Зошто хидрауличните витла имаат подобри перформанси од електричните витла во континуираните тешки рударски апликации

Фундаменталната разлика во дизајнот на моторот - Што ги прави хидрауличните витла изградени за злоупотреба

Поминав петнаесет години во Јининг Хидраулик дизајнирајќи системи на витла за рударство, море и градежништво, а разликата во инженерската филозофија помеѓу хидрауличните и електричните витла е очигледна:Хидрауличните мотори се по природа пренаменети за преоптоварување, додека електричните мотори се прецизни уреди кои се заштитуваат себеси со исклучување.Оваа разлика не е дизајнерска маана во ниту една од технологиите - таа е последица на основната физика. Хидрауличните мотори користат течност под притисок (обично 250-350 бари во апликациите со витла во рударството) за да погонуваат ротирачка група клипови или запчаници. Самата течност делува и како медиум за пренос на енергија и како медиум за ладење - додека течноста циркулира низ моторот, таа ја носи топлината до ладилникот за масло на системот. Ако моторот е преоптоварен, вентилот за ослободување на притисокот во системот се отвора при поставениот притисок (обично 315-350 бари) и го пренасочува протокот, заштитувајќи ги механичките компоненти од оштетување од преоптоварување без да го исклучи системот.

Електричните мотори, пак, ја претвораат електричната струја во магнетен флукс за да произведат вртежен момент. Намотките на моторот - бакарна жица изолирана со изолација од класа F (максимум 155 степени Целзиусови) или класа H (максимум 180 степени Целзиусови) - генерираат топлина пропорционална на квадратот на струјата (загуби I-квадрат-R).Во рударска апликација со континуирана работа каде што витлото влече спроти оптоварување 30-60 минути, намотките на моторот достигнуваат термичка сатурација во рок од 15-25 минути, а релето за термичка заштита или VFD го исклучува моторот за да спречи дефект на изолацијата.Ова не е дефект - туку моторот се заштитува од трајно оштетување - но за менаџер за производство во рудник како гледа како витлото запира за време на работата, разликата е академска. СпоредISO 5001Според стандардите за ефикасност на електричните мотори, моторите со континуирана работа бараат или принудно ладење со воздух (TEFC мотори со надворешни вентилатори) или ладење со водна обвивка за работа над работен циклус од 40% - па дури и со принудно ладење, термичката граница е обично 60-70% работен циклус на температури на околина од 35-45 степени Целзиусови, вообичаени во австралиските и јужноамериканските рудници со отворен коп.

Споредба на работниот циклус: Зошто термичките ограничувања на електричниот витк стануваат проблем со производството во рударството

Спецификацијата за работниот циклус на листот со податоци за електричен витк претставува лабораториски услови — 25 степени Целзиусови, чист воздух, номинален напон — од кои ниту едно не се однесува на средина за рударство на тврда карпа.Во реални услови на рударство на температура од 40 степени Целзиусови, со прашина од воздухот што делумно ги затнува перките за ладење на моторот, работниот циклус во реалниот свет на електричен витло со „оценка од 40%“ паѓа на приближно 25-30%. За рудник што работи во две смени од по 10 часа, тоа значи дека електричниот витло може да работи само 2,5-3 часа по смена пред кумулативното термичко натрупување да предизвика период на ладење - а тој период на ладење (обично 30-45 минути за враќање на безбедна температура на намотките) директно го намалува производствениот капацитет.

At Јининг Хидраулични, нашите хидраулични витла од серијата IYJ се дизајнирани за 100% континуирана работа, со ладилник за масло на хидрауличната погонска единица димензиониран за максималната очекувана амбиентална температура плус маргина на безбедност од 15%.Ладилникот за масло е компонента за термичко управување што овозможува 100% работен циклус.— ја пренесува топлината од хидрауличната течност во амбиентниот воздух (или вода за ладење, за апликации во подземно рударство), одржувајќи ја температурата на течноста под 65 степени Целзиусови дури и при континуирано работење со максимално оптоварување. Електричниот мотор што ја движи хидрауличната пумпа е единствената електрична компонента во системот и работи со константна брзина и оптоварување без оглед на оптоварувањето на витлото — елиминирајќи го променливото термичко циклирање што ги уништува електричните мотори на витлото.

