Konferencja Naukowo-Techniczna: NOWE TRENDY W BUDOWIE MASZYN GÓRNICZYCH
Konferencja naukowo-techniczna „Nowe trendy w budowie maszyn górniczych” 27-28 luty 2006 r., która została zorganizowana pod Patronatem: Zakładu Maszyn Górniczych Glinik Sp. z o.o., Politechniki Śląskiej, Akademii Górniczo Hutniczej, Katowickiego Holdingu Węglowego SA to wydarzenie które zwróciło uwagę przedstawicieli górnictwa węglowego.
W konferencji wzięli udział producenci maszyn górniczych, przedstawiciele zakładów wydobywczych, kadra naukowa Politechniki Śląskiej i Akademii Górniczo Hutniczej oraz przedstawiciele Instytutów Badawczo Naukowych. W spotkaniu tym uczestniczyło170 przedstawicieli producentów maszyn górniczych, kadry naukowej oraz kadry technicznej w górnictwie węglowym.
Spotkanie to stało się forum dyskusji nad kierunkiem nowych trendów w budowie maszyn górniczych. Zmieniające się warunkami społeczno-ekonomiczne w Polsce wymusiły restrukturyzację górnictwa węglowego, która pozwoliła na zachowanie konkurencyjności polskiego węgla. Zakres restrukturyzacji objął zarówno obniżenie zatrudnienia i wydobycia oraz technologie eksploatacyjne wraz z wyposażeniem technicznym. Zakres restrukturyzacji technicznej miał na celu poprawę efektywności wydobycia, zwiększenie wydajności, poprawę bezpieczeństwa pracy i zmniejszenie zatrudnienia. Cele te uzyskuje się poprzez zastosowanie ciągów technologicznych o dużych zdolnościach wydobywczych - wyposażone w nowe kompleksy obudów ścianowych, w wysoko wydajne kombajny elektryczne o napięciu zasilania 1000V i 3300 V, współpracujące z przenośnikami ścianowymi i podścianowymi.
Przewodniczącym konferencji był prof. dr hab. inż. Marek Jaszczuk z Politechniki Śląskiej.
Poprosiłem profesora o ocenę merytoryczną tematów, które były przedmiotem dyskusji podczas konferencji.
Prof. M.Jaszczuk- W świetle przedstawionych w trakcie konferencji prezentacji nowe trendy w budowie maszyn górniczych można krótko scharakteryzować jako dalszy rozwój. Przy czym jest to rozwój zarówno ilościowy, jak i jakościowy, zależny od specyfiki danego środka technicznego oraz od stopnia jego zaawansowania technologicznego.
W przypadku sekcji obudowy zmechanizowanej istnieje tendencja do zwiększania podziałki sekcji do 1,75m, a nawet do 2m., co pociąga za sobą konieczność stosowania stojaków hydraulicznych o zdecydowanie większych podpornościach i średnicach. Do ich rozpierania niezbędne jest uzyskanie większego natężenia przepływu medium roboczego na poziomie 750 l/min. W konsekwencji należy dostosować układ hydrauliczny do zmienionych warunków zasilania poprzez zastosowanie zwiększonych przekrojów we wszystkich elementach układu. Zwiększenie wartości przepływu wynika również z wymogu dostosowania prędkości zabudowy stropu do prędkości roboczej kombajnu ścianowego, której wartość może wynosić 15 m/min. Biorąc pod uwagę fakt, że wraz ze zwiększeniem podziałki sekcji zwiększa się wydatnie jej masa, a czas cyklu przemieszczania sekcji przy wymienionej prędkości powinien wynosić około 5 sekund powstaje problem, czy ze względu na siłę bezwładności możliwe będzie przemieszczenie sekcji w tak krótkim czasie przy obecnej postaci konstrukcyjnej.
Nie ulega wątpliwości, że wymogiem związanym z koniecznością skrócenia czasu przemieszczania jest stosowanie zaawansowanych systemów sterowania z wykorzystaniem elementów elektrohydraulicznych. Ze względu na stan utrzymania stropu system sterowania powinien umożliwić uzyskanie zadanej wartości podporności wstępnej przez wszystkie sekcje w przodku ścianowym. Kolejnym ważnym problemem, niestety nie poruszanym w trakcie konferencji, jest ustalenie wymaganej podporności wstępnej dla danych warunków górniczo-geologicznych i aktualnej prędkości przemieszczania frontu ścianowego. Wartość ta powinna być na bieżąco ustalana i zadawana przez zaawansowany system sterowania sekcjami obudowy zmechanizowanej.
