Стратегия управления цепочкой AFC продлевает срок службы и предотвращает незапланированные простои
Цепочка добычиможет сделать или сорвать операцию. В то время как большинство очистных забоев используют 42-миллиметровые цепи или больше на своих скребковых конвейерах (СК), многие шахты используют 48-миллиметровые, а некоторые используют цепи размером до 65 мм. Больший диаметр может продлить срок службы цепи. Операторы очистных забоев часто ожидают, что с размером 48 мм будет добыто более 11 миллионов тонн, а с размером 65 мм — до 20 миллионов тонн, прежде чем цепь будет выведена из эксплуатации. Цепь таких больших размеров стоит дорого, но оно того стоит, если можно добыть целую панель или две без остановки из-за отказа цепи. Но если разрыв цепи происходит из-за неправильного управления, неправильного обращения, ненадлежащего контроля или из-за условий окружающей среды, которые могут вызвать коррозионное растрескивание под напряжением (КРН), шахта сталкивается с серьезными проблемами. В этой ситуации цена, заплаченная за эту цепь, становится спорной.
Если оператор очистного забоя использует не самую оптимальную цепь для условий шахты, одно незапланированное отключение может легко свести на нет всю экономию, полученную при покупке. Что же делать оператору очистного забоя? Необходимо внимательно изучить условия конкретного участка и тщательно выбрать цепь. После покупки цепи необходимо потратить дополнительное время и средства на правильное управление инвестициями. Это может принести значительные дивиденды.
Термическая обработка может повысить прочность цепи, снизить её хрупкость, снять внутренние напряжения, повысить износостойкость или улучшить обрабатываемость цепи. Термическая обработка стала настоящим искусством и варьируется от производителя к производителю. Цель — добиться баланса свойств металла, оптимально соответствующего функциональному назначению изделия. Дифференцированная закалка цепи — одна из наиболее сложных технологий, используемых Parsons Chain. При этом верхняя часть звена цепи остаётся твёрдой, что обеспечивает износостойкость, а более мягкие звенья повышают прочность и пластичность при эксплуатации.
Твёрдость — это способность противостоять износу и обозначается либо числом твёрдости по Бринеллю (HB), либо числом твёрдости по Виккерсу (HB). Шкала твёрдости по Виккерсу действительно пропорциональна, поэтому материал с твёрдостью 800 HV в восемь раз твёрже материала с твёрдостью 100 HV. Таким образом, она представляет собой рациональную шкалу твёрдости от самого мягкого до самого твёрдого материала. При низких значениях твёрдости, примерно до 300, результаты измерения твёрдости по Виккерсу и Бринеллю примерно одинаковы, но при более высоких значениях результаты измерения по Бринеллю ниже из-за деформации шарикового индентора.
Испытание на удар по Шарпи — это мера хрупкости материала, которую можно получить в результате испытания на удар. Звено цепи надрезается в месте сварки и помещается на траекторию качающегося маятника. Энергия, необходимая для разрушения образца, измеряется по уменьшению амплитуды колебаний маятника.
Большинство производителей цепей сохраняют несколько метров каждой партии для проведения полного разрушающего испытания. Полные результаты испытаний и сертификаты обычно прилагаются к цепи, которая обычно поставляется парами по 50 м. В ходе разрушающего испытания также отображаются графики удлинения при испытательной нагрузке и общего удлинения при разрыве.
Оптимальная цепочка
Цель состоит в том, чтобы объединить все эти характеристики для создания оптимальной цепи, которая включает в себя следующие характеристики:
• Более высокая прочность на разрыв;
• Более высокая устойчивость к износу внутренних звеньев;
• Высокая устойчивость к повреждению звездочек;
• Повышенная стойкость к мартенситному растрескиванию;
• Повышенная прочность;
• Увеличение усталостной долговечности; и
• Устойчивость к SCC.
Однако идеального решения не существует, есть лишь различные компромиссы. Высокий предел текучести, как правило, приводит к высоким остаточным напряжениям, а в сочетании с высокой твёрдостью для повышения износостойкости это также снижает прочность и стойкость к коррозии под напряжением.
