Оценка целесообразности и эффективности применения отводов шламопровода ДУ-1000 с полиуретановой футеровкой на примере ОАО «Евраз Качканарский ГОК»

А.Г. Липатов, гл. механик ОАО «ЕВРАЗ Качканарский горно-обогатительный комбинат»

О.Н. Шведов, к.т.н., зам. генерального директора АО «СОМЭКС»

АО «СОМЭКС» имеет 15-летний опыт специализации по снижению производственных затрат горно-обогатительных предприятий за счет использования износостойких свойств как полиуретана, так и других полимерных инновационных материалов в узлах и деталях эксплуатируемого оборудования.

За последние годы активного участия АО «СОМЭКС» на рынке износостойкой полимерно-ориентированной продукции можно констатировать положительный сдвиг в оценках целесообразности её применения специалистами ряда горно-обогатительных производств. Так, в период с 15.04.2012 г. по 05.02.2013 г. при проведении опытно-промышленных испытаний (ОПИ) экспериментального отвода ДУs1000 с внутренним полиуретановым покрытием (производства АО «СОМЭКС») на шламопроводе цеха хвостового хозяйства (ЦХХ) ОАО «ЕВРАЗ Качканарский горно-обогатительный комбинат» (ОАО «ЕВРАЗ КГОК») впервые была успешно разрешена проблема кардинального повышения живучести участка шламопровода.

Действующий в ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» шламопровод ДУ1000 с внутренним полиуретановым покрытием производства АО «СОМЭКС», длина 8 км

Действующий в ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» шламопровод ДУ1000 с внутренним полиуретановым покрытием производства АО «СОМЭКС», длина 8 км

Этому предшествовала настойчивая предварительная проработка службой главного механика комбината совместно со специалистами АО «СОМЭКС» возможностей и вариантов использования полиуретановой и другой полимерной продукции с подбором компонентов для последующего применения на различных участках технологических цепочек, в том числе, и на шламопроводе. Следствием такого сотрудничества стала разработка АО «СОМЭКС» оригинальной собственной, специальной для отводов в шламопроводах полиуретановой композиции, а также оригинальной технологии формирования профиля внутреннего покрытия отвода с использованием этой композиции. Сочетание оригинальных авторских разработок обеспечило исключительную стойкость отвода ДУs1000 к большим гидроабразивным нагрузкам.

Экспериментальный отвод ДУs1000 фирмы АО «СОМЭКС» был установлен в напорном участке насоса Warman® 650 №208, где традиционные отводы показывали одни из самых низких сроков службы. Для объективности сравнительные испытания проводились одновременно с тремя другими вариантами отводов ДУs1000 – с резиновым, корундированным и твердосплавным покрытиями. Первые результаты опытно-промышленной эксплуатации отвода АО «СОМЭКС» оказались сенсационно высококонкурентными, что было отмечено в публикациях корпоративной газеты «Новости ЕВРАЗа - Урал» №50 (306) от и в журнале «Горная Промышленность» №4 (110)/2013. Нам представляется, что знакомство с результатами применения новых отводов в условиях ОАО «ЕВРАЗ КГОК» может быть полезным для эксплуатационного персонала других горных предприятий.

В процессе ОПИ резиновый и корундированный отводы, затем и биметаллический – с твердосплавным наплавным покрытием последовательно вырабатывали свой ресурс и снимались с эксплуатации, а полиуретановый продолжал надежно работать до локального износа покрытия, наступившего после 3232 час. эксплуатации.

Экспериментальный отвод, прослужив 3232 час., не достиг гарантированного ресурса 4000 час. наработки. Тем не менее, такая наработка в сравнении с лучшим показателем трех других конкурирующих отводов, равным 700 час. (при средней обычной наработке – 599 час.) – для биметаллического отвода с внутренней наплавленной твердосплавной броней, признана бесспорно рекордной. Не смотря на недобор заявленных гарантированных 4000 час., заказчик не стал проводить повторных испытаний, т.к. достигнутых 3232 час. было безусловно достаточно, чтобы принять решение об оперативном переходе к отводам ДУ-1000 АО «СОМЭКС» и о повсеместной замене всех эксплуатируемых отводов с другими видами внутреннего покрытия. В соответствии с этим решением с 27.06.2013 г. по 31.12.2014 г. в эксплуатацию было введено 22 отвода ДУs1000 с внутренней полиуретановой футеровкой: 9 из них – в 2013 г. и 13 – в 2014 г.