Rozwój maszyn i urządzeń górniczych stymulowany jest również wymogami bezpieczeństwa zawartymi w aktach prawnych Unii Europejskiej. Dla przykładu sekcje obudowy zmechanizowanej powinny przejść pozytywnie badanie obciążenia zmęczeniowego dla 30 000 cykli, a niektórzy użytkownicy zwiększają wymagania do 60 000 a nawet 75 000 cykli. Spełnienie tego wymogu pociąga konieczność stosowania materiałów konstrukcyjnych o podwyższonych właściwościach, a także stosowania zaawansowanych technologii spawania. Dążąc do poprawy trwałości hydraulicznych elementów wykonawczych i zapewnienia odpowiedniej jakości gładzi cylindrów i rdzenników wdrożono powłoki ochronne w postaci rur cienkościennych.
Rozwój ścianowych maszyn urabiających związany jest ze zwiększeniem ich wydajności poprzez wzrost maksymalnej wartości prędkości posuwu kombajnu przy jednoczesnym zwiększeniu szerokości zabioru organu urabiającego. Stało się to możliwe dzięki zwiększeniu mocy silników głównych, napędzających zespoły: urabiające i posuwu. Obecnie sumaryczna moc nominalna silników zastosowanych w kombajnach produkcji krajowej przekroczyła 1000 kW, a w kombajnach produkowanych zagranicą osiągnęła 2000 kW. Wykorzystanie potencjału technicznego kombajnu jest możliwe jedynie przy zapewnieniu prawidłowej odstawy urobku odspojonego od calizny węglowej. Wzrost wydajności kombajnu, przy jednoczesnym wydłużeniu przodków ścianowych sprawił, że moc pojedynczego napędu przenośnika ścianowego dochodzi do 750 kW. Biorąc pod uwagę fakt, że w tych kopalniach, w których jest to możliwe zwiększa się wybiegi ścian, które dochodzą nawet do 3000 m, zastosowanie tak dużych mocy zmienia diametralnie wymogi dotyczące warunków zasilania wynikające z konieczności dostarczania energii elektrycznej na tak duże odległości. Stąd dążenie do wzrostu napięcia zasilania do 6 kV i konieczność dostosowania do niego sieci kopalnianej.
Okazało się jednak, że wzrost mocy kombajnów i przenośników ścianowych nie zawsze prowadzi do wzrostu wydobycia dobowego ze ściany. Przedstawione statystyki dowodzą, że w Polsce w ciągu dwu ostatnich lat wartość średnia wydobycia ze ściany utrzymuje się na tym samym poziomie. Jednym z istotnych czynników wpływających na ten stan rzeczy jest niezadowalające wykorzystanie mocy nominalnej silników kombajnu oraz zbyt mała dyspozycyjność maszyn i urządzeń górniczych tworzących ciąg technologiczny ściana – punkt załadowczy. Poprawie tego stanu służy rozwój systemów sterowania i monitorowania parametrów pracy poszczególnych elementów tego ciągu. Bardzo ważna jest przy tym analiza danych uzyskanych z systemów monitorowania zmierzająca do ustalenia prawidłowości doboru poszczególnych maszyn do określonych warunków górniczo-geologicznych, jak również do doskonalenia zastosowanych rozwiązań technicznych w celu poprawy ich niezawodności. O ile systemy sterowania kombajnem ścianowym są zaawansowane technologicznie, to systemy sterowania przenośnikiem ścianowym wymagają dalszego rozwoju. Dotyczy to w szczególności układu nadążnej zmiany napięcia łańcucha zgrzebłowego przenośnika ścianowego w celu eliminacji nadmiernego obciążenia dynamicznego. Dzięki temu uzyska się poprawę trwałości samego łańcucha, jak i układu napędowego przenośnika.
