-350 բար)՝ պտտվող մխոցների կամ ատամնանիվների խումբը շարժելու համար: Հեղուկն ինքնին գործում է որպես հզորության փոխանցման և սառեցման միջավայր. երբ հեղուկը շրջանառվում է շարժիչի միջով, այն ջերմությունը փոխանցում է համակարգի յուղի սառեցուցիչին: Եթե շարժիչը գերբեռնված է, համակարգի ճնշման թեթևացման փականը բացվում է սահմանված ճնշման տակ (սովորաբար 315-350 բար) և շեղում է հոսքը՝ պաշտպանելով մեխանիկական բաղադրիչները գերբեռնվածության վնասումից՝ առանց համակարգը անջատելու:

Ի տարբերություն դրա, էլեկտրական շարժիչները էլեկտրական հոսանքը վերածում են մագնիսական հոսքի՝ պտտող մոմենտ ստեղծելու համար: Շարժիչի փաթույթները՝ պղնձե մետաղալարը, որը մեկուսացված է F դասի (առավելագույնը 155 աստիճան Ցելսիուս) կամ H դասի (առավելագույնը 180 աստիճան Ցելսիուս) մեկուսացմամբ, առաջացնում են հոսանքի քառակուսուն համամասնական ջերմություն (I-քառակուսի-R կորուստներ):Անընդհատ աշխատանքի հանքարդյունաբերական կիրառման դեպքում, երբ ճախարակը բեռի դեմ ձգվում է 30-60 րոպե, շարժիչի փաթույթները հասնում են ջերմային հագեցման 15-25 րոպեի ընթացքում, և ջերմային պաշտպանության ռելեն կամ VFD-ն անջատում է շարժիչը՝ մեկուսացման խափանումը կանխելու համար։Սա անսարքություն չէ, այլ շարժիչի կողմից մշտական ​​​​վնասվածքից պաշտպանվելը, բայց հանքի արտադրության մենեջերի համար, որը դիտում է, թե ինչպես է ճախարակը կանգ առնում աշխատանքի կեսին, այս տարբերությունը ակադեմիական է։ISO 5001Էլեկտրաշարժիչների արդյունավետության ստանդարտների համաձայն, անընդհատ աշխատանքի վարկանիշ ունեցող շարժիչները պահանջում են կամ հարկադիր օդային սառեցում (TEFC շարժիչներ արտաքին օդափոխիչներով) կամ ջրային թաղանթով սառեցում՝ 40% աշխատանքային ցիկլից ավելի աշխատելու համար, և նույնիսկ հարկադիր սառեցման դեպքում ջերմային սահմանը սովորաբար 60-70% աշխատանքային ցիկլ է Ավստրալիայի և Հարավային Ամերիկայի բաց հանքերում տարածված 35-45 աստիճան Ցելսիուս շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում։

Աշխատանքային ցիկլի համեմատություն. Ինչու է էլեկտրական ճախարակի ջերմային սահմանաչափերը դառնում արտադրական խնդիր հանքարդյունաբերության մեջ

Էլեկտրական ճախարակի տվյալների թերթիկի աշխատանքային ցիկլի սպեցիֆիկացիան ներկայացնում է լաբորատոր պայմաններ՝ 25 աստիճան Ցելսիուս շրջակա միջավայր, մաքուր օդ, անվանական լարում, որոնցից ոչ մեկը չի վերաբերում կարծր ապարի արդյունահանման միջավայրին։Իրական հանքարդյունաբերության պայմաններում՝ 40 աստիճան Ցելսիուս ջերմաստիճանում, երբ օդային փոշին մասամբ խցանում է շարժիչի սառեցման թևիկները, «40% վարկանիշով» էլեկտրական ճախարակի իրական աշխատանքային ցիկլը նվազում է մինչև մոտավորապես 25-30%: Երկու 10-ժամյա հերթափոխով աշխատող հանքի համար դա նշանակում է, որ էլեկտրական ճախարակը կարող է աշխատել ընդամենը 2.5-3 ժամ մեկ հերթափոխի ընթացքում, նախքան կուտակային ջերմային կուտակումը կպահանջի սառեցման ժամանակահատված, և այդ սառեցման ժամանակահատվածը (սովորաբար 30-45 րոպե՝ անվտանգ փաթույթի ջերմաստիճանին վերադառնալու համար) ուղղակիորեն նվազեցնում է արտադրության արտադրողականությունը:

At Յինինգ ՀիդրավլիկՄեր IYJ շարքի հիդրավլիկ ճախարակները նախատեսված են 100% անընդհատ աշխատանքի համար, որտեղ հիդրավլիկ էներգաբլոկի յուղի սառեցուցիչը նախատեսված է առավելագույն սպասվող շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի համար՝ գումարած 15% անվտանգության մարժա։Յուղի սառեցուցիչը ջերմային կառավարման բաղադրիչ է, որը հնարավոր է դարձնում 100% աշխատանքային ցիկլը— այն հիդրավլիկ հեղուկից ջերմությունը փոխանցում է շրջակա օդին (կամ սառեցնող ջրիը՝ ստորգետնյա հանքարդյունաբերության կիրառությունների համար), պահպանելով հեղուկի ջերմաստիճանը 65 աստիճան Ցելսիուսից ցածր նույնիսկ շարունակական առավելագույն բեռի շահագործման դեպքում: Հիդրավլիկ պոմպը շարժող էլեկտրական շարժիչը համակարգի միակ էլեկտրական բաղադրիչն է, և այն աշխատում է հաստատուն արագությամբ և բեռով՝ անկախ ճախարակի բեռից՝ վերացնելով էլեկտրական ճախարակի շարժիչների անսարքության պատճառ հանդիսացող փոփոխական ջերմային ցիկլը:

Մոմենտի կայունությունը փոփոխական բեռի տակ. Հիդրավլիկի առավելությունը մեղմ մեկնարկի և հարվածի կլանման մեջ

Հանքարդյունաբերական ճախարակի գործողություններում բոլոր քաշող մեխանիզմների մոտ 67%-ը մեկնարկվում է ստատիկ բեռի դեմ՝ ապարներով բեռնված կոնտեյներ, կանգ առած բեռնատար մեքենա, լարված փոխակրիչ ժապավեն։Ստատիկ բեռի դեմ մեկնարկը պահանջում է առավելագույն պտտող մոմենտ զրոյական պտույտ/րոպե դեպքում, և հենց այստեղ է հիդրավլիկ շարժիչի հիմնական առավելությունն առավել ցայտուն։ Հիդրավլիկ շարժիչն իր առավելագույն պտտող մոմենտն արտադրում է ուղղորդված կառավարման փականի բացման պահին՝ ճնշումը հիդրավլիկ շղթայում ակնթարթորեն (50-100 միլիվայրկյանների ընթացքում) աճում է, և շարժիչը զրոյական պտույտ/րոպե դեպքում ապահովում է ամբողջական կանգառի պտտող մոմենտ։ Մուտքային հոսանք, փաթույթի տաքացման կտրուկ աճ և մեկնարկիչի կոնտակտորի աղեղային առաջացում չկա։

Ստատիկ բեռի վրա գործարկվող էլեկտրական շարժիչը մեկնարկի ողջ ընթացքում կլանում է արգելափակված ռոտորի հոսանք (սովորաբար լրիվ բեռի հոսանքի 6-8 անգամ մեծ)՝ սովորաբար 2-5 վայրկյան ուղիղ մեկնարկի համար, կամ 5-15 վայրկյան՝ մեղմ մեկնարկիչի կողմից լարումը մեծացնելու համար։Յուրաքանչյուր կողպված ռոտորի մեկնարկը ջերմային ծերացում է առաջացնում շարժիչի փաթույթներում մոտավորապես 0.5-1.0 համարժեք աշխատանքային ժամով, քանի որ մեկնարկային հոսանքի ժամանակ I-քառակուսի-R տաքացումը 36-64 անգամ ավելի բարձր է, քան սովորական աշխատանքի ժամանակ։20-30 մեկնարկային ցիկլով հանքարդյունաբերական հերթափոխում, միայն մեկնարկից առաջացող կուտակային ջերմային ծերացումը կարող է սպառել 10-30 համարժեք ժամ փաթաթման կյանքի մեկ 10-ժամյա հերթափոխում:AS 1418Համաձայն կռունկների և ամբարձիչների ստանդարտների, էլեկտրական ճախարակի շարժիչի մեկնարկի հաճախականությունը պետք է նվազեցվի, երբ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը գերազանցում է 35 աստիճան Ցելսիուսը, և նվազեցման գործակիցը սովորաբար կազմում է 0.85՝ սահմանված ջերմաստիճանից բարձր յուրաքանչյուր 5 աստիճան Ցելսիուսի համար։

