Strategia zarządzania łańcuchem AFC wydłuża żywotność i zapobiega nieplanowanym przestojom
Łańcuch górniczymoże zadecydować o powodzeniu lub porażce operacji. Podczas gdy większość kopalni ścianowych używa łańcucha o średnicy 42 mm lub większej w swoich przenośnikach ścianowych (AFC), wiele kopalni używa łańcucha o średnicy 48 mm, a niektóre nawet o średnicy 65 mm. Większe średnice mogą wydłużyć żywotność łańcucha. Operatorzy ścian często spodziewają się przekroczenia 11 milionów ton przy rozmiarach 48 mm i nawet 20 milionów ton przy rozmiarach 65 mm, zanim łańcuch zostanie wycofany z eksploatacji. Łańcuch w tych większych rozmiarach jest drogi, ale opłaca się, jeśli można wydobyć cały panel lub dwa bez wyłączenia z eksploatacji z powodu awarii łańcucha. Ale jeśli pęknięcie łańcucha nastąpi z powodu niewłaściwego zarządzania, niewłaściwej obsługi, niewłaściwego monitorowania lub warunków środowiskowych, które mogą spowodować pękanie korozyjne naprężeniowe (SCC), kopalnia stoi w obliczu poważnych problemów. W tej sytuacji cena zapłacona za ten łańcuch staje się bezprzedmiotowa.
Jeśli operator ściany nie używa łańcucha najlepiej dostosowanego do warunków panujących w kopalni, jedno nieplanowane przestoje mogą z łatwością zniweczyć wszelkie oszczędności uzyskane w procesie zakupu. Co zatem powinien zrobić operator ściany? Powinien zwrócić szczególną uwagę na warunki panujące na miejscu i starannie dobrać łańcuch. Po zakupie łańcucha musi poświęcić dodatkowy czas i pieniądze, aby właściwie zarządzać inwestycją. To może 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 sztuką i różni się w zależności od producenta. Celem jest uzyskanie równowagi właściwości metalu, aby jak najlepiej dopasować go do funkcji produktu. Łańcuch hartowany różnicowo to jedna z bardziej zaawansowanych technik stosowanych przez Parsons Chain, w której wierzchołek ogniwa pozostaje twardy, aby przeciwdziałać zużyciu, a ramiona, jeśli ogniwa są bardziej miękkie, zwiększają wytrzymałość i ciągliwość podczas pracy.
Twardość to odporność na zużycie i jest oznaczana albo symbolem HB (w skali Brinella), albo symbolem HB (w skali Vickersa). Skala twardości Vickersa jest w pełni proporcjonalna, więc materiał o twardości 800 HV jest osiem razy twardszy niż materiał o twardości 100 HV. Zapewnia to racjonalną skalę twardości od materiału najmiększego do najtwardszego. 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 to miara kruchości materiału, którą można uzyskać za pomocą próby udarności. Ogniwo łańcucha jest nacinane w miejscu zgrzania i umieszczane na torze ruchu wahadła. Energia potrzebna do złamania próbki jest mierzona poprzez zmniejszenie wychylenia wahadła.
Większość producentów łańcuchów oszczędza kilka metrów z każdej partii, aby umożliwić przeprowadzenie pełnych badań niszczących. Pełne wyniki badań i certyfikaty są zazwyczaj dostarczane wraz z łańcuchem, który jest zazwyczaj wysyłany w dopasowanych parach o długości 50 m. Podczas tego badania niszczącego przedstawiane są również wydłużenie przy sile testowej i całkowite wydłużenie przy zerwaniu.
Łańcuch optymalny
Celem jest połączenie wszystkich tych cech w celu stworzenia optymalnego łańcucha, który obejmuje następujące parametry:
• Większa wytrzymałość na rozciąganie;
• Większa odporność na zużycie ogniw wewnętrznych;
• Wysoka odporność na uszkodzenia zębatek;
• Większa odporność na pękanie martenzytyczne;
• Poprawiona wytrzymałość;
• Zwiększona odporność na zmęczenie; i
• Odporność na SCC.
Nie ma jednak jednego idealnego rozwiązania, są jedynie różne kompromisy. Wysoka granica plastyczności będzie skutkować wysokimi naprężeniami szczątkowymi, a jeśli połączy się ją z wysoką twardością, zwiększając odporność na zużycie, będzie również prowadzić do zmniejszenia wytrzymałości i odporności na korozję naprężeniową.
Producenci nieustannie dążą do opracowania łańcuchów, które będą działać dłużej i przetrwają trudne warunki. Niektórzy producenci cynkują łańcuchy, aby sprostać korozyjnym środowiskom. Inną opcją jest łańcuch COR-X, wykonany z opatentowanego stopu wanadu, niklu, chromu i molibdenu, który zapobiega korozji naprężeniowej (SCC). To rozwiązanie wyróżnia się tym, że właściwości antykorozyjne są jednorodne w całej strukturze metalurgicznej łańcucha, a jego skuteczność nie zmienia się wraz ze zużyciem łańcucha. Udowodniono, że COR-X znacznie wydłuża żywotność łańcucha w środowiskach korozyjnych i praktycznie eliminuje awarie spowodowane korozją naprężeniową. Testy wykazały, że siła zrywająca i robocza wzrasta o 10%. Udarność karbu wzrasta o 40%, a odporność na SCC o 350% w porównaniu ze zwykłym łańcuchem (DIN 22252).