Данные наработки полиуретановой футеровки на 01.02.2015 г. с выборочной фиксацией её состояния в период плановых осмотров каждого отвода, установленного в 2013 г., приведены в табл. 1.

Данные по наработке полиуретановых отводов производства АО «СОМЭКС», установленных в эксплуатацию в 2013 г., за период июнь 2013 г. - январь 2015 г.

Отводы, установленные в 2014 г., по уровню наработки находятся в начальной или средней стадии – в пределах от 1500 до 3000 час. Готовность данных для анализа по их наработке будет достигнута не ранее III–IV квартала 2015 г., поэтому в состав табл.1 они не включены.

Из отводов, установленных в 2013 г. четыре сняты с эксплуатации: два из них по достижении наработки 5987 час. (насос №7) и 6155 час. (насос №202) сняты еще в исправном состоянии, но с недостаточным слоем полиуретана для работы до следующего планового осмотра, один отвод с наработкой 5495 час. (насос №204) поставлен в резерв в рабочем состоянии, но с износом полиуретана на 90%, и один отвод с наработкой 3039 час. (насос №208) поставлен в резерв в рабочем состоянии (с износом полиуретана на 50%).

Остальные пять отводов находятся в эксплуатации с различным уровнем наработки, зависящим от времени ввода их в эксплуатацию. Отводы на 01.02.2015 г. достигли наработки (час): №6 – 5740, №201 – 5853, №205 – 4643, №206 – 3890, №207 – 4540. Средняя текущая достигнутая наработка девяти отводов, установленных в 2013 г. (в т.ч. пять, находящихся в эксплуатации, и четыре – снятых), на 01.02.2015 г. составляет 5038 час. при среднем периоде их нахождения в эксплуатации 15 месяцев.

Сопоставление данных табл. 1 по датам ввода отводов в эксплуатацию и достигнутой ими наработке показывает неравномерную загрузку насосов и соответствующих им отводов. Одни отводы при меньшем календарном периоде эксплуатации показывают большую наработку, другие при большем периоде – меньшую наработку (см. насос №6 и насосы №206, №207). Поэтому достигнутый средний текущий ресурс наработки 5038 час. не может считаться окончательным. Два из находящихся в эксплуатации отвода имеют среднюю наработку около 5800 час. при оценочной степени износа полиуретанового слоя 80–90%, что позволяет прогнозировать итоговый результат до 6000 час., три других отвода с износом футеровки до 50–60% потенциально могут показать такую же наработку. Осторожная оценка ресурса наработки отводов до их снятия с эксплуатации может составить не менее 5800 час.

Таким образом, по результатам промышленной эксплуатации, возможно выделить следующие значения реальных показателей наработки отводов ДУs1000 с внутренней полиуретановой футеровкой:

- 3232 час. – наработка первого экспериментального отвода в процессе ОПИ;

- 4000 час. – гарантийный ресурс, заявленный предприятием-производителем – АО «СОМЭКС»;

- 5000 час. – средняя достигнутая текущая наработка девяти отводов, (установленных в 2013 г.), с учетом достигнутых на 01.02.2015 г. сроков их наработки;

- 5800 час. – средний оценочный ресурс наработки отвода при снятии его с эксплуатации.

Другой необходимый расчетный показатель для оценки граничной минимальной экономической эффективности применения отводов АО «СОМЭКС» – время наработки, при котором финансовые затраты на их приобретение равны затратам на приобретение биметаллических отводов с твердосплавным внутренним покрытием.