Производители постоянно стремятся разрабатывать цепи, которые будут служить дольше и выдерживать сложные условия. Некоторые производители оцинковывают цепи для защиты от коррозионных сред. Другим вариантом является цепь COR-X, изготовленная из запатентованного сплава ванадия, никеля, хрома и молибдена, который борется с коррозионным растрескиванием под напряжением. Уникальность этого решения заключается в том, что антикоррозионные свойства однородны по всей металлургической структуре цепи, и их эффективность не меняется по мере износа цепи. COR-X доказал значительное увеличение срока службы цепи в коррозионных средах и практически полное исключение отказов из-за коррозии под напряжением. Испытания показали, что разрывное и рабочее усилие увеличиваются на 10%. Ударная прочность увеличивается на 40%, а сопротивление коррозионному растрескиванию под напряжением увеличивается на 350% по сравнению с обычной цепью (DIN 22252).
Известны случаи, когда цепь COR-X диаметром 48 мм проработала 11 миллионов тонн без каких-либо поломок, прежде чем была выведена из эксплуатации. При этом, при первоначальной установке цепи OEM Broadband, установленной компанией Joy на руднике BHP Billiton в Сан-Хуане, использовалась цепь Parsons COR-X, произведенная в Великобритании, которая, как утверждается, за время своего существования переместила из забоя до 20 миллионов тонн.
Реверс цепи для продления срока службы цепи
Основной причиной износа цепи является вращение каждого вертикального звена вокруг соседнего горизонтального звена при входе и выходе из ведущей звёздочки. Это также приводит к большему износу звеньев в одной плоскости при их вращении через звёздочку. Поэтому один из наиболее эффективных способов продлить срок службы изношенной цепи — это её перевернуть на 180°, чтобы она работала в противоположном направлении. Это задействует «неиспользуемые» поверхности звеньев, уменьшая площадь износа, что, в свою очередь, увеличивает срок службы цепи.
Неравномерная загрузка конвейера, вызванная различными причинами, может привести к неравномерному износу двух цепей, в результате чего одна из них изнашивается быстрее другой. Неравномерный износ или растяжение одной или обеих цепей, как это может происходить в двух цепях с внешними цепями, может привести к несовпадению скребков или нарушению тактности их движения вокруг ведущей звездочки. Это также может быть вызвано провисанием одной из цепей. Этот дисбаланс приведет к эксплуатационным проблемам, а также к чрезмерному износу и возможному повреждению ведущих звездочек.
Натяжение системы
Необходима систематическая программа натяжения и технического обслуживания, чтобы после установки контролировать скорость износа цепи, при этом обе цепи должны удлиняться из-за износа с контролируемой и сопоставимой скоростью.
В рамках программы технического обслуживания специалисты по техническому обслуживанию измеряют износ и натяжение цепи, заменяя её при износе более 3%. Чтобы оценить реальный размер износа цепи, следует помнить, что в лаве длиной 200 м износ цепи на 3% означает увеличение длины цепи на 12 м для каждой пряди. Специалисты по техническому обслуживанию также заменяют подающие и возвратные звёздочки, а также скребки по мере их износа или повреждения, проверяют состояние редуктора и уровень масла, а также регулярно проверяют затяжку болтов.
Существуют хорошо зарекомендовавшие себя методы расчета правильного уровня предварительного натяжения, которые служат весьма полезным ориентиром для определения начальных значений. Однако наиболее надежный метод — это наблюдение за цепью, сходящей с ведущей звездочки, когда забойный конвейер работает с полной нагрузкой. При сходе цепи с ведущей звездочки должно быть видно лишь минимальное провисание (два звена). При наличии такого уровня предварительного натяжения необходимо измерить, записать и установить его в качестве рабочего уровня для данного конкретного забоя. Необходимо регулярно снимать показания предварительного натяжения и регистрировать количество снятых звеньев. Это позволит заблаговременно предупредить о начале дифференциального или чрезмерного износа.
Погнутые скребки необходимо немедленно выпрямить или заменить. Они снижают производительность конвейера и могут привести к выпадению скребка из нижнего кольца и его перескакиванию на звёздочку, что может привести к повреждению обеих цепей, звёздочки и скребков.
Операторам очистных забоев следует обращать внимание на изношенные и поврежденные цепные съемники, поскольку они могут допустить застревание провисшей цепи в звездочке, что может привести к заклиниванию и повреждению.