Znane są przypadki, w których łańcuch COR-X 48 mm przetransportował 11 milionów ton bez awarii, zanim został wycofany z eksploatacji. Pierwsza instalacja łańcucha OEM Broadband przez firmę Joy w kopalni BHP Billiton San Juan opierała się na łańcuchu Parsons COR-X wyprodukowanym w Wielkiej Brytanii, który podobno przetransportował do 20 milionów ton z przodka w ciągu swojego okresu eksploatacji.
Odwrotny łańcuch wydłużający żywotność łańcucha
Główną przyczyną zużycia łańcucha jest ruch każdego ogniwa pionowego obracającego się wokół sąsiedniego ogniwa poziomego podczas wchodzenia i wychodzenia z zębatki napędowej. Prowadzi to również do większego zużycia w jednej płaszczyźnie ogniw podczas ich obrotu w zębatce, dlatego jednym z najskuteczniejszych sposobów na wydłużenie żywotności używanego łańcucha jest jego obrócenie o 180°, aby łańcuch pracował w przeciwnym kierunku. Dzięki temu „nieużywane” powierzchnie ogniw będą pracować, co przełoży się na mniejszy obszar zużycia ogniw, a to z kolei na dłuższą żywotność łańcucha.
Nierównomierne obciążenie przenośnika, z różnych przyczyn, może prowadzić do nierównomiernego zużycia obu łańcuchów, powodując szybsze zużycie jednego z nich. Nierównomierne zużycie lub rozciągnięcie jednego lub obu łańcuchów, co może mieć miejsce w przypadku zespołów dwurzędowych, może spowodować niedopasowanie lub rozbieżność zgarniaczy podczas ich okrążania wokół koła napędowego. Może to być również spowodowane luzem jednego z łańcuchów. Ten brak równowagi prowadzi do problemów eksploatacyjnych, a także nadmiernego zużycia i ewentualnych uszkodzeń kół napędowych.
Napinanie układu
Aby mieć pewność, że po instalacji tempo zużycia łańcucha będzie kontrolowane, a oba łańcuchy będą się wydłużać na skutek zużycia w kontrolowany i porównywalny sposób, konieczny jest systematyczny program napinania i konserwacji.
W ramach programu konserwacji personel konserwacyjny będzie mierzyć zużycie i napięcie łańcucha, wymieniając go, gdy jego zużycie przekroczy 3%. Aby zrozumieć, co ten stopień zużycia łańcucha oznacza w praktyce, należy pamiętać, że w przypadku ściany o długości 200 m, zużycie łańcucha o 3% oznacza wzrost długości łańcucha o 12 m na każdą kolumnę. Personel konserwacyjny będzie również wymieniać koła zębate i ściągacze w miarę ich zużycia lub uszkodzenia, sprawdzać przekładnię i poziom oleju oraz regularnie upewniać się, że śruby są dobrze dokręcone.
Istnieją dobrze znane metody obliczania prawidłowego poziomu naprężenia wstępnego, które okazują się bardzo użytecznym wskaźnikiem wartości początkowych. Jednak najbardziej wiarygodną metodą jest obserwacja łańcucha w momencie zejścia z koła napędowego, gdy przenośnik AFC pracuje pod pełnym obciążeniem. Łańcuch powinien wykazywać minimalny luz (dwa ogniwa) podczas zsuwania się z koła napędowego. W takim przypadku należy zmierzyć, zarejestrować i ustawić naprężenie wstępne jako poziom roboczy dla danej powierzchni. Odczyty napięcia wstępnego należy wykonywać regularnie, a liczbę usuniętych ogniw rejestrować. Zapewni to wczesne ostrzeżenie o zbliżającym się zużyciu mechanizmu różnicowego lub nadmiernym zużyciu.
Wygięte zgarniaki należy niezwłocznie wyprostować lub wymienić. Obniżają one wydajność przenośnika i mogą spowodować wypadnięcie pręta z dolnego bieżni i przeskok na zębatkę, co może spowodować uszkodzenie obu łańcuchów, zębatki i zgarniaków.
Operatorzy ścian powinni zachować czujność i zwracać uwagę na zużyte i uszkodzone ściągacze łańcucha, gdyż mogą one pozwolić na to, aby luźny łańcuch pozostał w zębatce, co może spowodować zacięcie i uszkodzenie.
Zarządzanie łańcuchem rozpoczyna się podczas instalacji
Nie można przecenić potrzeby prawidłowego, prostego lica. Każde odchylenie w ustawieniu lica prawdopodobnie spowoduje różnice w naprężeniu wstępnym między łańcuchami po stronie lica i lica, co prowadzi do nierównomiernego zużycia. Jest to bardziej prawdopodobne w przypadku nowo założonego lica, ponieważ łańcuchy przechodzą okres „docierania”.
