Caterpillar представили электрический 26-тонный экскаватор с гигантской аккумуляторной батареей на 300 кВт*ч
Caterpillar совместно с Pon Equipment предпринимают усилия по электрификации строительной техники и представили электрический 26-тонный экскаватор с гигантской аккумуляторной батареей мощностью 300 кВт*ч.
Они построили прототип в Гьеллеросен, Норвегия, для строительной компании Veidekke, которая планирует использовать 8 таких экскаваторов.
В компании рассчитывают, что такая техника будет воспринята позитивно её сотрудниками, поскольку на строительных площадках она уменьшит шумовое загрязнение, а также выбросы в атмосферу.
Также впервые экскаватор такого размера (26 тонн) будет электрическим с использованием аккумуляторных батарей.
Такой экскаватор проектируется для работ, в том числе, на неровной местности и будет оснащен гигантской аккумуляторной батареей на 300 кВт*ч (общий вес батареи 3,4 тонн).
Полагают, что запаса энергии в батареи хватит для работ на протяжении 5-7 часов, при этом батарею будут перезаряжать ночью.
Норвежское издание Tek предоставило несколько фотографий первого полностью электрического экскаватора (фотографии Ole Henrik Johansen / Tek.no).
Экскаватор будет оснащен электромотором мощностью 122 кВт, который будет практически бесшумным, хотя можно будет услышать гидравлические насосы.
Ойвинд Ларсен, директор по строительству Veidekke, сообщает, что одна машина поможет уменьшить выбросы CO₂ на 52 тонны.
Он сказал:
Мы уделяем много внимания для уменьшения выбросов при использовании новых технологий в нашей технике, и не в последнюю очередь, улучшаем жизнь тех, кто эксплуатирует наши машины.Директор предполагает, что если строительные компании Норвегии заменят все подобные по размеру экскаваторы (примерно 2,5 тыс. единиц), это будет эквивалентно, если с дорог уберут 60 тыс. автомобилей. Это самые свежие примеры по электрификации, которые распространяются на другие отрасли.
В настоящее время всё больше строительных и горнодобывающих компаний увеличивают долю электрифицированной техники.
Ранее сообщали о самосвале, который стал самым большим транспортным средством с массивной аккумуляторной батареей на 700 кВт*ч.
Еще ранее говорили о том, что в строительном подразделение Volvo анонсировали, что планируют создавать электрические варианты для всей своей линейки малых машин.
Caterpillar особенно заинтересованы электрификацией своего модельного ряда, поскольку в прошлом году даже инвестировали в Fisker, ссылаясь на интерес к их технологии твердотельных аккумуляторов.
В дополнение к переводу, видео работы экскаватора
habr.com
Электропривод карьерных экскаваторов | ВолАмпер
Перелыгин В.
Электропривод карьерного экскаватора
В карьерных экскаваторах типа ЭКГ или ЭШ используется большое количество систем, разнообразных по назначению и принципу работы. Практически все известные на сегодня схемы преобразования энергии, такие как гидравлика, пневматика, электропривод, электроника, нашли применение на этих машинах. Первичной и главной ступенью преобразования энергии – а в современных тяжелых экскаваторах это электрическая энергия, поступающая в экскаватор через высоковольтную питающую цепь, – является электропривод.
Эволюция электропривода карьерных экскаваторов за последние тридцать лет привнесла некоторые изменения в конструкцию, но по-настоящему новых принципиальных решений, уже внедренных на «живых» машинах, мало.
Классически для привода главных механизмов применяются двигатели постоянного тока с независимым возбуждением, питаемые от регулируемых генераторов (система Г–Д) или регулируемых статических тиристорных преобразователей (система ТП–Д).
Двигатель с экскаваторной (саморазгружающейся) характеристикой подразумевает работу с номинальной частотой вращения вплоть до стопорного максимального момента, по достижении которого двигатель останавливается, но не теряет усилие на приводном валу. То есть когда, к примеру, груженый ковш упирается в неподвижный массив и усилия, развиваемого подъемной лебедкой, недостаточно для внедрения ковша, не должно происходить «опрокидывание» двигателя, т. е. падение оборотов и снижение момента на валу двигателя. Для сохранения наибольшей производительности экскаватора желательно, чтобы двигатель работал с постоянной наибольшей частотой вращения до момента начала стопорения (наибольшей нагрузки). Это означает, что механическая характеристика (зависимость частоты вращения от момента на валу двигателя) должна быть жесткой, состоять из рабочего участка с минимальной линейной зависимостью частоты вращения от момента и нерабочего участка, соответствующего падению частоты вращения при максимальном моменте стопорения. К такому экскаваторному режиму наиболее близок режим работы двигателей постоянного тока.
Из школьного курса все знают, что обмотка возбуждения двигателя постоянного тока в виде главных магнитных полюсов располагается в статоре, на обмотку якоря (ротора) ток поступает через щетки и коллектор – аппарат, который преобразует постоянную э.д.с. питающей сети в переменную э.д.с. обмотки якоря.
Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока возможно тремя способами: изменением сопротивления обмотки якоря, подводимого напряжения или потока возбуждения (тока возбуждения). Изменение сопротивления обмотки якоря для регулирования невыгодно, так как не экономично и сильно смягчает механическую характеристику. Регулирование изменением потока возбуждения применимо при малых моментах нагрузки. Момент двигателя прямо пропорционален потоку возбуждения, а кроме того, обрыв в цепи возбуждения может привести к работе двигателя вразнос при отсутствии значимой нагрузки на валу, так как частота вращения обратно пропорциональна потоку возбуждения.
Регулирование частоты вращения изменением питающего напряжения требует источника с регулируемым напряжением.
