Стратегія управління ланцюгом AFC подовжує термін служби та запобігає незапланованим простоям
Ланцюг майнінгуможе як вирішити проблему, так і зіпсувати її. Хоча більшість шахт з довгими забоюми використовують ланцюги діаметром 42 мм або більше на своїх броньованих конвеєрах (AFC), багато шахт використовують ланцюги діаметром 48 мм, а деякі — до 65 мм. Більші діаметри можуть подовжити термін служби ланцюгів. Оператори довгих забою часто очікують перевищити 11 мільйонів тонн з розмірами 48 мм і до 20 мільйонів тонн з розмірами 65 мм, перш ніж ланцюг буде виведено з експлуатації. Ланцюги цих більших розмірів є дорогими, але вони того варті, якщо можна видобути цілу панель або дві без зупинки через поломку ланцюга. Але якщо обрив ланцюга відбувається через неправильне управління, неправильне поводження, неправильний моніторинг або через умови навколишнього середовища, які можуть спричинити корозійне розтріскування під напругою (SCC), шахта стикається з серйозними проблемами. У цій ситуації ціна, сплачена за цей ланцюг, стає несуттєвою.
Якщо оператор довгозабійного забою не використовує найкращий ланцюг, можливий для умов на шахті, один незапланований простій може легко звести нанівець будь-яку економію коштів, отриману під час процесу покупки. То що ж повинен робити оператор довгозабійного забою? Він повинен звертати пильну увагу на умови конкретного об'єкта та ретельно вибирати ланцюг. Після придбання ланцюга йому потрібно витратити додатковий час і гроші, необхідні для належного управління інвестиціями. Це може принести значні дивіденди.
Термічна обробка може збільшити міцність ланцюга, зменшити його крихкість, зняти внутрішні напруження, підвищити зносостійкість або покращити оброблюваність ланцюга. Термічна обробка стала витонченим видом мистецтва і варіюється від виробника до виробника. Мета полягає в тому, щоб отримати баланс властивостей металу, щоб найкраще відповідати функції виробів. Диференціально загартований ланцюг є однією з найдосконаліших технік, що використовуються Parsons Chain, де коронка ланки ланцюга залишається твердою, щоб протистояти зносу, а вітки, якщо ланки м'якші, збільшують в'язкість і пластичність під час експлуатації.
Твердість – це здатність протистояти зношуванню та позначається або числом твердості за Брінеллем (символ HB), або числом твердості за Віккерсом (HB). Шкала твердості за Віккерсом є справді пропорційною, тому матеріал з твердістю 800 HV у вісім разів твердіший за матеріал з твердістю 100 HV. Таким чином, вона забезпечує раціональну шкалу твердості від найм'якшого до найтвердішого матеріалу. Для низьких значень твердості, приблизно до 300, результати твердості за Віккерсом і Брінеллем приблизно однакові, але для вищих значень результати за Брінеллем нижчі через деформацію кулькового індентора.
Випробування на ударну міцність за Шарпі – це міра крихкості матеріалу, яку можна отримати за допомогою випробування на удар. Ланка ланцюга має надріз у точці зварювання та розміщується на траєкторії коливання маятника, а енергія, необхідна для руйнування зразка, вимірюється зменшенням коливань маятника.
Більшість виробників ланцюгів зберігають кілька метрів з кожної партії, щоб забезпечити проведення повних руйнівних випробувань. Повні результати випробувань та сертифікати зазвичай постачаються разом із ланцюгом, який зазвичай постачається парами по 50 м. Під час цих руйнівних випробувань також графічно відображаються видовження при випробувальному зусиллі та загальне видовження при розриві.
Оптимальний ланцюг
Мета полягає в тому, щоб поєднати всі ці характеристики для створення оптимального ланцюга, який включає такі характеристики:
• Вища міцність на розтяг;
• Вища стійкість до зносу внутрішньої ланки;
• Висока стійкість до пошкодження зірочок;
• Більша стійкість до мартенситного розтріскування;
• Підвищена міцність;
• Збільшена довговічність; та
• Стійкість до плоских кровотворення.
Однак, немає одного ідеального рішення, є лише різні компроміси. Висока границя текучості, як правило, призведе до високих залишкових напружень, а якщо вона поєднується з високою твердістю для підвищення зносостійкості, то також знизить в'язкість та стійкість до корозії під напругою.
