Strategia zarządzania łańcuchem AFC wydłuża żywotność i zapobiega nieplanowanym przestojom
Łańcuch wydobywczymoże wykonać lub przerwać operację. Podczas gdy większość kopalń ścianowych wykorzystuje w swoich przenośnikach opancerzonych (AFC) łańcuchy o średnicy 42 mm lub większej, w wielu kopalniach stosuje się łańcuchy o średnicy 48 mm, a w niektórych nawet o średnicy 65 mm. Większe średnice mogą wydłużyć żywotność łańcucha. Operatorzy ścianowi często spodziewają się, że zanim łańcuch zostanie wycofany z eksploatacji, przekroczą 11 milionów ton w przypadku rozmiarów 48 mm i aż 20 milionów ton w przypadku rozmiarów 65 mm. Łańcuch o większych rozmiarach jest drogi, ale warto, jeśli można wydobyć cały panel lub dwa bez przestoju z powodu awarii łańcucha. Jeśli jednak zerwanie łańcucha nastąpi na skutek złego zarządzania, niewłaściwego obchodzenia się, niewłaściwego monitorowania lub warunków środowiskowych, które mogą powodować pękanie korozyjne naprężeniowe (SCC), kopalnia staje w obliczu poważnych problemów. W tej sytuacji cena zapłacona za ten łańcuch staje się dyskusyjna.
Jeśli operator ściany nie korzysta z łańcucha najlepiej dostosowanego do warunków panujących w kopalni, jeden nieplanowany przestój może z łatwością zniweczyć wszelkie oszczędności uzyskane w procesie zakupu. Co zatem powinien zrobić operator ścianowy? Powinni zwracać szczególną uwagę na warunki panujące w danym miejscu i ostrożnie wybierać sieć. Po zakupie sieci muszą przeznaczyć dodatkowy czas i pieniądze niezbędne do prawidłowego zarządzania inwestycją. Może to przynieść znaczne korzyści.
Obróbka cieplna może zwiększyć wytrzymałość łańcucha, zmniejszyć jego kruchość, złagodzić naprężenia wewnętrzne, zwiększyć odporność na zużycie lub poprawić obrabialność łańcucha. Obróbka cieplna stała się formą sztuki i różni się w zależności od producenta. Celem jest uzyskanie równowagi właściwości metalu, aby jak najlepiej odpowiadały funkcji produktów. Łańcuch utwardzany różnicowo to jedna z bardziej wyrafinowanych technik stosowanych przez Parsons Chain, w przypadku której korona ogniwa łańcucha pozostaje odporna na zużycie, a ramiona, jeśli ogniwa są bardziej miękkie, zwiększają wytrzymałość i plastyczność podczas pracy.
Twardość to odporność na zużycie i jest oznaczana albo liczbą twardości Brinella za pomocą symbolu HB, albo liczbą twardości Vickersa (HB). Skala twardości Vickersa jest naprawdę proporcjonalna, więc materiał o twardości 800 HV jest osiem razy twardszy niż materiał o twardości 100 HV. Zapewnia w ten sposób racjonalną skalę twardości od najmiększego do najtwardszego materiału. Dla niskich wartości twardości, do około 300, wyniki twardości Vickersa i Brinella są w przybliżeniu takie same, ale dla wyższych wartości wyniki Brinella są niższe z powodu odkształcenia wgłębnika kulkowego.
Próba udarności Charpy'ego jest miarą kruchości materiału, którą można uzyskać na podstawie próby udarności. Ogniwo łańcucha jest nacinane w miejscu spawania na ogniwie i umieszczane na torze wahliwego wahadła, przy czym energię potrzebną do złamania próbki mierzy się poprzez zmniejszenie wychyleń wahadła.
Większość producentów łańcuchów oszczędza kilka metrów przy każdym zamówieniu partii, aby umożliwić przeprowadzenie pełnych badań niszczących. Pełne wyniki testów i certyfikaty są zwykle dostarczane z łańcuchem, który jest zwykle wysyłany w dopasowanych parach o długości 50 m. Podczas tego badania niszczącego wykreślane jest również wydłużenie przy sile testowej i całkowite wydłużenie przy zerwaniu.