Конзистентност на вртежниот момент под променливо оптоварување: Предност на хидрауликата при меко стартување и апсорпција на удари

При операциите со витла во рударството, приближно 67% од сите влечења вклучуваат стартување против статичко оптоварување - контејнер натоварен со камења, заглавен камион за транспорт, затегната транспортна лента.Стартувањето со статичко оптоварување бара максимален вртежен момент при нула вртежи во минута, и тука е најизразена фундаменталната предност на хидрауличниот мотор. Хидрауличниот мотор го произведува својот максимален вртежен момент во моментот кога ќе се отвори вентилот за насочна контрола - притисокот се зголемува моментално (во рок од 50-100 милисекунди) во хидрауличкото коло, а моторот испорачува целосен вртежен момент на застој при нула вртежи во минута. Нема струја на вклучување, нема скок во загревањето на намотката и нема искривување на контакторот на стартерот.

Електричен мотор што стартува на статичко оптоварување троши струја од заклучениот ротор (обично 6-8 пати струја при целосно оптоварување) за време на стартувањето - обично 2-5 секунди за директно стартување или 5-15 секунди за мек стартер што го зголемува напонот.Секое стартување со заклучен ротор термички ги старее намотките на моторот за приближно 0,5-1,0 еквивалентни работни часови, бидејќи загревањето на I-квадрат-R за време на струјата на активирање е 36-64 пати поголемо отколку за време на нормална работа.Во рударска смена со 20-30 циклуси на стартување, кумулативното термичко стареење само од стартувањето може да потроши 10-30 еквивалентни часа животен век на намотките во една смена од 10 часа. СпоредАС 1418Според стандардите за кранови и дигалки, фреквенцијата на стартување на електричниот мотор на витло мора да се дериватира кога температурата на околината надминува 35 степени Целзиусови, а факторот на дериватација е обично 0,85 на секои 5 степени Целзиусови над номиналната температура.

Хидрауличните системи, исто така, обезбедуваат природна апсорпција на удари преку компресибилноста на хидрауличната течност.Кога рударскиот витло ќе се соочи со ненадејно зголемување на оптоварувањето - фрагмент од карпа што се заглавува под контејнер, кабел што се закачува на нерамна земја - хидрауличната течност малку се компресира (приближно 0,5% намалување на волуменот на 70 бари зголемување на притисокот за минерално масло), апсорбирајќи го ударот пред да стигне до механичките компоненти.Ова хидраулично амортизирање го намалува врвниот вртежен момент на менувачот за 20-35% во споредба со електричен витк со цврста механичка спојка помеѓу моторот и влезното вратило на менувачот.Јининг Хидраулични, нашите хидраулични погонски единици вклучуваат акумулаторски кола специјално дизајнирани за подобрување на апсорпцијата на удари - 10-литарски акумулатор на меур однапред наполнет со азот од 120 бари ги апсорбира скоковите на притисок што инаку би стигнале до пумпата и моторот.

Споредба на режими на дефект на моторот: Стапка на прегорување и трошоци за поправка во средини за рударство на тврди карпи

Загадувањето на животната средина е примарен забрзувач на дефекти кај двата типа мотори, но начините на дефект и патеките за поправка се фундаментално различни.При рударството на тврди карпи, околината вклучува: воздушна силициумска прашина (големина на честички од 0,5-5 микрони, многу абразивна), вибрации (5-15 mm/s RMS на основата за монтирање на витлото од блиските дробилки и транспортери), големи температурни осцилации (5 степени Целзиусови ноќе до 45 степени Целзиусови ден при работа со отворен коп) и повремена изложеност на вода или кашеста маса од операциите на одводнување во рудникот.

Режими на дефекти на електричниот мотор во оваа средина: контаминација на лежиштата (навлегување прашина низ заптивките на вратилото, што претставува приближно 51% од дефектите на електричниот мотор според IEEE студиите за сигурност на моторот), дефект на изолацијата на намотките (акумулацијата на прашина на намотките го намалува одливот на топлина, предизвикувајќи жаришта што ја деградираат изолацијата со брзина 2-3 пати поголема од нормалната) и корозија на терминалната кутија (навлегување на влага што предизвикува заземјувачки дефекти).Стапката на дефекти на електричниот мотор во средини за рударство на тврди карпи е приближно 3-5 пати поголема отколку во чисти индустриски средини,и кога моторот ќе откаже, поправката обично бара: отстранување од витлото (1-2 часа со помош на кран), транспорт до работилница за поправка на мотори надвор од локацијата (логистика од 2-5 дена), расклопување/премотување/повторно монтирање (5-10 дена) и повторно инсталирање (1-2 часа). Вкупно време на застој: 7-17 дена по настан на дефект.

