Стратегия управления цепочкой поставок AFC продлевает срок службы и предотвращает незапланированные простои.
Горнодобывающая цепочкаЭто может как обеспечить успех, так и привести к провалу операции. Хотя большинство шахт, использующих длиннозабойные выработки, применяют цепи диаметром 42 мм и более на бронированных забойных конвейерах (БЗК), многие шахты используют цепи диаметром 48 мм, а некоторые — до 65 мм. Больший диаметр может увеличить срок службы цепи. Операторы длиннозабойных выработок часто рассчитывают переработать более 11 миллионов тонн с цепями диаметром 48 мм и до 20 миллионов тонн с цепями диаметром 65 мм, прежде чем цепь выйдет из строя. Цепи таких больших диаметров дороги, но они оправданы, если можно переработать целый участок или два без остановки из-за обрыва цепи. Но если обрыв цепи происходит из-за неправильного управления, ненадлежащего обращения, неправильного мониторинга или из-за условий окружающей среды, которые могут вызвать коррозионное растрескивание под напряжением (КРН), шахта сталкивается с серьезными проблемами. В этой ситуации цена, уплаченная за цепь, становится бессмысленной.
Если оператор длиннозабойной выработки не использует оптимальную цепь, подходящую для условий шахты, одна незапланированная остановка может легко свести на нет всю экономию, полученную в процессе покупки. Что же должен делать оператор длиннозабойной выработки? Он должен внимательно изучить специфические условия месторождения и тщательно выбрать цепь. После покупки цепи ему необходимо потратить дополнительное время и деньги на надлежащее управление инвестициями. Это может принести значительные дивиденды.
Термическая обработка может повысить прочность цепи, уменьшить ее хрупкость, снять внутренние напряжения, повысить износостойкость или улучшить обрабатываемость цепи. Термическая обработка стала своего рода искусством и варьируется от производителя к производителю. Цель состоит в достижении баланса свойств металла, наилучшим образом соответствующего функциональному назначению изделия. Цепь с дифференциальной закалкой — одна из наиболее сложных технологий, используемых компанией Parsons Chain, при которой верхняя часть звена цепи остается твердой для сопротивления износу, а боковые части, если звенья мягче, повышают прочность и пластичность в процессе эксплуатации.
Твердость — это способность сопротивляться износу, обозначаемая либо числом твердости по Бринеллю (обозначается символом HB), либо числом твердости по Виккерсу (HB). Шкала твердости по Виккерсу действительно пропорциональна, поэтому материал с твердостью 800 HV в восемь раз тверже материала с твердостью 100 HV. Таким образом, она обеспечивает рациональную шкалу твердости от самого мягкого до самого твердого материала. Для низких значений твердости, примерно до 300, результаты измерения твердости по Виккерсу и Бринеллю приблизительно одинаковы, но для более высоких значений результаты измерения по Бринеллю ниже из-за деформации шарикового индентора.
Испытание на ударную вязкость по Шарпи — это метод измерения хрупкости материала, результаты которого можно получить с помощью ударного испытания. Звено цепи надрезается в месте сварного шва и помещается на пути качающегося маятника; энергия, необходимая для разрушения образца, измеряется по уменьшению амплитуды колебаний маятника.
Большинство производителей цепей оставляют несколько метров из каждой партии заказа, чтобы провести полномасштабные разрушающие испытания. Полные результаты испытаний и сертификаты обычно прилагаются к цепи, которая, как правило, поставляется парами по 50 метров. В ходе этих разрушающих испытаний также строятся графики относительного удлинения при испытании и общего удлинения при разрыве.
Оптимальная цепь
Цель состоит в том, чтобы объединить все эти характеристики для создания оптимальной цепи, которая включает в себя следующие показатели:
• Более высокая прочность на разрыв;
• Повышенная устойчивость к износу внутренних звеньев;
• Высокая устойчивость к повреждениям звездочки;
• Повышенная устойчивость к мартенситному растрескиванию;
• Повышенная прочность;
• Увеличенный срок службы при усталостных нагрузках; и
• Устойчивость к SCC.
Однако идеального решения не существует, есть лишь различные компромиссы. Высокий предел текучести, как правило, приводит к высоким остаточным напряжениям; если же он сочетается с высокой твердостью для повышения износостойкости, это также приводит к снижению ударной вязкости и коррозионной стойкости под напряжением.