Optymalny łańcuch
Celem jest połączenie wszystkich tych cech w celu stworzenia optymalnego łańcucha, który obejmuje następujące parametry:
• Wyższa wytrzymałość na rozciąganie;
• Wyższa odporność na zużycie ogniw wewnętrznych;
• Wysoka odporność na uszkodzenia zębatki;
• Większa odporność na pękanie martenzytyczne;
• Zwiększona wytrzymałość;
• Zwiększona trwałość zmęczeniowa; I
• Odporność na SCC.
Nie ma jednak jednego idealnego rozwiązania, są jedynie różne kompromisy. Wysoka granica plastyczności będzie zwykle skutkować wysokimi naprężeniami szczątkowymi, jeśli będzie powiązana z wysoką twardością w celu zwiększenia odporności na zużycie, będzie również miała tendencję do zmniejszania wytrzymałości i odporności na korozję naprężeniową.
Producenci nieustannie dążą do opracowania łańcucha, który będzie działał dłużej i przetrwał trudne warunki. Niektórzy producenci cynkują łańcuch, aby radzić sobie w środowiskach korozyjnych. Inną opcją jest łańcuch COR-X, który jest wykonany z opatentowanego stopu wanadu, niklu, chromu i molibdenu zwalczającego SCC. Tym, co czyni to rozwiązanie wyjątkowym, jest to, że właściwości antykorozyjne naprężeniowe są jednolite w całej strukturze metalurgicznej łańcucha, a jego skuteczność nie zmienia się w miarę zużycia łańcucha. Udowodniono, że COR-X znacznie zwiększa trwałość łańcucha w środowiskach korozyjnych i praktycznie eliminuje awarie spowodowane korozją naprężeniową. Testy wykazały, że siła zrywająca i robocza wzrosła o 10%. Uderzenie karbu jest zwiększone o 40%, a odporność na SCC zwiększona o 350% w porównaniu do zwykłego łańcucha (DIN 22252).
Zdarzają się przypadki, w których łańcuch COR-X 48 mm przed wycofaniem z eksploatacji przepracował 11 milionów ton bez awarii związanej z łańcuchem. Natomiast podczas pierwszej instalacji łańcucha szerokopasmowego OEM firmy Joy w kopalni BHP Billiton San Juan wykorzystywano łańcuch Parsons COR-X wyprodukowany w Wielkiej Brytanii, który podobno w ciągu swojego życia przetransportował z przodka do 20 milionów ton.
Odwróć łańcuch, aby przedłużyć żywotność łańcucha
Główną przyczyną zużycia łańcucha jest ruch każdego ogniwa pionowego obracającego się wokół sąsiedniego ogniwa poziomego podczas jego wchodzenia i wychodzenia z koła napędowego. Prowadzi to również do większego zużycia w jednej płaszczyźnie ogniw obracających się na zębatce, dlatego jednym z najskuteczniejszych sposobów przedłużenia żywotności używanego łańcucha jest obrót lub odwrócenie go o 180°, aby uruchomić łańcuch w przeciwnym kierunku . Spowoduje to, że „nieużywane” powierzchnie ogniw będą działać, co spowoduje mniejsze zużycie obszaru ogniwa, co równa się dłuższej żywotności łańcucha.
Nierównomierne obciążenie przenośnika, z różnych powodów, może prowadzić do nierównomiernego zużycia dwóch łańcuchów, powodując szybsze zużycie jednego łańcucha niż drugiego. Nierównomierne zużycie lub rozciągnięcie jednego lub obu łańcuchów, co może się zdarzyć w przypadku podwójnych zespołów zaburtowych, może spowodować niedopasowanie lub przesunięcie zgarniaków wokół koła napędowego. Może to być również spowodowane poluzowaniem się jednego z dwóch łańcuchów. Ten efekt braku równowagi doprowadzi do problemów w działaniu, a także spowoduje nadmierne zużycie i możliwe uszkodzenie kół napędowych.