Питание двигателей постоянного тока (главных приводов экскаватора) долгий период времени осуществлялось от генераторов постоянного тока (система Г–Д). Это достаточно надежная и простая в управлении система электропривода, она используется уже много десятилетий в приводах карьерных экскаваторов.
В простейшей системе Г–Д изменение питающего напряжения (выходного напряжения генератора) происходит путем изменения тока возбуждения в независимой обмотке возбуждения генератора (например, с помощью реостата в цепи возбуждения). Снижение питающего напряжения приводит к снижению частоты вращения двигателя при сохранении рабочего момента и жесткости рабочих характеристик (справедливо для двигателей с независимым и параллельным возбуждением).
Для привода генераторов используется сетевой двигатель. Обычно преобразовательный агрегат включает в себя один или несколько сетевых двигателей, которые вращают генераторы. Каждый генератор обеспечивает привод соответствующего механизма – привод подъема, напора (тяги для драглайнов), поворота, хода, открытия днища ковша (для ЭКГ). В агрегат может входить генератор собственных нужд, питающий постоянным током обмотки возбуждения двигателей и генераторов. В качестве сетевого двигателя используются мощные асинхронные (ЭКГ-5А) или синхронные двигатели переменного тока (ЭКГ-10, ЭКГ-15, ЭШ-11.70 и т. д.).
Индивидуальный привод основных механизмов автоматизирован. Машинист управляет только частотой вращения и проводит реверсирование двигателя в процессе копания. Остальные процессы регулирования (стабилизация частоты вращения и ограничение предельной нагрузки, формирование экскаваторной характеристики) происходят автоматически. В основу принципа автоматизации управления отдельного механизма положена специальная система автоматического регулирования (САР). Регулятором здесь выступает силовой магнитный усилитель (он заменяет управляющий реостат в цепи возбуждения в простейшей схеме). В САР генератор является одновременно усилительным и исполнительным элементом, двигатель – объектом регулирования, а регулируемой величиной является частота вращения двигателя. При управлении машинист, желая установить определенную частоту двигателя, воздействует на цепь возбуждения генератора, т. е. изменяет величину тока в его обмотке возбуждения посредством командоконтроллера. Для поддержания заданного режима в САР присутствует обратная связь, обеспечивающая корректирующее воздействие на магнитные усилители и далее на ток в цепи возбуждения генератора.
Более прогрессивной считается схема, в которой питание обмотки возбуждения генератора (двигателя) осуществляется посредством тиристорного преобразователя. При такой схеме не требуется задействовать генератор собственных нужд, призванный питать обмотки возбуждения электромашин и привода малой мощности (открытия днища ковша). Основными преимуществами тиристорных возбудителей являются малая инерционность и более высокий к.п.д. по сравнению с силовыми магнитными усилителями. Тиристор преобразует переменный ток в постоянный с регулированием выпрямленного напряжения. Ток управления тиристора регулируется сельсинным командоаппаратом.
Второй способ – использовать вместо генератора тиристорный преобразователь (ТП–Д). Однако использование силовых тиристорных преобразователей для электропривода главных приводов приводит к снижению коэффициента мощности энергетической установки экскаватора, появлению дополнительных гармоник и колебаний напряжения в сети, что снижает качество электроснабжения карьера. Чтобы уменьшить негативное влияние работы ТП на сеть, на экскаваторах используются фильтрокомпенсирующие устройства. В бывшем СССР схема ТП–Д была обкатана на ЭКГ-20.
Другим перспективным направлением является применение импульсного способа изменения какого-либо параметра двигателя – напряжения, сопротивления в цепях статора или ротора. Изменяя длительность импульса, достигают изменения средней частоты вращения.
Асинхронные двигатели, питаемые от регулируемых статических преобразователей частоты (ПЧ–АС), применяют в электроприводе начиная с 1970-х годов. Асинхронные электродвигатели благодаря простоте производства и надежности в эксплуатации широко используют в нерегулируемом электроприводе. Основные их недостатки – ограниченный диапазон регулирования частоты вращения и значительное потребление реактивной мощности.
Преобразователи частоты получили распространение в первую очередь в системах плавного пуска. Сейчас частотные преобразователи внедряются и в качестве регуляторов в мощных приводах (до 10 МВт шахтные подъемники, вентиляционные системы, водоотлив, конвейерный транспорт, тяговый привод подвижного состава на железнодорожном транспорте и др.). Применение частотных преобразователей позволяет:
снизить потребление электроэнергии на 30…50% за счет оптимального управления электродвигателем в зависимости от нагрузки;
осуществлять плавный пуск электродвигателя с током, не превышающим номинального значения для электродвигателя;
устранить пиковые нагрузки на электросеть и просадки напряжения в ней в момент пуска электропривода.
Частотные преобразователи создают определенные электромагнитные помехи, для уменьшения которых необходимо применять дополнительные фильтры. Для работы на низких частотах требуется эффективное принудительное охлаждение. Другой аспект – трудность обеспечения экскаваторной механической характеристики. В процессе работы экскаватора нагрузочные моменты могут меняться в значительной степени за короткие промежутки времени от максимальных моментов, способных «опрокинуть» двигатель, до минимальных. Поэтому требуется автоматическая одновременная регулировка частоты и питающего напряжения, поступающего на обмотку статора.
Несмотря на высокую перспективность системы ПЧ–АС, массового и быстрого внедрения на экскаваторах в России она до сих пор не получила. Здесь сказывается и определенный общий провал 1990-х годов в промышленности, и необходимость внедрять новые решения в системах автоматического регулирования. Работоспособность системы ПЧ–АС неоднократно доказана, в том числе при эксплуатации модернизированного экскаватора ЭШ-20.90 на Сафроновском разрезе (Иркутская обл.).
Вопросов при использовании системы ПЧ–АС возникает много, для краткого их обзора потребуется отдельная публикация.