Zdecydowana większość poruszanych zagadnień dotyczy problematyki inżynierii systemów mechatronicznych. Uzyskanie nowoczesnych rozwiązań wymaga transferu nowych technologii i współpracy w tym zakresie uczelni wyższych, jednostek badawczo-rozwojowych oraz producentów poszczególnych komponentów i produktów finalnych. Problematyka ta będzie poruszana w trakcie kolejnej edycji Szkoły Mechanizacji i Automatyzacji Górnictwa (26-28 kwietnia br. w Wiśle), której tematem wiodącym jest Mechatronika w Górnictwie. Organizatorami Szkoły są: Śląskie Centrum Zaawansowanych Technologii, Instytut Mechanizacji Górnictwa ora Katedra Elektryfikacji i Automatyzacji Kopalń Wydziału Górnictwa i Geologii Politechniki Śląskiej, CEiAG EMAG, CMG KOMAG.
Zapytałem też Prezesa Zarządu GRUPY KAPITAŁOWEJ „GLINIK” – Fabryka Maszyn GLINIK SA Mieczysława Brudniaka, w jakim kierunku będzie postępował rozwój w budowie maszyn górniczych w Zakładzie Maszyn Górniczych GLINIK?
W eksploatacji węgla kamiennego dominującym systemem jest system ścianowy, gwarantujący najniższy poziom kosztów eksploatacji. Stąd wszystkie firmy produkujące maszyny i urządzenia do wybierania tym systemem poświęcają najwięcej uwagi dla jego ciągłego unowocześniania. Prace rozwojowe zmierzają do:
- maksymalnego ograniczenia kosztów pracy przy obsłudze sprzętu zainstalowanego w przodku,
- zwiększenia mobilności i żywotności poszczególnych maszyn i ich elementów,
- wzrostu parametrów urządzeń takich jak: podporność, wydajność, szybkość urabiania itp.,
- mechanizowania prac przekładkowych w obrębie skrzyżowań.
- powoli standartem stają się obudowy zmechanizowane o podziałce 1,75 m
- przenośniki ścianowe muszą posiadać konstrukcję umożliwiającą wydajność średnią w granicach 2 – 2,5 tys.ton/godz. Napędy w różnej konfiguracji umożliwiające bezwnękowe urabianie i zastosowanie obudów chodnikowych
- przenośniki podścianowe z posadowioną kruszarką kęsów i stacją najazdowo-zwrotną zapewniają odbiór urobku na poziomie około 500 t więcej niż może podawać przenośnik ścianowy
- konstrukcja obudów chodnikowych musi zagwarantować sprawną i szybką przebudowę skrzyżowań.
W najbliższym czasie należy się spodziewać wprowadzenia wiele nowości w konstrukcji maszyn górniczych, gdyż aktualne duże zapotrzebowanie będzie czynnikiem wymuszającym postęp i rozwój.
Cenny wkład w dyskusję nad nowymi trendami w budowie maszyn górniczych wnieśli przedsta -wiciele CMG KOMAG prezentując tematy : „Budowa maszyn górniczych z wykorzystaniem podzespołów wcześniej eksploatowanych – nowe trendy czy zamknięty rozdział konstruowania?”, „Nowoczesny sposób identyfikacji elementów sekcji obudowy ścianowej za pomocą Technologii RFID”, „Koncepcja zasilania kompleksu ścianowego napięciem 6kV na przykładzie KWK KNURÓW”.
W tematyce monitorowania i automatyzacji maszyn i urządzeń ścianowych nowe rozwiązania przedstawił EMAG Centrum Elektryfikacji i Automatyzacji Górnictwa prezentując temat: „Nowoczesne wyposażenie maszyn górniczych”. Centrum EMAG od szeregu lat wyposaża polskie kombajny w systemy sterowania typu MAKS. Wykorzystując wieloletnie doświadczenie, konstruktorzy Centrum EMAG kierując się wytycznymi i uwagami eksploatacyjnymi konstruktorów fabryk kombajnów opracowali nowy system na miarę XXI wieku. Takim rozwiązaniem jest system diagnostyki i stosowania kombajnów ścianowych MAKS-DBC.
O nowe kierunki rozwoju konstrukcji kombajnów ścianowych zapytałem konstruktora mgr inż. Wiesława Ciesielskiego z Zabrzańskich Zakładów Mechanicznych SA.