Сравнительные данные по затратам на эксплуатацию отводов с полиуретановым внутренним покрытием, и их отношению к затратам на биметаллические отводы ДУs1000 приведены в табл. 2, где наряду с оценкой затрат (прямая экономическая эффективность) на непосредственно приобретение отводов, приведены данные по косвенной экономической эффективности последующих эксплуатационных затрат – на монтаж и демонтаж отводов и сокращение времени простоя в работе секций насосов при замене отводов.

Сравнительные данные затрат на эксплуатацию биметаллических отводов и полиуретановых отводов АО «СОМЭКС», в условиях ЦХХ ОАО «ЕВРАЗ КГОК» по состоянию на 01.02.2015 г.

Из данных табл. 2 следует:

1. Минимальный ресурс наработки отводов с полиуретановым внутренним покрытием до снятия их с эксплуатации, при котором затраты на их приобретение равны затратам на биметаллические отводы, составляет 1376 час. работы.

В этом случае прямые финансовые затраты на покупку отводов сопоставимы, и прямой экономической выгоды эксплуатации отводов с полиуретановой футеровкой нет.

2. Однако, при равных капитальных затратах в технологический оборот вовлекается только 71,4 полиуретановых отводов, заменяя 164 биметаллических. Вследствие этого получается косвенный экономический эффект: уменьшается стоимость услуг на монтаж/демонтаж – на 316720 руб.; на 556 час. сокращается период остановки насосных секций для демонтажа и монтажа отводов, что приводит к увеличению времени безостановочной производительной работы насосов.

3. С учетом только косвенного экономического эффекта применение полиуретановых отводов экономически оправдано уже по достижении ими наработки до снятия с эксплуатации – 1377 час. и более.

Динамика эффективности применения отводов ДУ-1000 с полиуретановой футеровкой в зависимости от ресурса их наработки

При сопоставлении затрат на отводы недостаточно ориентироваться только на прямой экономический эффект. Следует принимать во внимание и возможный косвенный эффект, возникающий при их промышленной эксплуатации, зачастую много позже этапа их закупки. С ростом реального ресурса наработки полиуретановых отводов возрастают прямая и косвенная составляющие их эффективности (табл. 3).

Как видно из данных табл. 3, начиная с ресурса наработки отводов АО «СОМЭКС» – 3232 час., достигнутого в ходе ОПИ, капитальные затраты на их приобретение не только покрываются экономией средств по отношению к применяемым отводам, но и приносят прибыль. С дальнейшим ростом ресурса это покрытие становится все более ощутимым.

Наработка в 5000 и 5800 час. означает коэффициент эффективности по сравнению с биметаллическими отводами, равный 8,18 и 9,68 соответственно, и с учетом косвенных затрат приносит общую эффективность в 2,55 и 3,27 раз превышающую затраты на приобретение комплекта полиуретановых отводов. Эти значения будут еще большими для полиуретановых отводов, если в общую эффективность включить эквивалентную стоимость от снижения, как минимум, на 864 час. времени простоев насосных секций. Удельные затраты на один час работы отводов снижаются с 339 – для биметаллических, до 96 и 80 руб./час – для полиуретановых, т.е. в 3,53 и 4,23 раза. Соответственно этому, одна часть увеличенного ресурса наработки отвода с полиуретановым покрытием расходуется на компенсацию затрат на их приобретение, а вторая часть идёт в счёт чистой прибыли. Так, для отвода с ресурсом 5000 час. – на покрытие затрат на приобретение уходит 1920 час., а на прибыль – 3080 час. его работы.

Коэффициенты эффективности от 8 до 10 для изделия АО «СОМЭКС», каким является полиуретановый отвод ДУs1000 – 90°, бесспорно характеризуют такое достижение новейшей технологии в качестве выдающегося, которое получено в сравнении с предельной износостойкостью биметаллических отводов, изготовленных по традиционной технологии на основе стальных сплавов. Доказанная эксплуатацией способность полиуретанового внутреннего покрытия отвода противостоять мощным силам центробежного воздействия абразивных масс – несомненно технологический прорыв в области модернизации обогатительных технологий и оборудования.