Производители постоянно стремятся разрабатывать цепи, которые будут работать дольше и выдерживать сложные условия эксплуатации. Некоторые производители оцинковывают цепи для работы в агрессивных средах. Другой вариант — цепь COR-X, изготовленная из запатентованного сплава ванадия, никеля, хрома и молибдена, который борется с коррозией 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. Доказано, что COR-X значительно увеличивает срок службы цепи в агрессивных средах и практически исключает поломки из-за коррозии под напряжением. Испытания показали, что разрывная и рабочая сила увеличиваются на 10%, ударная вязкость — на 40%, а сопротивление коррозии под напряжением — на 350% по сравнению с обычной цепью (DIN 22252).
Известны случаи, когда цепь COR-X диаметром 48 мм перевезла 11 миллионов тонн груза без каких-либо поломок, связанных с цепью, прежде чем была выведена из эксплуатации. А первоначальная установка цепи Broadband, произведенной компанией Joy для рудника BHP Billiton San Juan, осуществлялась с использованием цепи Parsons COR-X, изготовленной в Великобритании, которая, как утверждается, за время своей эксплуатации перевезла до 20 миллионов тонн груза из забоя.
Реверсирование цепи для продления срока её службы
Основная причина износа цепи — движение каждого вертикального звена, вращающегося вокруг соседнего горизонтального звена при входе и выходе из ведущей звездочки. Это также приводит к большему износу звеньев в одной плоскости по мере их вращения вокруг звездочки, поэтому один из наиболее эффективных способов продлить срок службы изношенной цепи — повернуть ее на 180º, чтобы цепь вращалась в противоположном направлении. Это задействует «неиспользуемые» поверхности звеньев, что приведет к уменьшению площади износа звеньев и, следовательно, к увеличению срока службы цепи.
Неравномерная загрузка конвейера по разным причинам может привести к неравномерному износу двух цепей, в результате чего одна цепь изнашивается быстрее другой. Неравномерный износ или растяжение одной или обеих цепей, как это может происходить в сдвоенных внешних узлах, может привести к рассогласованию или смещению лопастей при их вращении вокруг ведущей звездочки. Это также может быть вызвано ослаблением одной из двух цепей. Этот дисбаланс приведет к проблемам в работе, а также к чрезмерному износу и возможному повреждению ведущих звездочек.
Натяжение системы
Для обеспечения контроля скорости износа цепи после установки и контролируемого и сопоставимого удлинения обеих цепей в результате износа необходима систематическая программа натяжения и технического обслуживания.
В рамках программы технического обслуживания обслуживающий персонал будет измерять износ цепи, а также ее натяжение, заменяя цепь, когда ее износ превысит 3%. Чтобы понять, что означает такая степень износа цепи в реальных условиях, следует помнить, что на 200-метровом длиннозабойном участке износ цепи в 3% означает увеличение длины цепи на 12 м на каждую прядь. Обслуживающий персонал также будет заменять подающие и возвратные звездочки и съемники по мере их износа или повреждения, проверять редуктор и уровень масла, а также регулярно проверять затяжку болтов.
Существуют хорошо зарекомендовавшие себя методы расчета правильного уровня предварительного натяжения, которые служат очень полезным ориентиром для определения начальных значений. Однако наиболее надежным методом является наблюдение за цепью в момент ее схода с ведущей звездочки при работе АКПП в условиях полной нагрузки. Цепь должна иметь минимальный провис (два звена) в момент схода с ведущей звездочки. При наличии такого провисания необходимо измерить, зафиксировать и установить предварительный натяжение в качестве рабочего уровня для данной конкретной поверхности. Показания предварительного натяжения следует снимать регулярно, а количество снятых звеньев регистрировать. Это позволит заблаговременно предупредить о начале дифференциального износа или чрезмерного износа.
Изогнутые лопасти необходимо незамедлительно выпрямить или заменить. Они снижают производительность конвейера и могут привести к выпадению стержня из нижнего обоймы и его соскакиванию на звездочку, что повредит как цепь, так и звездочку, а также лопасти.
Операторам, работающим на длиннозабойных участках, следует внимательно следить за изношенными и поврежденными устройствами для снятия цепи, поскольку они могут допускать провисание цепи в звездочке, что может привести к заклиниванию и повреждению.