Сегодня мировые лидеры производства электрических экскаваторов, такие как Bucyrus International Inc. с входящими в ее состав Marion и Ransomes-Rapier, а также P&H предлагают экскаваторы с электроприводом, выполненным по разным схемам – ПЧ–АС, Г–Д, ТП–Д. Выбор системы остается за заказчиком.
Источник http://www.os1.ru/article/service/2009_01_A_2010_05_18-11_42_22/
volamper.ru
Основные тенденции на рынке экскаваторного оборудования и новая линейка экскаваторов ООО «ИЗ КАРТЭКС» для горнодобывающей промышленности
А.В. Самолазов, Заместитель Генерального директора по развитию ООО «ИЗ-КАРТЭКС»
Т.В. Донченко, к.т.н., Начальник управления маркетинга ООО «ИЗ-КАРТЭКС»
Рынок экскаваторного оборудования России и стран СНГ отличается от рынков крупнейших сырьевых стран мира – США, Австралии, Канады, Бразилии, Чили, Перу, Индонезии и других. Это касается, прежде всего, типоразмеров и вместимости ковшей карьерных экскаваторов. Тенденция сохранения ведущей роли карьерных электрических экскаваторов с ковшом вместимостью 8–15 м3 на большинстве действующих предприятий по добыче руд чёрных и цветных металлов, горно-химического и строительного сырья России и СНГ отличается от зарубежного опыта, где в этом типоразмере основной объем закупок приходится на гидравлические экскаваторы.
Немаловажными и зачастую определяющими факторами является неудовлетворительное качество подготовки горной массы к выемке, отступление от соответствующих проектных показателей, низкий уровень сервисного сопровождения горных машин, что в совокупности делает неэффективным, а в ряде случаев и просто невозможным эксплуатацию гидравлических экскаваторов на основной выемке горных пород III–V категорий по трудности экскавации. Опыт работы гидравлических экскаваторов на Костомукшском, Ковдорском, Оленегорском ГОКах, железорудных предприятиях Украины, Навоийском и Алмалыкском ГМК, ряда угольных предприятий РФ показывает, что в таких условиях гидравлические экскаваторы, обладающие меньшей массой и менее прочными металлоконструкциями, по сравнению с их электромеханическими аналогами, быстро разрушаются, экспоненциально возрастают затраты на ремонт, и их эксплуатация становится убыточной.
Экскаватор ЭКГ8И на Нерюнгринском угольном разрезе (ОАО «Якутуголь»)
Превалирующий парк карьерных гусеничных экскаваторов крупных горнодобывающих предприятий и компаний средней мощности на территории России, Украины, Казахстана и Узбекистана составляют экскаваторы с вместимостью ковша 8–15 м3 производства ООО «ИЗ-КАРТЭКС» (Ижорские заводы – Карьерные тяжёлые экскаваторы).
ИЗ-КАРТЭКС является крупнейшим поставщиком карьерных электрических экскаваторов на территории России и стран СНГ, производство которых осуществляется с 1957 года. За этот период произведено и поставлено свыше 3000 карьерных электрических экскаваторов, из которых более 1200 находятся в эксплуатации. К ним относятся известные экскаваторы типа «прямая механическая лопата» ЭКГC8И, ЭКГC6,3УС, ЭКГC4У, ЭКГC10, ЭКГC8УС, ЭКГC5У, ЭКГC15, ЭКГC12УС, ЭКГC8У, составляющие основу парка выемочно-погрузочного оборудования крупнейших горнодобывающих предприятий России и основных добывающих стран СНГ – Украины, Казахстана и Узбекистана.
Экскаватор ЭКГ10 на угольном разрезе «Чаханур» (Китай)
Основные причины, объясняющие сложившиеся отличия коньюнктуры экскаваторного рынка РФ и СНГ от мировых рыночных тенденций:
• Длительный период стагнации российской промышленности, в том числе тяжёлого машиностроения, в результате перехода от плановой экономики к рыночной модели в период 1990–2000 гг. В эти годы фактически прекратилось развитие компании и модельного ряда в силу невостребованности рынком.
• Элементы системы разработки большинства крупных месторождений спроектированы под экскаваторы с вместимостью ковша до 15 м3 и автосамосвалы грузоподъёмностью до 140 т.
• Консерватизм проектных организаций, закладывающих в большинство действующих и новых проектов горнотранспортное оборудование уже эксплуатируемых и распространённых типоразмеров. За последние 25 лет в эксплуатацию не было введено ни одно крупное месторождение твёрдых полезных ископаемых.
• Консерватизм производственнотехнического персонала и руководителей горного сектора горнодобывающих предприятий, готовящих решение по необходимости приобретения горного оборудования.
• Отсутствие на рынке экскаваторов российского производства с вместимостью ковша более 15 м3 и опыта их эксплуатации.
Потребителями продукции компании ИЗ-КАРТЭКС являются горнодобывающие предприятия, ведущие разработку месторождений твёрдых полезных ископаемых открытым способом – железной руды, угля, меди, золота, алмазов, бокситов, апатита, асбеста, строительных материалов и пр.
Многие железорудные предприятия России и СНГ заявляют о реновации своих парков и рассматривают экскаваторы класса 18–20 м3, как основную и перспективную выемочно-погрузочную единицу. То же самое касается ряда угольных разрезов средней мощности. Это объясняется тем, что для повышения эффективности горных работ и формирования рациональных ЭАК этим предприятиям достаточно увеличить вместимость ковша и довести её до оптимальной, то есть той, которая, исходя из мирового практического опыта и теоретических исследований, позволяет достичь оптимального уровня издержек и себестоимости выемочно-погрузочных и транспортных работ. Как известно, оптимальное соотношение между вместимостью транспортного сосуда и вместимостью ковша экскаватора находится в диапазоне от 3 до 5, то есть погрузка одного автосамосвала должна производиться экскаватором за 3–5 циклов.