Режими на дефект на хидрауличниот мотор: абење на заптивките (најчест дефект, обично трае 8.000-12.000 работни часови), абење на ротирачката група (клипни обувки, предна површина на блокот на цилиндарот, плоча на вентилот - постепено и може да се открие преку следење на перформансите) и оштетување поврзано со контаминација (може да се спречи преку соодветна филтрација на апсолутна температура од 10 микрони или поголема).Поправка на хидрауличниот мотор: замената на заптивките трае 2-4 часа со стандардни алатки и не бара отстранување на моторот со кран.Замената на ротирачката група трае 4-8 часа и може да се изврши на лице место од страна на хидрауличен техничар. Моторот не го напушта рудникот. Вкупно време на застој: 0,5-1 ден за дефект на заптивката, 1-2 дена за замена на ротирачката група. СпоредЕнергетска ефикасност на рударска опрема (MEET)Според истражувачките податоци, поправката на хидрауличниот систем на терен е најголемата оперативна предност во однос на електричните системи на оддалечени рударски локации каде што логистиката за поправка надвор од локацијата додава недели на секој настан на дефект.

Вкупен трошок на час: 5-годишна анализа на оперативните трошоци за апликации со континуирано рударство со витло

Разликата во цената на аквизиција - хидрауличниот систем на витло обично чини 30-50% повеќе од електричниот витло со еквивалентен капацитет - е најчесто цитираниот аргумент против хидрауличните витла, но тоа е и најнецелосната анализа.Соодветна анализа на вкупните трошоци по работен час во текот на 5 години (типичен период на амортизација на рударската опрема) покажува дека повисоките почетни трошоци се надоместуваат во првите 18-24 месеци преку намалено време на застој и пониски трошоци за поправки.

Трошоците за застој во производството — проценети на 1.200-1.800 американски долари на час губење на работата со витлото за рудник со средна големина — доминираат во равенката за вкупните трошоци.Работниот циклус од 100% на хидрауличниот витло ги елиминира загубите во производството поврзани со термичко исклучување, а неговиот дизајн на моторот што може да се поправи на терен го намалува времето на застој поврзано со поправка за приближно 85% во споредба со електричен витло што бара поправка надвор од автосервисот. СпоредЦИПСМетодологијата за пресметка на трошоците за животниот циклус на набавката, вкупните трошоци за сопственост во текот на 5-годишниот животен циклус на рударска опрема мора да бидат основа за одлуките за набавка, а не споредбата на цените за аквизиција што продавачите на опрема претпочитаат да ја презентираат.

Искрениот случај против хидрауликата: Кога електричните витла се сè уште вистинскиот избор

Хидрауличните витла не се универзално супериорни, а јас им препорачувам електрични витла на клиентите во рударството во специфични сценарија каде што предностите на електричниот систем подобро се усогласуваат со оперативните барања.Електричните витла се подобар избор кога: витлото е монтирано на мобилна платформа (рударски возила на батерии каде што хидрауличниот погонски пакет би барал посебен дизел мотор), работниот циклус е навистина повремен (помалку од 15 минути континуирано работење на час, помалку од 4 часа вкупно дневно работење), витлото е во климатски контролирана средина (подземни рудници со принудна вентилација што одржува 25-30 степени Целзиусови) и почетниот капитален буџет е обврзувачко ограничување (мали рударски операции каде што разликата во трошоците за аквизиција од 30.000-50.000 американски долари помеѓу хидрауличните и електричните е пречка).

За подземни рудници за јаглен со строги барања за заштита од експлозија, електричните витла со мотори сертифицирани со Ex-d (отпорни на пламен) или Ex-e (зголемена безбедност) може да бидат единствената опција каде што хидрауличните погонски единици со дизел мотори се забранети со прописите за безбедност во рудниците. Во овие случаи,Јининг Хидрауличнинуди варијанти со електричен погон од нашата серија витла IYJ со сертификација на мотори отпорни на експлозија според стандардите ATEX и IECEx. Правилниот избор на технологија зависи од оперативниот профил на специфичниот рудник, а не од универзалната преференција за еден тип мотор пред друг.Моја препорака по петнаесет години: ако витлото работи повеќе од 4 часа на ден и рудникот не е заштитен од батерии или експлозија, вкупната предност во трошоците на хидрауличниот витло во текот на 5 години е едноставно преголема за да се игнорира.

Надворешни референци: ISO 5001 стандарди за мотори · MEET Рударски истражувања · Стандарди за набавки на CIPS · Рударски институт IOM3 · Стандарди за рударство на CSA · Сертификација на опрема од DNV · ISO 4413 Хидраулични системи · САЕ Интернешнл