Эффективность эксплуатации на горных предприятиях карьерных экскаваторов с электромеханическим и гидравлическим приводом основных механизмов

П. Булес, инженер Komatsu Mining Germany

Ситуация, сложившаяся на мировом рынке, при которой до 85% экскаваторов с ковшами вместимостью более 15 м3 составляют гидравлические, у некоторых потребителей десятилетиями, применяющих механические лопаты вызывает сомнение. Именно эти потребители входят в 15%-ную нишу и причины этому две. Первая – отсутствие на рынке гидравлических экскаваторов с ковшом вместимостью более 45 м3 , вторая – соотношение затрат на приобретение и эксплуатацию экскаваторов.

Доказательной основой для успешной конкурентоспособности гидравлических экскаваторов в сравнении с механическими лопатами являются основные показатели их применения в условиях предприятий России.№5 (117) 2014

К наиболее распространенным механическим лопатам в рассматриваемом классе относятся экскаваторы Ижорского завода. Проведем сравнение основных показателей в применении этих машин с гидравлическими экскаваторами производства Komatsu Mining Germany и других фирм. Собственно базой для такого сравнения являются материалы международных конференций [1, 2], в которых мы принимали участие, накопленный опыт и другие публикации [3, 4, 5]. На одном из угольных разрезов Кузбасса находятся в эксплуатации оба типа экска-ваторов. В течение одного года сравнивались показатели трех гидравлических экскаватора с ковшами вместимостью 21, 27 и 27 м3 и четырех экскаваторов типа ЭКГ с ковшами 12, 12, 14 и 14 м3 . Суммарная рабочая масса гидравлических экскаваторов составляет 1500 т, а механических лопат около 3200 т, т. е. рабочая масса гидравлических машин в 2,13 раза меньше. Суммарная вместимость ковшей наоборот больше у гидравлических экскаваторов – 75 м3 , чем у механических лопат – 52 м3 , т. е. в 1, 44 раза больше.

Соответственно было отгружено 17, 5 млн м3 и 13,5 млн м3, т.е. достигнутая производительность на 29% выше. Годовые затраты на эксплуатацию гидравлических машин оказались выше всего на 11%. При этом не надо забывать что мы производим сравнение эксплуатации импортных гидравлических с механическими лопатами российского производства.

Расходы на эксплуатацию гидравлических машин включали еще и затраты на доставку и таможенные платежи. Фактическая удельная себестоимость выемки горной массы гидравлическими экскаваторами составила 5,87 руб/м3 , а мехлопатами – 6,77 руб/м3 , или на 15% меньше.

Оппоненты могут заметить, что один отдельный год эксплуатации не может быть показательным. В России опыт применения гидравлических экскаваторов большой мощности еще не достигает 10 лет, при этом парк таких машин в России по сравнению с мировым (более 3000 машин) – менее 10% . Если принять во внимание достигнутые мировые показатели по срокам эксплуатации гидравлических машин, собранные за период 20-25 лет, то они подтверждают экономические преимущества гидравлических экскаваторов.

По мнению производителей механических лопат, например «ИЗ-КАРТЭКС им. П.Г. Коробкова» [2], срок их эксплуатации до полного списания в три раза больше, чем гидравлических экскаваторов. Имеющиеся же примеры эксплуатации гидравлических экскаваторов в Колумбии на железорудных карьерах «Драмонд» и в Чили на медноруд-ном карьере «Чукикамата» показывают наработку гидравлических экскаваторов до уровня 100-123 тыс. моточас, что эквивалентно 20-25 годам их эксплуатации.Рис. 1 Суммарные среднегодовые затраты на эксплуатацию механической лопаты ЭКГ-18Р:

Приведенные «ИЗ-КАРТЭКС» показатели для экскаваторов ЭКГ-18Р и ЭКГ-32Р представлены на рис. 1 и рис. 2. По данным завода, ожидаемая среднемесячная производительность экскаватора ЭКГ-18Р составляет 380-420 тыс. м3 /мес. (при удельном расходе электроэнергии 0,4-0,5 кВт/м3 ), a производительность ЭКГ-32Р составит 690-750 тыс. м3 /мес. (при удельном расходе электроэнергии 0,22-0,26 кВт/м3 ).Рис. 2 Суммарные среднегодовые затраты на эксплуатацию механической лопаты ЭКГ-32Р:

Предполагаемые усредненные удельные затраты на применение ижорских экскаваторов должны составить: 3,5 руб/м3 – для ЭКГ-18Р и порядка 2,87 руб/м3 – для ЭКГ-32Р. Фактически удельные затраты для машин нового поколения оказались на угольном разрезе в два с лишним раза больше и составили 6,77 руб/м3. Объясняется это тем, что в рассматриваемом примере соотношение вместимости ковшей 18 и 32 м3 предполагает увеличение производительности в 1,77 раза. При этом снижение приведенных затрат с 3,5 руб/м3 до 2,87 руб/м3 или в 1,21 раза меньше ожидаемых после проведения модернизации конструкции машин показателей.