Экскаватор ЭКГ15 на меднорудном карьере «Эрдэнэт» (Монголия)
Для этого, не меняя транспортное звено и параметры элементов системы разработки (ширина рабочих площадок, ширина транспортных берм), необходимо «подтянуть» вместимость ковша экскаватора от современной 10 до 18–20 м3, обеспечивающих оптимальную загрузку превалирующего парка транспортных средств горной отрасли РФ и стран СНГ.
Таким образом, одной из ключевых тенденцией на передовых горных предприятиях России и СНГ является их эволюционный переход с экскаваторов класса 8–10 м3, имеющих высокий физический износ, на экскаваторы класса 18–20 м3.
До 2008 г. основной объём продаж осуществлялся на железорудные предприятия России, Украины и Казахстана. Мировой финансовый кризис привёл к резкому падению платёжеспособности на традиционных рынках чёрной металлургии и смещению спроса на более стабильные рынки угля и цветной металлургии. Так, в 2010 г. доля поставок на железорудные предприятия упала с 65 до 24%, а на предприятия по добыче угля и цветных металлов выросла, соответственно, до 39 и 33% (см. рис.).
Однако следует отметить, что крупные горные предприятия проявляют интерес к более мощным и современным экскаваторам. На рынке происходит смещение спроса к экскаваторам с вместимостью ковша 20–45 м3 и более. Начиная с 1980-х годов, на отдельных крупных разрезах страны эксплуатируются экскаваторы Marion 201М и 204М с ковшами 16 и 24 м3, P&H 2300 (21 м3), затем Marion 301М (40 м3), P&H 2800 (32–35 м3), Bucyrus 495HD (42 м3), P&H 4100 (57 м3). Сегодня угольщики являются ключевыми потребителями горного оборудования и для компании ИЗ-КАРТЭКС важно следовать требованиям этого рынка.
Открытым способом добывается практически весь энергетический уголь и около 15% коксующегося. В соответствии с пересмотренной энергетической стратегией России намечен рост добычи угля и увеличение его доли в топливно-энергетическом балансе России с ростом удельного веса открытого способа добычи с 65 до 80%. Намеченные рубежи приведут к росту потребности в карьерных экскаваторах. Осваиваются и планируются к освоению новые крупные угольные месторождения – Эльгинское, Никольское и др., что также приведёт к росту спроса на карьерные экскаваторы.
В последние годы основным спросом в мировой горной промышленности пользуются электрические экскаваторы, имеющие вместимость стандартного ковша 42–60 м3. На сегодня в мире насчитывается более 200 таких экскаваторов. В перспективе можно ожидать создание карьерных экскаваторов с вместимостью ковша до 70–80 и даже 100 м3, способных эффективно работать с автосамосвалами грузоподъемностью 400–600 и более тонн. О технической возможности налаживания производства таких самосвалов в ближайшие десятилетия уже упоминают некоторые производители. Создание же мехлопат с ковшами до 100 м3 пока сдерживается отсутствием производства соответствующих средств карьерного транспорта.
В связи с этим можно сделать вывод о том, что рабочие параметры карьерных экскаваторов на современном этапе приблизились к рациональному пределу и в настоящее время дальнейшее повышение их производительности и эффективности возможно путем совершенствования конструкции, внедрения новых средств автоматики в управление и диагностику машин.
Структура парка мощных карьеров изменяется в сторону увеличения доли крупных типоразмеров экскаваторов, что обусловлено увеличением эффективности горных работ при росте единичной грузоподъёмности и производительности горнотранспортного оборудования. Причём, несмотря на превалирующие мировые продажи и значительный интерес, проявляемый к гидравлическим машинам, крупные горные предприятия в сегменте «более 30 м3» отдают предпочтение электрическим экскаваторам-мехлопатам.
По мнению зарубежных специалистов, применение карьерных экскаваторов типа «прямая механическая лопата» целесообразно при разработке крупноблочных пород, не склонных к самообрушению после их взрывного рыхления, валовой выемке полезных ископаемых, при сроке службы карьера более 15 лет, высоте уступа более 10 метров, наличии на карьере электрического питания и при незначительных перемещениях экскаваторов по рабочей зоне карьеров.
В 2007–2008 гг. в компании ИЗ-КАРТЭКС на основе анализа тенденций развития горного производства и карьерного транспорта в России, СНГ и мире была разработана стратегия производства новой линейки карьерных экскаваторов четырёх типоразмерных групп.
Экскаватор ЭКГ12К на Оленегорском карьере (ОАО «Олкон»)
Как известно, в мире существует две основные концепции конструктивного исполнения напорного механизма электромеханических экскаваторов – реечная и канатная.
Каждое исполнение рабочего оборудования имеет свои достоинства и недостатки. В 2008 г компания Bucyrus предложила третий вариант, пока не получивший массового распространения, – гидравлический напор. С точки зрения технологии ведения горных работ конструктивное исполнение напорного механизма экскаваторов не принципиально, однако одни заказчики предпочитают реечные экскаваторы, другие – канатные.
Учитывая данную особенность рынка, компания ИЗКАРТЭКС выбрала стратегию производства унифицированных экскаваторов (см. табл.): в зависимости от предпочтений заказчика экскаваторы могут поставляться с канатным (К) либо реечным (Р) исполнением рабочего оборудования в рамках единой базовой платформы. Модели экскаваторов отличаются только рабочим оборудованием (ковш, стрела, рукоять), устанавливаемым в кронштейне поворотной платформы. Узлы экскаваторов унифицированы на 80%.