W. Ciesielski - Aby sprostać wzrastającym wymaganiom odbiorców maszyn górniczych, ZZM S.A. w rozwoju konstrukcji kombajnów ścianowych główny nacisk kładzie na optymalizację.
W prowadzonych pracach konstrukcyjnych zagadnienie optymalizacji jest postrzegane wielowymiarowo jako:
- metoda konstruowania podzespołów mechanicznych tak, aby maksymalizować stosunek osiąganych parametrów technicznych podzespołów w odniesieniu do ich wymiarów. Tu należy zauważyć, że bardzo wysoką wagę nadaje się takim parametrom jak niezawodność, czas usuwania niesprawności i międzyremontowy okres pracy kombajnów;
- implementacja zawansowanych algorytmów sterowania i regulacji zapewniających optymalne wykorzystanie możliwości technologicznych kombajnów oraz wspomaganie obsługi kombajnu;
- rozwijanie systemów diagnostycznych pozwalających na zminimalizowanie czasu lokalizacji i usuwania niesprawności kombajnu;
- dostosowanie kombajnów do współpracy z układami automatycznego sterowania obudowami ścianowymi.
Nowe trendy w budowie maszyn górniczych rozwinął prof. dr hab. inż. Krzysztof Krauze w referacie „Dobór organów urabiających dla kompleksu ścianowego w ZG „PIEKARY”.
Tematykę trwałości i niezawodności eksploatacji cylindrów hydraulicznych maszyn i urządzeń ścianowych przedstawił DOZUT KOMAG.
Tendencje rozwojowe maszyn górniczych w różnych krajach przedstawił mgr inż. Marek Mika V-ce Prezes Zarządu TAGOR SA.
Nowoczesne urządzenia do zasilania i sterowania przenośnikami taśmowymi. Systemy sterowania przenośników taśmowych USPP-05. Rozruszniki tyrystorowe ROT zaprezentował „ZEG” SA.
Zespół sterujący typu ZS-05 zapewnia kontrolę i sterowanie przenośnikami taśmowymi pracującymi w ciągach prostych i rozgałęzionych. Zespół sterujący zaprojektowano uwzględniając współpracę z czujnikami stosowanymi na kopalniach, a także z możliwością podłączenia czujników nowej generacji z komunikacją cyfrową.
Rozruszniki tyrystorowe typu ROT-400/N-xTR i ROT-800/N-2 umożliwiają zdalne lub zespołowe sterowanie napędów z silnikami jednobiegowymi oraz współpracę z dowolnymi systemami automatyki, łączności i ostrzegania.
Urządzenia te zaprojektowano zgodnie z wymaganiami norm europejskich EN 50014, EN 50018, EN 50020 i spełniają wymagania grupy I M2 oraz dyrektywy ATEX.
Nowe pompy dla górnictwa zaprezentował mgr inż. Marek Cohen z FABRYKI POMP POWEN.
Dr inż. Henryk Chrostowski zaprezentował „Krajowy sektor techniki płynowej w CETOP – Europejskim Komitecie ds. Hydrauliki i Pneumatyki”.
Wpływ wymogów Unii Europejskiej na modernizację elementów hydraulicznych produkowanych przez „GEORYT – CENTRUM PRODUKCYJNE” prezentował mgr inż. Arkadiusz Cymerys.
Nowe rozdzielacze nabojowe iskrobezpieczne Typu IRE prezentował mgr inż. Grzegorz Ulanowski – PONAR WADOWICE SA.
Przedstawiciela firmy Bosch Rexroth mgr inż. Andrzeja Kołdrasa zapytałem o nowe trendy w budowie maszyn górniczych.
Andrzej Kołdras - W zakresie branży górnictwo nasza firma bierze udział w projektach i dostawach dla wszystkich jego obszarów, tj.
- górnictwa odkrywkowego;
- górnictwa rud metali;
- górnictwa węgla kamiennego.
Dla górnictwa węgla kamiennego nasza firma jest wieloletnim dostawcą kompletnych systemów przeniesienia napędu za pomocą układów hydraulicznych.
Są to maszyny do:
- urabiania węgla – kombajny ścianowe,
- pędzenia chodników głównych- kombajny chodnikowe i ładowarki bocznie sypiące
- maszyny do transportu ludzi i materiałów.