Հիդրավլիկ համակարգերը նաև ապահովում են բնական ցնցումների կլանում՝ հիդրավլիկ հեղուկի սեղմելիության միջոցով։Երբ հանքարդյունաբերական ճախարակը բախվում է բեռի հանկարծակի աճի՝ ապարային բեկորի սեպի տակ խրվելը, մալուխի խճճվելը անհարթ գետնի վրա, հիդրավլիկ հեղուկը փոքր-ինչ սեղմվում է (մոտավորապես 0.5% ծավալի նվազում հանքային յուղի դեպքում՝ յուրաքանչյուր 70 բար ճնշման աճի համար), կլանելով հարվածը, նախքան այն կհասնի մեխանիկական բաղադրիչներին։Այս հիդրավլիկ բարձիկավորումը փոխանցումատուփի գագաթնակետային պտտող մոմենտը նվազեցնում է 20-35%-ով՝ համեմատած էլեկտրական ճախարակի հետ, որն ունի շարժիչի և փոխանցման տուփի մուտքային լիսեռի միջև կոշտ մեխանիկական միացում։Յինինգ ՀիդրավլիկՄեր հիդրավլիկական հզորության բլոկները ներառում են ակումուլյատորային սխեմաներ, որոնք հատուկ նախագծված են հարվածի կլանումը բարելավելու համար. 10 լիտրանոց փամփուշտային ակումուլյատորը, որը նախապես լիցքավորված է մինչև 120 բար ազոտ, կլանում է ճնշման կտրուկ տատանումները, որոնք այլապես կհասնեին պոմպին և շարժիչին։

Շարժիչի խափանման ռեժիմի համեմատություն. այրման մակարդակը և վերանորոգման արժեքը ապարների հանքարդյունաբերության միջավայրերում

Երկու շարժիչների տեսակների համար էլ շրջակա միջավայրի աղտոտվածությունը հիմնական խափանումների արագացուցիչն է, սակայն խափանման եղանակները և վերանորոգման ուղիները հիմնարարորեն տարբեր են։Կարծր ապարների արդյունահանման ոլորտում շրջակա միջավայրը ներառում է. օդային տարածվող սիլիցիումի փոշի (0.5-5 միկրոն մասնիկի չափս, ուժեղ հղկող), թրթռում (5-15 մմ/վրկ RMS ճախարակի տեղադրման հիմքում մոտակա ջարդիչներից և փոխակրիչներից), ջերմաստիճանի լայն տատանումներ (բաց հանքահորում գիշերը 5 աստիճան Ցելսիուսից մինչև 45 աստիճան Ցելսիուս ցերեկը) և հանքի ջրազրկման գործողություններից առաջացող ջրի կամ շլամի պարբերաբար ազդեցություն։

Այս միջավայրում էլեկտրական շարժիչի խափանման եղանակներն են՝ կրողների աղտոտում (փոշու ներթափանցում լիսեռի կնիքների միջով, որը կազմում է էլեկտրական շարժիչի խափանումների մոտավորապես 51%-ը՝ ըստ IEEE շարժիչի հուսալիության ուսումնասիրությունների), փաթույթների մեկուսացման քայքայում (փոշու կուտակումը փաթույթներում նվազեցնում է ջերմության ցրումը՝ առաջացնելով տաք կետեր, որոնք քայքայում են մեկուսացումը նորմալ արագությունից 2-3 անգամ ավելի արագ) և միացման տուփի կոռոզիա (խոնավության ներթափանցումը առաջացնում է հողանցման խափանումներ):Կարծր ապարների հանքարդյունաբերության միջավայրերում էլեկտրական շարժիչի խափանման մակարդակը մոտավորապես 3-5 անգամ ավելի բարձր է, քան մաքուր արդյունաբերական միջավայրերում,Եվ երբ շարժիչը խափանվում է, վերանորոգման ուղին սովորաբար պահանջում է. հանում ճախարակից (1-2 ժամ կռունկի օգնությամբ), տեղափոխում դեպի տեղից դուրս գտնվող շարժիչի վերանորոգման արհեստանոց (2-5 օր լոգիստիկա), ապամոնտաժում/վերափաթեթավորում/վերակառուցում (5-10 օր) և վերատեղադրում (1-2 ժամ): Ընդհանուր պարապուրդի ժամանակը. յուրաքանչյուր խափանման դեպքում 7-17 օր:

Հիդրավլիկ շարժիչի խափանման ռեժիմներ՝ կնքման մաշվածություն (ամենատարածված խափանումը, որը սովորաբար տևում է 8000-12000 աշխատանքային ժամ), պտտվող խմբային մաշվածություն (մխոցային կոճղակներ, գլանային բլոկի մակերես, փականի թիթեղ՝ աստիճանական և հայտնաբերելի աշխատանքի մոնիթորինգի միջոցով) և աղտոտման հետ կապված շերտազատում (կարելի է կանխարգելել 10 միկրոն կամ ավելի բարձր բացարձակ ճնշման տակ պատշաճ ֆիլտրացիայի միջոցով):Հիդրավլիկ շարժիչի դաշտի նորոգում. կնիքի փոխարինումը տևում է 2-4 ժամ՝ ստանդարտ գործիքներով, և չի պահանջում շարժիչի հեռացում կռունկով։Շրջանառվող խմբի փոխարինումը տևում է 4-8 ժամ և կարող է իրականացվել տեղում՝ հիդրավլիկ տեխնիկի կողմից: Շարժիչը չի լքում հանքի տարածքը: Ընդհանուր պարապուրդի ժամանակը. 0.5-1 օր՝ կնիքի խափանման դեպքում, 1-2 օր՝ շրջանառվող խմբի փոխարինման դեպքում: ՀամաձայնՀանքարդյունաբերական սարքավորումների էներգաարդյունավետություն (MEET)Հետազոտական ​​տվյալների համաձայն՝ հիդրավլիկ համակարգի դաշտային վերանորոգման հնարավորությունը ամենամեծ գործառնական առավելությունն է էլեկտրական համակարգերի համեմատ հեռավոր հանքարդյունաբերական վայրերում, որտեղ տեղանքից դուրս վերանորոգման լոգիստիկան շաբաթներ է ավելացնում յուրաքանչյուր խափանման դեպքին։

Ժամային ընդհանուր արժեքը. 5 տարվա շահագործման ծախսերի վերլուծություն անընդհատ հանքարդյունաբերական ճախարակի կիրառությունների համար

Ձեռքբերման արժեքի տարբերությունը՝ հիդրավլիկ ճախարակի համակարգը սովորաբար 30-50%-ով ավելի թանկ է, քան համարժեք հզորությամբ էլեկտրական ճախարակը, հիդրավլիկ ճախարակների դեմ ամենատարածված փաստարկն է, բայց դա նաև ամենաանավարտ վերլուծությունն է։5 տարվա ընթացքում (հանքարդյունաբերական սարքավորումների մաշվածության բնորոշ ժամանակահատված) աշխատանքային ժամի ընդհանուր արժեքի պատշաճ վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ ավելի բարձր սկզբնական արժեքը փոխհատուցվում է առաջին 18-24 ամիսների ընթացքում՝ պարապուրդի ժամանակի կրճատման և վերանորոգման ծախսերի իջեցման միջոցով։

Արտադրության պարապուրդի արժեքը, որը միջին չափի հանքի համար գնահատվում է 1,200-1,800 ԱՄՆ դոլար՝ ճախարակի կորստյան դեպքում մեկ ժամվա համար, գերիշխում է ընդհանուր ծախսերի հավասարման մեջ։Հիդրավլիկ ճախարակի 100% աշխատանքային ցիկլը վերացնում է ջերմային անջատման հետ կապված արտադրական կորուստները, իսկ դրա դաշտում վերանորոգվող շարժիչի դիզայնը կրճատում է վերանորոգման հետ կապված պարապուրդի ժամանակը մոտավորապես 85%-ով՝ համեմատած էլեկտրական ճախարակի հետ, որը պահանջում է ավտոարտադրարանից դուրս վերանորոգում:CIPSԳնումների կյանքի ցիկլի արժեքի հաշվարկման մեթոդաբանությունը, 5-ամյա հանքարդյունաբերական սարքավորումների կյանքի ցիկլի ընթացքում սեփականության ընդհանուր արժեքը պետք է լինի գնման որոշումների հիմքում, այլ ոչ թե ձեռքբերման գների համեմատությունը, որը նախընտրում են ներկայացնել սարքավորումների վաճառողները։