В компании работает инжиниринговый центр, оснащенный новейшей компьютерной техникой и программными продуктами. На базе 3D-проектирования и пакета Unigraphics разрабатываются все новые модели экскаваторов, а также осуществляется модернизация серийного горного оборудования.
Карьерный экскаватор ЭКГ50 (проект)
Основные решения, повышающие технический уровень экскаваторов ИЗ-КАРТЭКС нового поколения, состоят в следующем:
• Применение 3D-проектирования, что в сочетании с использованием современных высокопрочных сталей обеспечивает увеличение надежности и долговечности узлов.
• Возможность погрузки большегрузных самосвалов грузоподъемностью 90–360 т.
• Сокращение номенклатуры запчастей за счет высокой степени унификации экскаваторов с канатным и реечным механизмами напора.
• Увеличение ресурса редукторов до капитального ремонта – 50 тыс. часов.
• Увеличение ресурса роликового круга – до 12–15 лет. Круг с коническими роликами и установкой на осях роликов из специального материала, не требующих смазки втулок.
• Увеличение ресурса вантовой подвески стрелы – до 5–6 лет.
• Кабинный модуль повышенной комфортности с помещением для отдыха, санузлом и улучшенной обзорностью рабочей зоны и трассы передвижения.
• Долговечность и экономичность электрооборудования. Возможность применения более экономичного электропривода переменного тока.
• Улучшенный доступ к механизмам, расширение зоны обслуживания и проходов для обслуживающего персонала.
• Модульная фильтровентиляционная установка повышенной производительности.
• Комплексная система пожаротушения.
• Информационно-диагностическая система.
• Централизованная автоматическая система смазки с применением современных смазок.
• Новый оригинальный эстетический дизайн.
Монтаж экскаватора ЭКГ32Р на Краснобродском разрезе (ОАО «УК «Кузбассразрезуголь»)
За период 2000–2011 гг. ИЗ-КАРТЭКС поставил на горнодобывающие предприятия России, стран СНГ и Дальнего Зарубежья 270 карьерных экскаваторов и 15 буровых станков. Компания ИЗ-КАРТЭКС поставила перед собой цель активного продвижения экскаваторов класса 18–60 м3 в угольную отрасль страны за счёт повышения технического уровня машин, улучшения потребительских свойств и существенно более низких капитальных затрат на приобретение и эксплуатационных расходов своих экскаваторов.
Журнал «Горная Промышленность» №4 (98) 2011, стр.6
mining-media.ru
Высокопроизводительные экскаваторы ОАО «Уралмаш» для открытых горных работ
ОАО «Уралмаш» является одной из крупнейших в мире фирм по проектированию и производству выемочно-погрузочного оборудования для открытых горных разработок.
Начиная с 1947 года, Уралмашзавод выпустил более 12500 карьерных экскаваторов пятнадцати различных типов с ковшами вместимостью от 3 до 30 м3. Они эксплуатируются на многих предприятиях России, государств СНГ, а также Индии, Германии, Китая, Югославии, Турции, Египта, Румынии и других стран. Всего более 1600 машин было экспортировано в 22 страны мира.
Техническая концепция карьерных экскаваторов, производимых ОАО «Уралмаш», — двухбалочная рукоять и реечный напор, обеспечивают их эффективную эксплуатацию даже в самых тяжелых условиях.
Специалистам в области открытых горных работ хорошо известен надежный, высокопроизводительный экскаватор ЭКГ-5А с ковшом вместимостью 5.2 м3. Начав выпуск этой модели в 1980 году, завод изготовил их более 5000. Сегодня этот экскаватор, представляющий собой дальнейшее развитие всемирно известной модели ЭКГ-4,6Б, успешно применяется на открытых горных разработках, на строительстве гидротехнических сооружений, промышленных объектов, железных дорог в России, СНГ и странах дальнего зарубежья от тропиков до северных широт.
Для более полного удовлетворения потребности горных предприятий на базе ЭКГ-5А в последние годы создан ряд модификаций.
ЭКГ-5В — экскаватор с пневмоударными зубьями, встроенными в ковш, позволяющий производить выемку трещиноватых пород средней крепости и мерзлых грунтов без предварительного буровзрывного рыхления. В настоящее время выпущены и находятся в эксплуатации шесть экскаваторов ЭКГ-5В. Опыт их использования на карьерах показал, что применение данного экскаватора обеспечивает проведение селективной выемки на сложноструктурных месторождениях, снижение потерь и разубоживания, уменьшение затрат на разработку и вредного воздействия на окружающую среду за счет исключения необходимости проведения буровзрывных работ. В отличие от других новых видов оборудования для безвзрывной выемки крепких пород (машин послойного фрезерования, компактных роторных экскаваторов и т.п.) внедрение данного экскаватора на действующих предприятиях не требует коренного изменения технологии отработки месторождения. При использовании ЭКГ-5В его обслуживание и ремонт могут осуществляться на той же ремонтной базе, что и эксплуатирующихся сегодня ЭКГ-5А.
ЭКГ-5Д — экскаватор с дизель-электрическим приводом. Автономность питания позволяет использовать данную машину в районах с плохо развитой инфраструктурой, при отсутствии систем энергоснабжения.
ЭКГ-4УС — экскаватор с удлиненным рабочим оборудованием, позволяющий отрабатывать уступы повышенной высоты.
ЭДГ-3,2.30 — гусеничный драглайн с ковшом вместимостью 3.2 м3 и стрелой длиной 30 метров, предназначенный для использования на карьерах малой и средней мощности, а также выполнения вспомогательных работ на крупных карьерах.