Napinanie systemu
Niezbędny jest program systematycznego napinania i konserwacji, aby po montażu kontrolować stopień zużycia łańcucha, przy czym oba łańcuchy wydłużają się w kontrolowanym i porównywalnym tempie.
W ramach programu konserwacji personel konserwacyjny zmierzy zużycie i napięcie łańcucha, a następnie wymieni łańcuch, jeśli zużyje się więcej niż 3%. Aby ocenić, co w praktyce oznacza ten stopień zużycia łańcucha, należy pamiętać, że na przodzie ściany o długości 200 m zużycie łańcucha wynoszące 3% oznacza wzrost długości łańcucha o 12 m na każdą splotkę. Personel zajmujący się konserwacją wymieni także koła łańcuchowe doprowadzające i powrotne oraz ściągacze, gdy ulegną zużyciu lub uszkodzeniu, sprawdzą skrzynię biegów i poziom oleju oraz upewnią się w regularnych odstępach czasu, czy śruby są dokręcone.
Istnieją dobrze znane metody obliczania prawidłowego poziomu naprężenia wstępnego, które okazują się bardzo przydatnym przewodnikiem w zakresie wartości początkowych. Jednak najbardziej niezawodną metodą jest obserwacja łańcucha opuszczającego koło zębate napędowe, gdy układ AFC pracuje w warunkach pełnego obciążenia. Powinno być widać, że łańcuch wykazuje minimalny luz (dwa ogniwa) podczas schodzenia z koła napędowego. Jeżeli taki poziom istnieje, należy zmierzyć, zarejestrować i ustalić na przyszłość poziom operacyjny dla tej konkretnej twarzy. Należy regularnie dokonywać odczytów napięcia wstępnego i rejestrować liczbę usuniętych ogniw. Zapewni to wczesne ostrzeżenie o rozpoczęciu lub nadmiernym zużyciu mechanizmu różnicowego.
Zagięte pióra należy niezwłocznie wyprostować lub zmienić. Zmniejszają one wydajność przenośnika i mogą spowodować wypadnięcie prowadnicy z bieżni dolnej i przeskakiwanie na zębatce, powodując uszkodzenie obu łańcuchów, zębatki i zgrzebeł.
Operatorzy ścianowi powinni zachować czujność w przypadku zużytych i uszkodzonych zgarniaczy łańcuchów, ponieważ mogą one spowodować pozostawienie luźnego łańcucha w kole zębatym, co może skutkować zakleszczeniem i uszkodzeniem.
Zarządzanie łańcuchem rozpoczyna się podczas instalacji
Nie można przecenić potrzeby posiadania dobrej, prostej linii twarzy. Wszelkie odchylenia w wyrównaniu powierzchni czołowej prawdopodobnie spowodują różnice w naprężeniach wstępnych pomiędzy łańcuchami czołowymi i łańcuchami po stronie czołowej, co prowadzi do nierównomiernego zużycia. Jest to bardziej prawdopodobne na nowo utworzonej ścianie, gdy łańcuchy przechodzą przez okres „docierania”.
Gdy utworzy się zróżnicowany wzór zużycia, jego naprawienie jest praktycznie niemożliwe. Najczęściej mechanizm różnicowy pogarsza się wraz ze zużyciem łańcucha, co powoduje zwiększenie luzu.
Niekorzystne skutki biegania ze słabą linią twarzy, prowadzące do nadmiernych wahań strony w przypadku pretensji bocznych, zilustrowano na podstawie liczb. Przykładem może być ściana o długości 300 metrów z łańcuchem AFC o średnicy 42 mm, który ma około 4000 ogniw po każdej stronie. Zaakceptowanie faktu, że usuwanie zużycia metalu między łącznikami odbywa się na obu końcach łącznika. Łańcuch ma 8000 punktów, w których metal zużywa się pod wpływem nacisków wzajemnych ogniw podczas jego napędzania oraz wibracji na powierzchni czołowej, poddawanych obciążeniom udarowym lub działaniu korozji. Dlatego na każde 1/1000 cala zużycia generujemy 8 cali wzrostu długości. Wszelkie niewielkie różnice pomiędzy stopniem zużycia powierzchni czołowej i bocznej, spowodowane nierównomiernym naprężeniem, szybko mnożą się, powodując duże różnice w długości łańcucha.