Управление цепочкой начинается во время установки
Невозможно переоценить важность ровной линии забоя. Любое отклонение в выравнивании забоя, вероятно, приведёт к разнице в натяжении цепей на забое и на забойной стороне, что, в свою очередь, приведёт к неравномерному износу. Это особенно вероятно на свежеустановленном забое, поскольку цепи проходят период притирки.
После того, как образовался след износа дифференциала, его практически невозможно устранить. Чаще всего состояние дифференциала продолжает ухудшаться, а ослабление цепи приводит к ещё большему провисанию.
Негативные последствия работы с плохой линией забоя, приводящие к чрезмерным колебаниям бокового натяжения, иллюстрируются путем анализа цифр. В качестве примера, 1000-футовый длинный забой с 42-миллиметровой цепью AFC, которая имеет приблизительно 4000 звеньев с каждой стороны. Принимая, что удаление металла из-за износа звеньев происходит на обоих концах звена. Цепь имеет 8000 точек, в которых металл изнашивается давлением между звеньями при ее движении и вибрации по забою, испытывает ударную нагрузку или подвергается коррозионному воздействию. Таким образом, на каждую 1/1000 дюйма износа мы получаем 8 дюймов увеличения длины. Любое небольшое изменение между скоростями износа забоя и забоя, вызванное неравномерным натяжением, быстро умножается на значительное изменение длины цепи.
Наличие двух поковок на звёздочке одновременно может привести к чрезмерному износу профиля зубьев. Это происходит из-за потери положительного положения ведущей звёздочки, что позволяет звену скользить по ведущим зубьям. Это скользящее движение врезается в звено и увеличивает скорость износа зубьев звёздочки. После того, как износ становится нормальным, он может только ускоряться. При первых признаках среза звена звёздочки необходимо осмотреть и при необходимости заменить, прежде чем повреждение приведёт к разрушению цепи.
Слишком сильное предварительное натяжение цепи также приводит к чрезмерному износу как цепи, так и звёздочки. Натяжение цепи должно быть установлено таким образом, чтобы предотвратить чрезмерное провисание цепи при полной нагрузке. В таких условиях скребки могут «выскакивать», что может привести к повреждению хвостовой звёздочки из-за спутывания цепи при её сходе со звёздочки. Слишком сильное предварительное натяжение создаёт две очевидные опасности: повышенный износ звеньев цепи и повышенный износ ведущих звёздочек.
Чрезмерное натяжение цепи может быть смертельным
Распространенная тенденция — слишком сильное натяжение цепи. Необходимо регулярно проверять предварительное натяжение и уменьшать провисание цепи на два звена. Если звеньев больше двух, это будет означать, что цепь слишком слабо натянута, а уменьшение четырёх звеньев создаст слишком сильное предварительное натяжение, что приведёт к сильному износу звеньев и значительно сократит срок службы цепи.
При условии правильного выравнивания торцов значение предварительного натяжения с одной стороны не должно превышать значение с другой более чем на одну тонну. Грамотное управление торцами должно гарантировать, что любой перепад может поддерживаться не более чем на две тонны в течение всего срока службы цепи.
Увеличение длины из-за износа звеньев (иногда ошибочно называемое «растяжением цепи») может достигать 2 % и при этом цепь по-прежнему будет работать с новыми звездочками.
Степень износа звеньев цепи не является проблемой, если цепь и звёздочки изнашиваются одновременно, сохраняя при этом их совместимость. Однако износ звеньев цепи приводит к снижению разрывной нагрузки и стойкости к ударным нагрузкам.
Простой способ измерения износа межзвеньев — использование штангенциркуля, измерение производится по пяти шагам цепи и сопоставление с таблицей удлинения цепи. Цепи обычно подлежат замене, если износ межзвеньев превышает 3%. Некоторые консервативные специалисты по техобслуживанию не одобряют удлинение цепи более 2%.
Правильное управление цепью начинается на этапе установки. Интенсивный мониторинг и корректировка состояния цепи при необходимости в период приработки помогут обеспечить долгий и бесперебойный срок службы цепи.
(С любезного разрешенияЭллтон Лонгволл)
Время публикации: 26 сентября 2022 г.