ОАО «Уралмаш» также освоило производство карьерных экскаваторов большой единичной мощности с ковшом вместимостью 20 м3. С 1979 года выпущено 20 машин ЭКГ-20 и ЭКГ-20А, успешно эксплуатирующихся на разрезе «Нерюнгринский» в Якутии и разрезах Южного Кузбасса. В настоящее время с учетом опыта их работы создан проект модернизированного варианта ЭКГ-20А1. Это высокопроизводительная мощная машина, предназначенная для погрузки скальных пород в транспортные средства большой грузоподъемности. Экскаватор ЭКГ-20 специально спроектирован для использования в экстремальных горно-геологических и климатических условиях, что отразилось на выборе его общей компоновки, конструктивных решениях отдельных узлов, в применяемых материалах, наличии специальных систем и устройств, обеспечивающих надежную работу машины при температурах окружающего воздуха до минус 50 градусов. Конструктивное исполнение этого экскаватора отличается простотой, обеспечивает создание больших рабочих усилий, придает машине высокую маневренность и облегчает управление ею. Передовые экскаваторные бригады, эксплуатирующие ЭКГ-20, достигли на вскрышных работах годовой производительности более 4?млн. м3 горной массы.
В 1995 году ОАО «Уралмаш» выпустило и поставило ОАО «Карельский окатыш» новый карьерный экскаватор ЭКГ-12 с ковшом вместимостью 12 м3. Сменные ковши этой машины для тяжелых и легких пород имеют вместимость соответственно, 10, 14 и 16 м3. В конструкции ЭКГ-12 нашли применение последние достижения отечественного и зарубежного экскаваторостроения. Реечный напор с двухбалочной рукоятью и беспалиспастной подвеской ковша, а также двухгусеничная ходовая тележка с раздельным приводом на каждую гусеницу обеспечивают машине надежную высокопроизводительную работу даже в самых тяжелых условиях. Как показал опыт, в этом случае ЭКГ-12 предпочтительнее экскаваторов с канатным напором. Схема подвески стрелы, позволяющая опускать ее до горизонтального уровня и поднимать в рабочее положение без использования дополнительных грузоподъемных устройств и кранов, значительно облегчает обслуживание машины. Экскаватор ЭКГ-12 оптимально сочетается с автосамосвалами грузоподъемностью 80-120 тонн, а также думпкарами грузоподъемностью 105-180 тонн, применяемыми в настоящее время на многих крупных и средних карьерах.
На базе ЭКГ-12 созданы его модификации:
ЭКГ-12В — экскаватор с встроенными в ковш пневмоударными зубьями, позволяющий осуществлять выемку пород без предварительного взрывного рыхления;
ЭДГ-8.50 — гусеничный драглайн с ковшом вместимостью 8 м3 и длиной стрелы 50 метров. Применение таких машин для погрузки горной массы непосредственно в транспортные средства позволяет осуществлять разработку месторождения с уступами повышенной высоты, ускорить проходку вскрывающих выработок, сократить длину транспортных модификаций.
Опыт эксплуатации экскаватора ЭКГ-12 на карьере «Костомукшского РУ» ОАО «Карельский окатыш» показал высокую эффективность его работы в сложных горногеологических и климатических условиях, и в настоящее время в монтаже на разрезе «Междуреченский» находится второй экскаватор ЭКГ-12 с ковшом вместимостью 14 м3.
В последние два десятилетия в мировом экскаваторостроении преобладающей является тенденция к созданию и внедрению крупных гидравлических экскаваторов с оборудованием прямой и обратной лопаты.
Основные преимущества этих машин перед механическими лопатами заключаются в меньшей массе при одинаковой вместимости ковша, большем усилии копания, реализуемом на зубьях, возможности вести селективную выемку за счет управления рабочим органом по всей траектории его движения и высокой мобильности.
Лидером в производстве тяжелых гидравлических экскаваторов в России и государствах СНГ является ОАО «Уралмаш». Начиная с 1978 года, Уралмашзаводом были спроектированы и изготовлены опытные образцы гидравлических экскаваторов ЭГ-12, ЭГ-12А, ЭГ-20 с ковшами вместимостью 12 и 20 м3. Их испытания, проводившиеся на разрезе «Кедровский» в Кузбассе, подтвердили правильность основных конструктивных решений.
Было установлено, что отечественная концепция карьерного гидравлического экскаваторостроения, ориентированная на создание машин с комбинированным электрогидравлическим приводом главных механизмов, просторным кузовом, позволяющим обслуживать механизмы экскаватора в суровых климатических условиях, имеет значительные преимущества перед зарубежными аналогами, в конструкции которых прослеживается влияние традиций универсальных строительных экскаваторов. Электрический привод ходового и поворотного механизмов рабочего оборудования почти в два раза снижает удельную энергоемкость процесса экскавации по сравнению с испытанными зарубежными аналогами.
Многие технические решения и предложения, разработанные специалистами ОАО «Уралмаш» при создании гидравлических карьерных экскаваторов, находятся на самом современном уровне и не имеют аналогов за рубежом. К ним можно отнести разработки по системам рекуперации энергии, системам стабилизации рабочих режимов, системам фильтрации и охлаждения рабочей жидкости гидропривода.
В последние годы в ОАО «Уралмаш» создан карьерный гидравлический экскаватор ЭГО-4 с рабочим оборудованием типа обратная лопата, отечественным комплектующим оборудованием и гидравлическим управлением, а также выполнен рабочий проект экскаватора ЭГО-4А с импортным комплектующим оборудованием и электрическим управлением. Обе машины имеют автономный дизельный привод и вместимость ковша 4 м3. На базе ЭГО-4 разрабатывается прямая лопата ЭГ-6, имеющая как дизельный, так и электрический привод. Чтобы увеличить технические возможности этой машины, в ее ковше вместимостью 6 м3 предусмотрены активные зубья, имеющие гидропривод.