Виробники постійно прагнуть розробляти ланцюги, які працюватимуть довше та витримають складні умови. Деякі виробники оцинковують ланцюги для роботи в агресивних середовищах. Іншим варіантом є ланцюг COR-X, виготовлений із запатентованого сплаву ванадію, нікелю, хрому та молібдену, який бореться з корозією під напругою (SCC). Унікальність цього рішення полягає в тому, що антикорозійні властивості є однорідними по всій металургійній структурі ланцюга, і його ефективність не змінюється зі зносом. Доведено, що COR-X суттєво збільшує термін служби ланцюга в агресивних середовищах і практично усуває руйнування, спричинене корозією під напругою. Випробування показали, що зусилля розриву та експлуатації збільшуються на 10%. Ударність на надріз збільшується на 40%, а стійкість до SCC збільшується на 350% порівняно зі звичайним ланцюгом (DIN 22252).
Були випадки, коли ланцюг COR-X 48 мм провантажив 11 мільйонів тонн без жодної поломки, пов'язаної з ланцюгом, до виведення з експлуатації. А початкова установка широкосмугового ланцюга OEM, яку встановила компанія Joy на шахті BHP Billiton San Juan, використовувала ланцюг Parsons COR-X, виготовлений у Великій Британії, який, як кажуть, за час свого терміну служби перемістив із забою до 20 мільйонів тонн.
Зворотний переворот ланцюга для подовження терміну служби ланцюга
Основною причиною зносу ланцюга є рух кожної вертикальної ланки, що обертається навколо сусідньої горизонтальної ланки, коли вона входить і виходить з ведучої зірочки. Це також призводить до більшого зносу в одній площині ланок, коли вони обертаються через зірочку, тому одним з найефективніших способів продовжити термін служби вживаного ланцюга є поворот або розворот на 180º, щоб ланцюг рухався у протилежному напрямку. Це дозволить використовувати «невикористані» поверхні ланок, що призведе до зменшення зношеної площі ланок, а це дорівнює довшому терміну служби ланцюга.
Нерівномірне завантаження конвеєра з різних причин може призвести до нерівномірного зносу двох ланцюгів, через що один ланцюг зношуватиметься швидше за інший. Нерівномірний знос або розтягнення одного або обох ланцюгів, як це може статися зі здвоєними зовнішніми вузлами, може призвести до невідповідності або несинхронізації лопаток під час їх обертання навколо ведучої зірочки. Це також може бути спричинено провисанням одного з двох ланцюгів. Такий ефект незбалансованості призведе до експлуатаційних проблем, а також спричинить надмірний знос і можливе пошкодження ведучих зірочок.
Натягування системи
Для забезпечення контролю швидкості зносу ланцюга після встановлення, а також контрольованого та порівнянного подовження обох ланцюгів через знос, необхідна систематична програма натягування та технічного обслуговування.
Згідно з програмою технічного обслуговування, персонал з технічного обслуговування вимірюватиме знос та натяг ланцюга, замінюючи його, коли він зношується більше ніж на 3%. Щоб зрозуміти, що цей ступінь зносу ланцюга означає в реальних термінах, слід пам'ятати, що на 200-метровому забої знос ланцюга на 3% означає збільшення довжини ланцюга на 12 м для кожної гілки. Персонал з технічного обслуговування також замінюватиме зірочки подачі та повернення, а також знімачі, коли вони зношуються або пошкоджуються, перевірятиме коробку передач та рівень масла, а також регулярно перевірятиме, чи затягнуті болти.
Існують добре зарекомендували себе методи розрахунку правильного рівня попереднього натягу, і вони є дуже корисним орієнтиром для початкових значень. Однак найнадійнішим методом є спостереження за ланцюгом, коли він з'єднується з ведучою зірочкою, коли AFC працює в умовах повного навантаження. Ланцюг повинен мати мінімальний провис (дві ланки), коли він зривається з ведучої зірочки. Коли такий рівень існує, попереднє натягнення необхідно виміряти, зафіксувати та встановити на майбутнє як робочий рівень для цієї конкретної поверхні. Показники попереднього натягу слід регулярно знімати та записувати кількість видалених ланок. Це забезпечить раннє попередження про початок диференціального зносу або надмірного зносу.
Погнуті лопаті необхідно негайно випрямити або замінити. Вони знижують продуктивність конвеєра та можуть призвести до випадання прутка з нижньої дорожки та його застрибування на зірочці, що може пошкодити як ланцюги, так і зірочку, а також лопаті.
Оператори довгих забоїв повинні бути уважними до зношених та пошкоджених знімачів ланцюгів, оскільки вони можуть дозволити провисанню ланцюга залишатися в зірочці, що може призвести до заклинювання та пошкодження.