Срок службы или целесообразный эксплуатационный период гидравлических экскаваторов корреспондируется с конкретными условиями их применения. Прежде всего, это срок службы самого горного предприятия. Соотношение циклов обновления машин при длительном сроке эксплуатации карьера более 15 лет. Так, например, если это предприятие со сроком эксплуатации до 30 лет, то напрашивается планирование полного обновления парка через 15 лет.

Если предприятие со сроком эксплуатации до 20 лет, то ответ в прогнозировании будет опираться на сложность процесса экскавации и состояние основных механизмов. При агрессивной среде эксплуатации с предельными нагрузками на механизмы и значительном износе с потерей высоких показателей надежности, вероятно, целесообразно производить обновление парка экскаваторов через 10 лет. В случае если предприятие затухает через 20 лет с уменьшением объемов во второй стадии эксплуатации, то можно продолжать эксплуатацию до полной амортизации машин.

Существует третья версия развития событий. Экскаватор должен интенсивно работать все 20 лет с предельными нагрузками. Состояние горного предприятия позволяет обновлять экскаваторный парк и затраты на экскавационный процесс в общем не превышают 5-7%. Для поддержания высоких темпов отработки расчетный срок эксплуатации экскаваторов может быть снижен до 8 лет. В этом случае выбывающие машины подлежат реализации на вторичном рынке. Предположительная стоимость такой машины на вторичном рынке – 25-30% от полной ее стоимости. Таким образом, капитальные затраты на третий заменяемый экскаватор не превысят 50% от реальной его стоимости.

Кроме того, в параметры исследований должны быть включены стоимостные значения запасных деталей и узлов, что и позволит аргументировано прогнозировать себе-стоимость затрат на экскавацию.

Относительно срока службы гидравлических экскаваторов, сохраняющих высокие показатели надежности, прежде всего надо выделить машины с дизельным приводом основных насосов и машины с электрическим приводом основных насосов. На представленных графиках (рис. 3) для периода эксплуатации 25 лет сравниваются затраты на эксплуатацию механических лопат и гидравлических. Анализ этих данных показывает, что третью часть срока эксплуатации экскаватора с дизельным приводом затраты на их эксплуатацию меньше по сравнению с механическими лопатами. Для гидравлических экскаваторов с электрическим приводом насосов затраты на эксплуатацию ниже по сравнению с механическими на протяжении почти 20 лет. В руках горных инженеров принятие решений по выбираемой технике и технологии, которые могут быть реализованы механическими службами эксплуатации и оптимизировать эффективный срок службы.Рис. 3 Удельные затраты на эксплуатацию механических лопат (2) и гидравлических (1) экскаваторов с дизельным (а) и электрическим (б) приводами главных насосов за 25 лет эксплуатации

Таким образом, сравнивая опыт эксплуатации карьерных экскаваторов с канатным и реечным напором в конструкциях традиционных механических лопат на протяже-нии более 100 лет и карьерных гидравлических экскаваторов, успешно применяемых более 50 лет, следует отметить их очевидную конкурентоспособность.

Анализ опыта применения показывает, что гидравлические экскаваторы работают устойчиво в режимах, предписанных в инструкциях по эксплуатации при использовании оригинальных запасных частей. Это обеспечивает минимизацию времени простоев и максимальную производительность. В противном случае их эксплуатация становится неэффективной.


ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:

1. Булес П. Применение мощных гидравлических экскаваторов – фактор надежности в развитии горных предприятий // Материалы Международной конференции «Ма-шины и оборудование для открытых горных работ 2014», Mining world Russia, 9 апреля, 2014 г, Москва.

2. Ганин А.Р. Область эффективного применения карьерных экскаваторов производ- ства ООО «ИЗ-КАРТЭКС им. П.Г. Коробкова» // Материалы Международной кон-ференции «Машины и оборудование для открытых горных работ 2014», Mining World Russia, 9 апреля 2014 г, Москва.

3. Булес П. К вопросу о надежности мощных гидравлических экскаваторов Komatsu Mining Germany в экстремальных условиях эксплуатации // Маркшейдерский вест-ник. –2013. – № 6 .– С. 20-23 .

4. Подэрни Р.Ю. Анализ современного состояния мирового рынка поставок выемочно- погрузочного карьерного оборудования (карьерные лопаты и драглайны) //Горная промышленность. – 2013. – № 6. – С. 14-18 и 106-111.

5. Подэрни Р.Ю. Анализ современного состояния мирового рынка поставок выемоч- но-погрузочного карьерного оборудования (колесных фронтальных погрузчиков и гидравлических экскаваторов) //Горная промышленность. – 2014. – № 1. – С. 22-32.

Ключевые слова: гидравлические кскаваторы, традиционные механические лопаты, опыт работы, основные оказатели, эксплуатационные затраты

Журнал "Горная Промышленность" №6 (118) 2014, стр.36