Հիդրավլիկի դեմ անկեղծ փաստարկ. երբ էլեկտրական ճախարակները դեռևս ճիշտ ընտրություն են

Հիդրավլիկ ճախարակները համընդհանուր առավելություն չեն, և ես հանքարդյունաբերական հաճախորդներին խորհուրդ եմ տվել էլեկտրական ճախարակներ այն կոնկրետ իրավիճակներում, երբ էլեկտրական համակարգի առավելություններն ավելի լավ են համապատասխանում շահագործման պահանջներին։Էլեկտրական ճախարակներն ավելի լավ ընտրություն են, երբ՝ ճախարակը տեղադրված է շարժական հարթակի վրա (մարտկոցով աշխատող հանքարդյունաբերական մեքենաներ, որտեղ հիդրավլիկ շարժիչի համար անհրաժեշտ կլինի առանձին դիզելային շարժիչ), աշխատանքային ցիկլը իսկապես ընդհատվող է (ժամում անընդմեջ 15 րոպեից պակաս աշխատանք, օրական ընդհանուր 4 ժամից պակաս աշխատանք), ճախարակը գտնվում է կլիմայական կարգավորման միջավայրում (ստորգետնյա հանքեր՝ հարկադիր օդափոխությամբ, որոնք պահպանում են 25-30 աստիճան Ցելսիուս), և սկզբնական կապիտալ բյուջեն պարտադիր սահմանափակում է (փոքր հանքարդյունաբերական գործողություններ, որտեղ հիդրավլիկ և էլեկտրական համակարգերի միջև 30,000-50,000 ԱՄՆ դոլարի ձեռքբերման արժեքի տարբերությունը չափազանց մեծ է):

Խիստ պայթյունապաշտպանության պահանջներով ստորգետնյա ածխահանքերի համար Ex-d (հրդեհակայուն) կամ Ex-e (բարձրացված անվտանգության) հավաստագրված շարժիչներով էլեկտրական ճախարակները կարող են լինել միակ տարբերակը, երբ հանքի անվտանգության կանոնակարգերով արգելվում են դիզելային շարժիչներով հիդրավլիկ էներգաբլոկները։ Այս դեպքերում՝Յինինգ Հիդրավլիկառաջարկում է մեր IYJ ճախարակների շարքի էլեկտրական շարժիչով տարբերակներ՝ պայթյունապաշտպան շարժիչի ATEX և IECEx ստանդարտներին համապատասխան հավաստագրված։ Տեխնոլոգիայի ճիշտ ընտրությունը կախված է հանքի կոնկրետ շահագործման պրոֆիլից, այլ ոչ թե մեկ շարժիչի տեսակի մյուսի նկատմամբ համընդհանուր նախընտրությունից։Իմ առաջարկությունը տասնհինգ տարի անց. եթե ճախարակը աշխատում է օրական 4 ժամից ավելի, և հանքը չունի մարտկոցային կամ պայթյունապաշտպանված սահմանափակումներ, ապա հիդրավլիկ ճախարակի ընդհանուր արժեքային առավելությունը 5 տարվա ընթացքում պարզապես չափազանց մեծ է անտեսելու համար։

Արտաքին հղումներ՝ ISO 5001 շարժիչի ստանդարտներ · Հանդիպեք հանքարդյունաբերության հետազոտությունների հետ · CIPS գնումների ստանդարտներ · IOM3 հանքարդյունաբերական ինստիտուտ · CSA հանքարդյունաբերության ստանդարտներ · DNV սարքավորումների հավաստագրում · ISO 4413 Հիդրավլիկ համակարգեր · ՍԱԵ Ինտերնեյշնլ