Управление цепью начинается во время установки.
Необходимость ровной линии забоя невозможно переоценить. Любое отклонение в выравнивании забоя, скорее всего, приведет к разнице в натяжении цепей со стороны забоя и со стороны выработанного пространства, что вызовет неравномерный износ. Это с большей вероятностью произойдет на вновь сформированном забое, поскольку цепи проходят период «приработки».
Если уже сформировался неравномерный износ, исправить его практически невозможно. Чаще всего неравномерность износа продолжает усугубляться из-за ослабления цепи, что приводит к еще большему провисанию.
Негативные последствия работы с некачественной забойной линией, приводящие к чрезмерным колебаниям натяжения звеньев, иллюстрируются анализом цифр. В качестве примера рассмотрим 1000-футовый шлам с цепью AFC диаметром 42 мм, имеющей примерно 4000 звеньев с каждой стороны. Примем, что износ металла между звеньями происходит на обоих концах звена. Цепь имеет 8000 точек, в которых металл изнашивается под действием давления между звеньями при ее перемещении и вибрации вдоль забоя, ударных нагрузках или коррозионном воздействии. Следовательно, на каждые 1/1000 дюйма износа мы получаем увеличение длины на 8 дюймов. Любое незначительное изменение скорости износа со стороны забоя и со стороны выработанного пространства, вызванное неравномерным натяжением, быстро приводит к существенному изменению длины цепи.
Одновременная ковка двух звеньев на звездочке может привести к чрезмерному износу профиля зубьев. Это происходит из-за потери опорного положения в ведущей звездочке, что позволяет звену скользить по ведущим зубьям. Это скольжение врезается в звено и увеличивает скорость износа зубьев звездочки. После того, как износ закрепится, он будет только ускоряться. При первых признаках повреждения звена необходимо осмотреть звездочки и заменить их при необходимости, прежде чем повреждение разрушит цепь.
Слишком высокое предварительное натяжение цепи также приведет к чрезмерному износу как цепи, так и звездочки. Предварительное натяжение цепи необходимо устанавливать на значениях, которые предотвращают чрезмерное провисание цепи под полной нагрузкой. Такие условия приведут к «выскакиванию» скребков и риску повреждения хвостовой звездочки из-за скручивания цепи при ее сходе со звездочки. Если предварительное натяжение установлено слишком высоко, возникают две очевидные опасности: чрезмерный износ межзвеньев цепи и чрезмерный износ ведущих звездочек.
Чрезмерное натяжение цепи может привести к смерти.
Распространенная ошибка — слишком сильно натянуть цепь. Цель состоит в том, чтобы регулярно проверять предварительное натяжение и уменьшать провисание цепи на два звена. Увеличение натяжения более чем на два звена будет указывать на чрезмерное провисание цепи, а уменьшение на четыре звена создаст слишком высокое предварительное натяжение, что приведет к сильному износу звеньев и значительно сократит срок службы цепи.
При условии хорошего выравнивания торцов, значение предварительного натяжения с одной стороны не должно превышать значение с другой стороны более чем на одну тонну. Грамотное управление торцами должно гарантировать, что любой перепад не превысит двух тонн на протяжении всего срока службы цепи.
Увеличение длины из-за износа межзвеньев (иногда ошибочно называемого «растяжением цепи») может достигать 2%, и цепь всё ещё может работать с новыми звёздочками.
Степень износа звеньев цепи не является проблемой, если цепь и звездочки изнашиваются одновременно, сохраняя тем самым свою совместимость. Однако износ звеньев приводит к снижению разрывной нагрузки цепи и ее устойчивости к ударным нагрузкам.
Простой метод измерения износа межзвеньев цепи — использование штангенциркуля, измерение в пяти участках шага и сопоставление с таблицей удлинения цепи. Цепь обычно подлежит замене, когда износ межзвеньев превышает 3%. Некоторые консервативные руководители служб технического обслуживания не одобряют, когда удлинение цепи превышает 2%.
Эффективное управление цепью начинается на этапе установки. Интенсивный мониторинг с внесением необходимых корректировок в период приработки поможет обеспечить длительный и бесперебойный срок службы цепи.
(С любезного разрешения)Эллтон Лонгуолл)
Дата публикации: 26 сентября 2022 г.