Управління ланцюгом починається під час встановлення
Необхідність гарної прямої лінії лицьової поверхні важко переоцінити. Будь-яке відхилення у вирівнюванні лицьової поверхні, ймовірно, призведе до різного попереднього натягу між ланцюгами з боку лицьової поверхні та з боку капіляра, що спричинить нерівномірний знос. Це частіше трапляється на щойно встановленій лицьовій поверхні, оскільки ланцюги проходять період «припрацювання».
Після формування характеру зносу диференціала його практично неможливо виправити. Найчастіше диференціал продовжує погіршуватися через провисання ланцюга, що призводить до ще більшого провисання.
Негативний вплив роботи з поганою лінією переднього вирізу, що призводить до надмірних коливань бічних натягів, ілюструється розглядом цифр. Як приклад, 1000-футовий лавовий забір з 42-міліметровим ланцюгом AFC, який має приблизно 4000 ланок з кожного боку. Виходячи з того, що знос ланок відбувається на обох кінцях ланки, видалення металу відбувається на обох кінцях ланки. Ланцюг має 8000 точок, в яких метал зношується під тиском між ланками під час руху та вібрації по передньому вирізу, зазнає ударного навантаження або піддається корозійному впливу. Таким чином, на кожні 1/1000 дюйма зносу ми генеруємо 8 дюймів збільшення довжини. Будь-яка незначна різниця між швидкістю зносу на передньому вирізі та збоку капіля, спричинена нерівномірним натягом, швидко призводить до значної різниці в довжині ланцюга.
Одночасне наявність двох поковок на зірочці може призвести до надмірного зносу профілю зуба. Це пов'язано з втратою позитивного положення у ведучій зірочці, що дозволяє ланці ковзати по ведучих зубах. Це ковзання врізається в ланку, а також збільшує швидкість зносу зубів зірочки. Після того, як це сталося, знос може лише прискоритися. За перших ознак обрізання ланки, зірочки необхідно оглянути та замінити, якщо потрібно, перш ніж пошкодження зруйнує ланцюг.
Занадто високий попередній натяг ланцюга також призведе до надмірного зносу як ланцюга, так і зірочки. Попередній натяг ланцюга необхідно встановити на значеннях, які запобігають утворенню надмірного провисання ланцюга під повним навантаженням. Такі умови призведуть до «випадання» скребкових планок та ризику пошкодження хвостової зірочки внаслідок збивання ланцюга під час його від'єднання від зірочки. Якщо попередній натяг встановлено занадто високо, існують дві очевидні небезпеки: надмірний знос ланок ланцюга та надмірний знос ведучих зірочок.
Надмірний натяг ланцюга може бути фатальним
Поширеною тенденцією є надмірне натягування ланцюга. Метою має бути регулярна перевірка попереднього натягу та усунення провисання ланцюга з кроком у дві ланки. Більше двох ланок означатиме, що ланцюг занадто провисає, або видалення чотирьох ланок створить занадто високий попередній натяг, що призведе до сильного зносу ланок та серйозного скорочення терміну служби ланцюга.
Припускаючи, що вирівнювання торця ланцюга хороше, значення попереднього натягу з одного боку не повинно перевищувати значення з іншого боку більш ніж на одну тонну. Правильне управління торцем ланцюга повинно гарантувати, що будь-який перепад навантаження може бути втриманий на рівні не більше двох тонн протягом усього терміну служби ланцюга.
Збільшення довжини через знос ланок (іноді помилково званий «розтягненням ланцюга») може досягати 2% і при цьому ланцюг все одно працюватиме з новими зірочками.
Ступінь зносу ланок не є проблемою, якщо ланцюг і зірочки зношуються разом, зберігаючи свою сумісність. Однак знос ланок призводить до зниження розривного навантаження ланцюга та його стійкості до ударних навантажень.
Простий метод вимірювання зносу ланок полягає в використанні штангенциркуля, який вимірює знос у п'яти секціях з кроком та застосовує таблицю подовження ланцюга. Ланцюги, як правило, розглядаються для заміни, коли знос ланок перевищує 3%. Деякі консервативні керівники з технічного обслуговування не люблять, коли подовження їхнього ланцюга перевищує 2%.
Правильне управління ланцюгом починається на етапі встановлення. Інтенсивний моніторинг з коригуванням, якщо це необхідно, під час періоду припрацювання допоможе забезпечити довгий та безпроблемний термін служби ланцюга.
(З люб'язного дозволуЕлтон Лонгволл)
Час публікації: 26 вересня 2022 р.