W kombajnach ścianowych z ciągnikami z napędem elektrycznym regulowanym, p. produkcji ZZM jesteśmy dostawcą pełnego asortymentu elementów hydrauliki do manipulacji:
- ramionami organów urabiających;
- ładowarkami;
- osłonami.
- napędów kolejek podwieszanych i spągowych;
- lokomotyw z napędem spalinowym podwieszanych i spągowych.
- zwarta budowa;
- duże obciążenie cieplne;
- ograniczenia techniczne związane z zagrożeniem wybuchu. Ze względu na to ostatnie konieczne jest stosowanie elementów sterowania elektrohydraulicznego w wykonaniu iskrobezpiecznym. Nasza firma dysponuje programem tego typu elementów sterujących tak konwencjonalnych jak i o działaniu proporcjonalnym. Ze względu na konieczność ciągłego dostosowywania się do wymagań odbiorców w tym i odbiorców z zakresu w/w urządzeń zmianom ewolucyjnym ulegają również elementy produkowane przez naszą firmę. Podstawowym elementem każdego układu jest jednostka pompowa. Ze względu na charakter pracy jest ona przede wszystkim źródłem hałasu, rzutuje bezpośrednio na sprawność układu. Dlatego nasza firma pracuje nad doskonaleniem tych zespołów w zakresie:
- zmniejszenia hałasu;
- poprawy sprawności
W pierwszym etapie wprowadzono modyfikację w konstrukcji tłoka. Polega ona na zastąpieniu tłoka wierconego o stosunkowo dużej przestrzeni martwej tłokiem o konstrukcji zamkniętej. Poprzez tą zmianę uzyskano zmniejszenie głośności jednostki. Głośność ta spadła przy nominalnym ciśnieniu 35MPa o 16 dB(A). Znaczne osiągnięcia uzyskano w zakresie dostosowania w/w jednostek w zastosowaniu do cieczy trudnopalnych HFC. Poprzez zmianę typu łożyskowania wału oraz udoskonalenie elementów rozrządu tarczowego, uzyskano wyrównanie parametrów pracy niezależnie od medium, czyli olej mineralny –ciecz HFC do wysokości tak jak dla oleju mineralnego, czyli Pnom 35 MPa. Jakość elementów hydrauliki firmy Bosch Rexroth uzyskuje się dzięki ciągłym pracom rozwojowym. Ciągłe doskonalenie technologii i stosowanych tworzyw konstrukcyjnych zapewnia wymaganą powtarzalność charakterystyk i zwiększenie trwałości i niezawodności.
Przedstawiciela firmy FREUDENBERG SIMRIT POLSKA dr Zbigniewa Kalińskiego zapytałem o zastosowanie uszczelnień firmy SIMRIT w urządzeniach górniczych
Zbigniew Kaliński - Zastosowanie : stojaki, siłowniki obudowy kroczącej i siłowniki pomocnicze
Tłok : Merkel T42/T44 -kompakt 4 częściowy : pierścień podporowy z poliacetalu , element naprężenia wstępnego z kauczuku NBR 85 Shore A , pierścień profilowy z poliuretanu 95 Shore A. Parametry pracy: p= do 1500 bar (z pierścieniem podporowym), T= +5..+60 0C, v= do 0.1 m/s
Tłoczysko: Merkel TM 23 - z poliuretanu 93 AU V168 lub 95 AU V142 ,aktywny pierścień podporowy z poliacetalu , dodatkowa krawędź zabezpieczająca przed zanieczyszczeniami. Zalety: możliwość ruchów radialnych tłoczyska, stosowanie większych szczelin , zwiększone naprężenie wstępne.
Zgarniacz: Merkel PU 5 (AUASOB) - statyczna krawędź uszczelniająca zapobiega przed dostawaniem się wilgoci do gniazda i korozji powierzchni ,mostki odciążające zapobiegają powstawaniu nadciśnienia, specjalna geometria krawędzi uszczelniającej zgarnia zanieczyszczenia zewnętrzne, a błonę olejową wciąga do środka , mieszanka 95 AU V149 posiada duży E- moduł .Zalety: wysoka odporność na ścieranie ,mały współczynnik odkształcenia ,szeroki zakres temperatur. V=2m/s ; T=-30 0C ...+110 0C * zależy od medium.