С 1949 года Уралмашзавод выпустил и поставил на горные предприятия более 240 крупных шагающих экскаваторов-драглайнов с ковшом вместимостью от 14 до 100 м3 и длиной стрелы от 65 до 100 метров. Эти экскаваторы нашли широкое применение на открытых разработках угля, железной и марганцевой руды, горно-химического сырья. 13 шагающих экскаваторов было поставлено на экспорт в дальнее зарубежье, где они зарекомендовали себя как высокопроизводительные, надежные машины, хорошо приспособленные для работы в любых климатических и горно-геологических условиях.
Накопленный опыт использования крупных шагающих экскаваторов производства ОАО «Уралмаш» показал, что при бестранспортных системах разработки их применение позволяет в 2–3 раза снизить затраты на производство 1?м3 вскрыши и в 3–4 раза уменьшить трудоемкость вскрышных работ.
В последние годы в ОАО «Уралмаш» разработаны проекты шагающих экскаваторов нового поколения. Сформирован ряд базовых моделей. Учитывая потребность горнодобывающих отраслей, предложены также модификации базовых моделей — экскаваторы с удлиненными стрелами при несколько меньшей вместимости ковша и экскаваторы с пониженным удельным давлением на грунт. Применение экскаваторов с удлиненными стрелами обеспечивает снижение затрат на вскрышные работы за счет уменьшения коэффициента переэкскавации при бестранспортной системе разработки. Модификация экскаваторов с пониженным на 20–25% давлением может более эффективно использоваться на слабых грунтах и при отвалообразовании.
Новые технические решения, применяемые при создании шагающих экскаваторов-драглайнов, обеспечили снижение эксплуатационных издержек и энергозатрат на экскавацию при значительном росте производительности и эффективности их применения.
На Уралмашзаводе создан один из крупнейших в мире экскаваторов-драглайнов ЭШ-100.100, эксплуатирующийся на разрезе «Назаровский» с 1977 года. Масса машины составляет 10300 тонн, вместимость ковша 100 м3, а длина стрелы 100 метров. При его создании, монтаже и эксплуатации решены многие сложные научно-технические и производственные проблемы.
В 1993 году на угольном разрезе «Тулунский» запущен в эксплуатацию второй по величине шагающий экскаватор, изготовленный ОАО «Уралмаш», ЭШ 65.100 с ковшом вместимостью 65 м3 и длиной стрелы 100 метров. Уже в первый год эксплуатации его производительность составила 10?млн.?м3 горной массы. Экскаватор оснащен гидравлическим механизмом шагания с полным отрывом опорной рамы от грунта посредством четырех подъемных цилиндров, опирающихся на скользящие опоры. Экскаватор при массе 5450 тонн показал хорошую проходимость при движении по слабым грунтам.
В настоящее время серийно выпускается экскаватор ЭШ 20.90, сменивший хорошо зарекомендовавший себя в работе на отечественных и зарубежных горных предприятиях драглайн ЭШ 15.90А. Высокая эффективность применения данных машин определила их широкое использование при добыче угля и руд. В эксплуатации на горных предприятиях сегодня находится 61 драглайн ЭШ 20.90.
В последние годы ряд российских предприятий и ведомств обращались в ОАО «Уралмаш» с просьбами о поставке на производство шагающих экскаваторов с ковшом вместимостью 10–11 м3 и длиной стрелы 70–75 метров. В связи с этим разработана новая модель экскаватора ЭШ 11.75, имеющая повышенную надежность и проходимость за счет более прочного рабочего оборудования, более низкого удельного давления на грунт при работе и передвижении. Экскаватор имеет трехгранную вантовую стрелу, электромеханический ход и скорость передвижения до 200 метров в час.
В 1999 году в ОАО «Уралмаш» будет изготовлен новый крупный шагающий экскаватор ЭШ 40.100 с ковшом вместимостью 40 м3 и длиной стрелы 100 метров для Мугунского угольного разреза ОАО «Востсибуголь».
Всего на сегодняшний день ОАО «Уралмаш» предлагает 13 типоразмеров шагающих экскаваторов и 6 их вариантов с пониженным давлением на грунт. Имея высокий технический уровень, экскаваторы-драглайны, производимые ОАО «Уралмаш», отличаются от машин аналогичного класса зарубежных производителей значительно более низкой ценой, не говоря уже о различиях в стоимости их доставки к месту эксплуатации и затратах, связанных с обеспечением запчастями в период эксплуатации.
В случае, если от горных предприятий будут получены заказы на поставку шагающих экскаваторов с иными параметрами, то рабочие чертежи на требуемую заказчиком модификацию могут быть оперативно разработаны.
Главной задачей экскаваторостроителей в условиях рынка является максимальное удовлетворение требований потребителей. Большой опыт, накопленный ОАО «Уралмаш» в области экскаваторостроения, авторитет завода у горняков, высокий творческий потенциал его конструкторов, исследователей и производственников позволяют успешно справиться с решением этой задачи.
Журнал «Горная Промышленность» №3 1999
mining-media.ru
Устройство для перегона электрических карьерных экскаваторов
Полезная модель относится к горному оборудованию и может быть использована для обеспечения работ по перегону электрических карьерных экскаваторов типов ЭКГ-10, ЭКГ-12 в условиях карьера. Предложено устройство для перегона электрических карьерных экскаваторов содержащее размещенную на мобильном шасси двигательную установку, соединенную с электрогенератором. Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что двигательная установка соединена с электрогенератором переменного тока, выход которого связан с последовательно соединенными выпрямителем, повышающим преобразователем и инвертором, включающим в себя силовые модули с индивидуальными схемами управления. При этом силовые модули выполнены с выходными разъемами для подключения к двигателям хода экскаватора, а индивидуальные схемы управления объединены в локальную сеть, организованную при помощи CAN интерфейса. Технический результат заключается в повышении надежности. 10 з.п. ф-лы, 1 илл.