Po uformowaniu się wzoru zużycia mechanizmu różnicowego, jego naprawa jest praktycznie niemożliwa. Najczęściej mechanizm różnicowy ulega dalszemu pogorszeniu, a luzy łańcucha następują w wyniku zużycia, co powoduje dalsze narastanie luzu.
Negatywne skutki pracy z nieprawidłową linią przodka, prowadzące do nadmiernych wahań naprężeń wstępnych między bokami, ilustruje analiza liczb. Jako przykład podano ścianę o długości 1000 stóp z 42-milimetrowym łańcuchem przenośnika ścianowego (AFC), który ma około 4000 ogniw po każdej stronie. Zakładając, że zużycie metalu w ogniwach następuje na obu końcach ogniwa, łańcuch ma 8000 punktów, w których metal jest ścierany przez naciski ogniw podczas napędu i wibracji w dół ściany, poddawany obciążeniom udarowym lub działaniu korozji. Zatem na każde 1/1000 cala zużycia generujemy 8 cali wzrostu długości. Każda niewielka różnica między zużyciem na ścianie i zawału, spowodowana nierównomiernym naprężeniem, szybko prowadzi do znacznej zmienności długości łańcucha.
Jednoczesne kucie dwóch odkuwek na zębatce może prowadzić do nadmiernego zużycia profilu zęba. Wynika to z utraty pewnego położenia w zębatce napędowej, co pozwala ogniwu ślizgać się po zębach napędowych. To ślizganie wcina się w ogniwo, a także zwiększa tempo zużycia zębów zębatki. Po utrwaleniu się wzoru zużycia, może on jedynie przyspieszyć. Przy pierwszych oznakach przecięcia ogniwa, zębatki należy sprawdzić i w razie potrzeby wymienić, zanim uszkodzenie doprowadzi do zniszczenia łańcucha.
Zbyt wysokie naprężenie łańcucha spowoduje również nadmierne zużycie zarówno łańcucha, jak i zębatki. Naprężenie łańcucha należy ustawić na wartości zapobiegające powstawaniu zbyt dużego luzu łańcucha pod pełnym obciążeniem. Takie warunki mogą prowadzić do „wyskakiwania” zgarniaczy oraz ryzyka uszkodzenia zębatki tylnej spowodowanego zwijaniem się łańcucha podczas zsuwania się z zębatki. Zbyt wysokie naprężenie łańcucha wiąże się z dwoma oczywistymi zagrożeniami: nadmiernym zużyciem ogniw łańcucha oraz nadmiernym zużyciem zębatek napędowych.
Nadmierne napięcie łańcucha może być zabójcze
Częstą tendencją jest zbytnie napinanie łańcucha. Celem powinno być regularne sprawdzanie napięcia wstępnego i usuwanie luzu łańcucha o dwa ogniwa. Więcej niż dwa ogniwa wskazywałyby na zbyt duże naprężenie łańcucha, a usunięcie czterech ogniw spowodowałoby zbyt duże naprężenie wstępne, co prowadziłoby do znacznego zużycia ogniw i znacznego skrócenia żywotności łańcucha.
Zakładając, że wyrównanie powierzchni czołowej jest prawidłowe, wartość naprężenia wstępnego po jednej stronie nie powinna przekraczać wartości po drugiej stronie o więcej niż jedną tonę. Prawidłowe zarządzanie powierzchnią czołową powinno zapewnić, że różnica naprężeń nie będzie większa niż dwie tony przez cały okres eksploatacji łańcucha.
Można dopuścić do zwiększenia długości spowodowanego zużyciem ogniw (czasami błędnie nazywanego „rozciągnięciem łańcucha”), co pozwoli na pracę z nowymi zębatkami nawet o 2%.
Stopień zużycia ogniw nie stanowi problemu, jeśli łańcuch i zębatki zużywają się razem, zachowując w ten sposób swoją kompatybilność. Jednakże zużycie ogniw powoduje zmniejszenie obciążenia zrywającego łańcucha i odporności na obciążenia udarowe.
Prostą metodą pomiaru zużycia ogniw wewnętrznych jest użycie suwmiarki, pomiar w pięciu sekcjach podziałki i naniesienie na wykres wydłużenia łańcucha. Łańcuchy zazwyczaj uznaje się za nadające się do wymiany, gdy zużycie ogniw wewnętrznych przekracza 3%. Niektórzy konserwatywni kierownicy ds. utrzymania ruchu nie chcą, aby ich łańcuch wydłużył się o więcej niż 2%.
Prawidłowe zarządzanie łańcuchem zaczyna się już na etapie instalacji. Intensywny monitoring i ewentualne korekty w trakcie docierania pomogą zapewnić długą i bezawaryjną eksploatację łańcucha.
(Dzięki uprzejmościŚciana Elltona
Czas publikacji: 26.09.2022