Локальное применение нового материала для внутренней футеровки отводов системы шламопроводов ЦХХ ОАО «ЕВРАЗ КГОК» дало частный системный эффект в форме продления безостановочной работы насосных секций на календарный период – более одного года. В настоящее время остановы этих секций по причинам неисправности отводов – не зарегистрированы. Однако полный системный эффект в системе шламопроводов может быть достигнут за счет применения полиуретана для обеспечения равнопрочного состояния износостойкости внутренних поверхностей всех элементов, в первую очередь, деталей напорного участка (напорный конус, лежак) и участка всаса (компенсатор, конус всаса), а также линейных участков секций труб.

С целью дальнейшего увеличения эффективности в условиях ОАО «ЕВРАЗ КГОК» эксплуатации других элементов шламопровода ДУs1000 применение полиуретана было заложено в проект создания нового шламохранилища. Существующее шламохранилище будет эксплуатироваться до проектных параметров на имеющихся магистральных элементах, но с новыми полиуретановыми отводами.

По мере распространения информации о результативности эксплуатации трубопроводов и их элементов с внутренним полиуретановым покрытием и с возрастанием инициативы производственного персонала переход на эксплуатацию шламопроводов и пульпопроводов с высокими эксплуатационными характеристиками, обеспечиваемыми этими покрытиями постепенно может приобрести характер общепризнанной и устойчиво растущей тенденции в горно-металлургической отрасли экономики.

Выводы:

• Результативность эксплуатации отводов ДУs1000 с внутренним полиуретановым покрытием в условиях предельного гидроабразивного износа на участках нагнетания на текущий момент технологического развития не имеет себе равных по ресурсу наработки, на порядок превышающему лучшее из освоенных в промышленной эксплуатации достижение твердосплавного покрытия;

• Достигнутые в ОАО «ЕВРАЗ КГОК» результаты стойкости гидроабразивному воздействию отводов с полиуретановым внутренним покрытием следует отнести к технологическому прорыву;

• Несмотря на более высокую (в 2,3–2,5 раза) стоимость, даже локальное применение отвода ДУs1000 с полиуретановым покрытием на самом проблемном напорном участке магистрали шламопровода дает частный системный эффект по увеличению в несколько раз времени эксплуатации этого участка магистрали и снижению удельных эксплуатационных затрат;

• Полный системный эффект в виде повышения ресурса живучести всей магистрали может быть обеспечен за счёт полиуретанового покрытия внутренних поверхностей всех составных элементов магистральных трубопроводов;

• Прямой экономический эффект от замены годового комплекта биметаллических отводов ДУs1000 на полиуретановые в 2,5 раза превышает затраты на приобретение биметаллических, обеспечивает окупаемость полиуретановых отводов за первые пять календарных месяцев их эксплуатации при ресурсе в 16–18 месяцев;

• Общий экономический эффект от использования полиуретановых покрытий не ограничивается только сопоставлением прямых финансовых затрат на новые изделия, а должен включать учёт косвенной результативности, возникающей на этапе промышленной эксплуатации. Только с учетом косвенного экономического эффекта оценка экономической эффективности полиуретановых изделий будет полностью достоверной.

Расширение использования доказанных возможностей по повышению долговечности эксплуатации элементов системы шламопроводов ДУs1000 с внутренним полиуретановым покрытием, освоенных производством АО «СОМЭКС», нашло свое дальнейшее воплощение в проекте нового шламоохранилища ОАО «ЕВРАЗ КГОК».

Группа Производственных Предприятий АО «СОМЭКС»
Адрес головного офиса: 107023, Москва, ул. Суворовская, д.8 стр. 3
тел.: 8 (495) 730-28-74 (многоканальный) факс: 8 (495) 983-15-74
e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.  www.somex.ru

Ключевые слова: износостойких, обогатительных, производственных, затраты, свойства, полиуретан, материал, полимер, инновационных

Журнал "Горная Промышленность" №1 (119) 2015, стр.40