Полезная модель относится к горному оборудованию и может быть использована для обеспечения работ по перегону электрических карьерных экскаваторов типов ЭКГ-10, ЭКГ-12 в условиях карьера.
Известен преобразователь транзисторный перегонной станции ПТПС, описанный в Техническом описании и инструкции по эксплуатации УП3.000.000.000 ТО Компании «Объединенная энергия», предназначенный для управления электродвигателем постоянного тока хода экскаватора типа ЭКГ-5.
К недостаткам известного устройства является его узкая специализация, а также недостаточная надежность.
Наиболее близким к заявляемому является устройство электропривода перегонной станции, предназначенное для перегона экскаваторов и буровых станков в карьерах в условиях отключения силового кабеля от питающей сети, которое представляет собой индивидуальный электропривод на каждый электродвигатель хода, выполненный по системе «генератор-двигатель», управляемый с помощью силового магнитного усилителя типа ПДД-1,5 /RU2330958, E21C47/00, 2008/. Данное техническое решение принято за прототип. Прототип характеризуется недостаточной надежностью. Указанный недостаток обусловлен наличием двух дорогостоящих недостаточно надежных генераторов постоянного тока, при этом силовой магнитный усилитель типа ПДД-1,5 В. Кроме того, большие постоянные времени генераторов и силового магнитного усилителя не позволяют обеспечить необходимые динамические показатели регулирования якорных токов двигателей хода в стопорных режимах, что вызывает повышенный износ их коллекторных узлов.
Авторы решали задачу по созданию устройства для перегона электрических карьерных экскаваторов, лишенного указанных недостатков. Техническим результатом является повышение надежности.
Для решения поставленной задачи, а также для достижения заявленного технического результата предлагается устройство для перегона электрических карьерных экскаваторов, содержащее размещенную на мобильном шасси двигательную установку, соединенную с электрогенератором. Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что двигательная установка соединена с электрогенератором переменного тока, выход которого связан с последовательно соединенными выпрямителем, повышающим преобразователем и инвертором, включающим в себя силовые транзисторные модули с индивидуальными схемами управления. При этом силовые транзисторные модули выполнены с выходными разъемами для подключения к двигателям хода экскаватора, а индивидуальные схемы управления объединены в локальную сеть, организованную при помощи CAN интерфейса.
Дополнительно предлагается CAN интерфейс создать с системой управления, содержащей блок связи, при этом блок связи может содержать интерфейс для подключения персонального компьютера, выполненный, например, в формате BLUE-TOOTH.
Дополнительно предлагается CAN интерфейс создать с системой управления, содержащей пульт управления и индикации, при этом пульт управления и индикации может содержать интерфейс для подключения персонального компьютера, выполненный, например, в формате USB.
Дополнительно предлагается CAN интерфейс создать с системой управления, содержащей центральный блок управления.
Дополнительно предлагается CAN интерфейс создать с системой управления, содержащей блок входов/выходов.
Применение электрогенератора переменного тока связанного с последовательно соединенными выпрямителем, повышающим преобразователем и инвертором, включающим в себя силовые транзисторные модули с индивидуальными схемами управления позволяет повысить качество переходных процессов по возмущающему воздействию за счет уменьшения постоянных времени в контурах регулирования напряжения и тока.
Объединение индивидуальных схем управления в локальную сеть, организованную при помощи CAN интерфейса позволяет создать гибкую структуру системы управления с возможностью функционального расширения и обновления прикладного программного обеспечения, а также применить световую, текстовую и голосовую системы информирования о возникших неисправностях и возможности развития аварийных ситуаций. Таким образом, достигается технический результат.
На прилагаемой иллюстрации представлена блок-схема предлагаемого устройства, где 1 — мобильное шасси, 2 — двигательная установка, соединенная с электрогенератором переменного тока 3, 4 — выпрямитель, 5 — транзисторный преобразователь, 6 — инвертор с управляющим блоком 7. 8, 9 и 10 — силовые транзисторные модули с индивидуальными схемами управления, 11 и 12 — двигатели хода экскаватора, 13 — локальная сеть, организованная при помощи CAN интерфейса, 14 — блок связи, 15 — пульт управления и индикации с командоконтроллером 16, 17 — центральный блок управления, 18 — блок входов/выходов, 19 — вспомогательные устройства, 20 — персональный компьютер.
Устройство работает следующим образом. Перегоняемый экскаватор отключают от питающей сети и его электродвигатели хода посредством гибкого кабеля соединяют с выходными разъемами транзисторных модулей 8, 9, и 10. После запуска двигательной установки 2 переменное напряжение генератора 3 поступает на выпрямитель 4. При перегоне экскаваторов моделей ЭКГ-10 выходное постоянное напряжение выпрямителя поступает на транзисторный преобразователь 5, повышающий напряжение питания инверторов 6 до 650 В. В случае перегона экскаваторов типа ЭКГ-12 питание инверторов 6 осуществляется непосредственно выходным напряжением выпрямителя 4.
После включения питания центральный блок управления 17 запускает программу первоначальной диагностики электронного и электрического оборудования, при положительных результатах которой на пульт 15 выводится сообщение о готовности устройства к работе. В случае неисправности какого-либо элемента оборудования на органы индикации пульта 15 выводится сообщение о месте возникновения неисправности с указанием отказавшего блока (элемента) и запрещается дальнейшая работа устройства.
Управление скоростью и направлением перемещения экскаватора осуществляет оператор, находящийся в кабине шасси, посредством командоконтроллера 16, установленного в пульте управления и индикации 15. Выходные сигналы командоконтроллера управляют транзисторными модулями 8, 9, 10 и
poleznayamodel.ru