Prowadnice: Merkel SBK,KBK GUIVEX ® (Patent nr PCT/EP95/03874) Zalety: brak pików ciśnieniowych i obciążenia na krawędzi, duża wytrzymałość, doskonała stabilność termiczna 80N/mm2 przy 120°C ,wysoka elastyczność do momentu złamania ,duża odporność na ścieranie, możliwość stosowania w powszechnie występujących cieczach hydraulicznych, dostępność we wszystkich średnicach, zastępuje kosztowne prowadnice metalowe, siły poprzeczne zostają rozłożone równomiernie na całej powierzchni, co zapewnia dużą obciążalność , brak pików w rozkładzie ciśnienia na krawędziach zabezpiecza przed wykruszeniem się krawędzi, optymalne wykorzystanie zabudowy pozwala na zmniejszenie jej gabarytów poprzez zmniejszenie ilości prowadnic, rozkład ciśnienia na powierzchni kontaktowej poprawia przepływ oleju hydraulicznego pomiędzy , prowadnicą a tłoczyskiem, przez co tarcie i zużycie zostają znacznie zredukowane, tolerancja grubości S= 0 do - 0,05, łatwy montaż.
O nowych trendach w sterowaniach hydraulicznych prezentacje przedstawił mgr inż. Krzysztof Gregorek V-ce Prezes Zarządu Centrum Hydrauliki. W tematyce hydrauliki najlepsze materiały eksploatacyjne do smarowania maszyn górniczych prezentował mgr inż. Marek Dębiński z LOTOS Oil SA Jak wejść na polski rynek hydrauliki i skutecznie konkurować w ciekawy sposób przedstawił mgr inż. Wiesław Gruca z firmy TECH-POL Systemy sterowania i zasilania prezentowała firma HAMACHER – ELEKTROTECHNIKA i ROZDZIELNICE. W zakresie produkcji silników dla górnictwa nowe trendy i ofertę przedstawiła Grupa CANTONI.
Panią Annę Kulikowską zapytałem o propozycję dla górnictwa firmy: euroscript Polska. Pani Anna przedstawiła zakres działania firmy euroscript Polska.
Spółka euroscript Polska należąca do koncernu wydawniczego Holtzbrinck, specjalizuje się w doradztwie, tworzeniu i wdrażaniu rozwiązań w ramach zarządzania cyklem życia dokumentacji. Jest jednym z 11 biur grupy euroscript z centralą w Luxemburgu, (grupa zatrudnia ponad 600 pracowników i dodatkowo współpracuje z ok. 2000). Jesteśmy doradcami i usługodawcami w zakresie kompleksowego zarządzania cyklem życia dokumentacji, w tym dokumentacji specjalistycznej - technicznej, prawnej, finansowej, marketingowej, etc. Według ostatniego raportu niezależnej firmy consultingowej Common Sense Advisory, badającej rynek usług globalizacyjnych, jesteśmy 8 co do wielkości przedsiębiorstwem w swojej branży na świecie. W oparciu o prawie 20 letnie doświadczenie euroscript buduje swą ofertę na trzech podstawowych filarach: Pierwszy to konsulting. Doradzamy naszym Klientom praktycznie we wszystkich zagadnieniach związanych z procesem tworzenia i obróbki oraz zarządzania dokumentacją. Może to oznaczać podstawowe doradztwo natury lingwistycznej, optymalizację tekstów, czy też optymalizację wizualnej strony dokumentacji. Świadczymy także usługi w zakresie analizy i optymalizacji procesów biznesowych powiązanych z tworzeniem i zarządzaniem dokumentacją. Dla przemysłu maszynowego obszarem naszej współpracy z Klientem jest techniczna dokumentacja towarzysząca - instrukcje obsługi, katalogi części. Doradzamy jak spełnić stosowne wymagania jakościowe i prawne. Dokumentacja, która nie odpowiada wymaganiom prawnym, może być przyczyną obrażeń ciała oraz szkód majątkowych, może być także wykorzystana w nieuczciwej grze konkurencyjnej. Dlatego też spełnienie wymagań prawnych jest absolutną koniecznością.