Dwie odkuwki na kole zębatym jednocześnie mogą spowodować nadmierne zużycie profilu zęba. Dzieje się tak na skutek utraty dodatniego położenia w kole napędowym, co umożliwia ślizganie się ogniwa na zębach napędzających. To działanie ślizgowe wcina się w ogniwo, a także zwiększa stopień zużycia zębów koła łańcuchowego. Raz ustalony jako wzór zużycia, może jedynie przyspieszać. Przy pierwszych oznakach przecięcia ogniwa należy sprawdzić koła łańcuchowe i w razie potrzeby je wymienić, zanim uszkodzenie zniszczy łańcuch.
Zbyt wysokie napięcie wstępne łańcucha będzie również powodować nadmierne zużycie łańcucha i zębatki. Naprężenia wstępne łańcucha należy ustawić na wartości, które zapobiegają tworzeniu się zbyt dużego luzu łańcucha pod pełnym obciążeniem. Takie warunki powodują „wyrzucanie” zgarniaczy i ryzyko uszkodzenia zębatki ogonowej na skutek splątania się łańcucha podczas opuszczania zębatki. Jeśli naprężenia wstępne są ustawione zbyt wysoko, istnieją dwa oczywiste niebezpieczeństwa: nadmierne zużycie ogniw łańcucha i nadmierne zużycie kół napędowych.
Nadmierne napięcie łańcucha może być zabójcze
Powszechną tendencją jest zbyt ciasne napinanie łańcucha. Celem powinno być regularne sprawdzanie naprężenia wstępnego i usuwanie luzu łańcucha o dwa przyrosty ogniw. Więcej niż dwa ogniwa wskazywałyby, że łańcuch był zbyt luźny lub usunięcie czterech ogniw spowodowałoby zbyt wysokie naprężenie wstępne, co spowodowałoby duże zużycie ogniw i poważnie skróciłoby żywotność łańcucha.
Zakładając, że wyrównanie lica jest dobre, wartość naprężenia po jednej stronie nie powinna przekraczać wartości po drugiej stronie o więcej niż jedną tonę. Dobre zarządzanie przodem powinno zapewnić, że jakikolwiek mechanizm różnicowy będzie w stanie utrzymać obciążenie nie większe niż dwie tony przez cały okres eksploatacji łańcucha.
Zwiększenie długości spowodowane zużyciem ogniw (czasami określane błędnie jako „rozciągnięcie łańcucha”) może osiągnąć 2% i nadal działać z nowymi zębatkami.
Stopień zużycia ogniw nie stanowi problemu, jeśli łańcuch i koła łańcuchowe zużywają się razem, zachowując w ten sposób swoją kompatybilność. Jednakże zużycie ogniw powoduje zmniejszenie obciążenia zrywającego łańcuchów i ich odporności na obciążenia udarowe.
Prostą metodą pomiaru zużycia ogniw jest użycie suwmiarki, pomiar w pięciu odcinkach podziałki i odniesienie do wykresu wydłużenia łańcucha. Łańcuchy zasadniczo kwalifikują się do wymiany, gdy zużycie ogniw przekracza 3%. Niektórzy konserwatywni kierownicy ds. utrzymania ruchu nie lubią, gdy wydłużenie ich łańcucha przekracza 2%.
Dobre zarządzanie łańcuchem zaczyna się już na etapie instalacji. Intensywne monitorowanie z ewentualnymi korektami w okresie docierania pomoże zapewnić długą i bezproblemową żywotność łańcucha.
(Dzięki uprzejmościŚciana Elltona)
Czas publikacji: 26 września 2022 r