KOPARKA KWK-910 BOT KWB Turów SA

Transkrypt

1 BIURO PROJEKTOWO-TECHNICZNE KOPARKA KWK-910 BOT KWB Turów SA

2 Mechanizmy BEZPIECZEÑSTWO I WYGODA Kabina operatora g³ównego to centrum sterowania maszyn¹. Komfortowe warunki pracy operatora sprzyjaj¹ wykorzystaniu pe³nych mo liwoœci koparki i bezb³êdnej interpretacji setek wyœwietlanych informacji. Rozbudowany uk³ad komunikacyjny zapewnia dojœcie do wszystkich wa nych punktów maszyny i umo liwia bezpieczne wykonywanie czynnoœci obs³ugowych.

3 GENEZA Uwarunkowania eksploatacyjne z³o a podstaw¹ za³o eñ projektowych koparki KWK-910. Po wieloletniej eksploatacji, w z³o u turoszowskim znajduje siê jeszcze blisko 500 mln ton zasobów przemys³owych wêgla brunatnego, których dalsze wydobycie utrudniaæ bêd¹ znacznie pogarszaj¹ce siê warunki geologiczno-górnicze. Przewidziane do eksploatacji zasoby I pok³adu wêgla oraz zalegaj¹cego nad nim nadk³adu posiadaj¹ bardzo skomplikowan¹ i nieregularn¹ budowê geologiczn¹ (nieregularne zaleganie, uskoki, wielokierunkowe nachylenia, spêkania i nieci¹g³oœci) oraz bardzo du e zró nicowanie cech urabialnoœci (od stosunkowo dobrej urabialnoœci do warstw bardzo trudnourabialnych, wtr¹ceñ kamieni i przerostów ska³ zwiêz³ych). Istniej¹ce w kopalni Turów koparki nie s¹ dostosowane do efektywnej pracy w tak zró nicowanych gruntach, co skutkuje du ¹ ich awaryjnoœci¹ a w konsekwencji uzyskiwaniem niskich wydajnoœci rzeczywistych w stosunku do teoretycznych. Opisane wy ej uwarunkowania eksploatacyjne utworów trudno i bardzo trudnourabialnych wystêpuj¹cych w nadk³adzie I pok³adu wêgla zdeterminowa³y koniecznoœæ zaprojektowania koparki, której: konstrukcja, przy wymaganej wydajnoœci, bêdzie siê cechowa³a odpowiedni¹ do wymaganych parametrów kopania odpornoœci¹ oraz trwa³oœci¹ elementów maszynowych i ustroju noœnego, parametry technologiczne, takie jak: zasiêgi zwodzenia i obrotów wysiêgników, zwrotnoœæ, parametry trakcyjne, naciski na grunt, itp. powinny zapewniæ w³aœciw¹ jej funkcjonalnoœæ na bardzo skomplikowanych, krótkich i nachylonych frontach eksploatacyjnych. Powy sze wymagania zosta³y szczegó³owo zdefiniowane w opracowanych przez kopalniê za³o eniach projektowych, które sta³y siê podstaw¹ podpisanej w dniu r. miêdzy Zarz¹dem BOT KWB Turów S.A. i SKW Biuro Projektowo- Techniczne Sapkowski, Kanczewski, Wocka Sp.j. w Zgorzelcu Umowy na generalne wykonawstwo koparki ko³owej jednocz³onowej do urabiania utworów trudnourabialnych typu KWK-910. W ten sposób powsta³a decyzja dla budowy pierwszej w P o l s c e k o p a r k i d o u r a b i a n i a u t w o r ó w b a r d z o trudnourabialnych, koparki specjalnie zaprojektowanej dla warunków z³o owych BOT KWB Turów S.A.

4 CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA Projektuj¹c koparkê specjalnie dla warunków z³o owych kopalni Turów przyjêto konfiguracjê maszyny, zasiêgi robocze, manewrowoœæ i inne parametr y technologiczne oraz wielkoœæ si³ urabiania i odpornoœæ elementów, podzespo³ów i ustroju noœnego maszyny na przewidywane obci¹ enia dynamiczne. Wykorzystano przy tym bogate doœwiadczenia s³u b eksploatacyjnych i remontowych kopalni zdobyte w trakcie eksploatacji istniej¹cych maszyn. Z uwagi na wymagane parametry techniczne oraz koniecznoœæ zapewnienia wysokiej niezawodnoœci eksploatacyjnej koparki, g³ówne zespo³y maszyny zaprojektowano w wykonaniu specjalnym. I tak : Przeprowadzono szczegó³ow¹ analizê i dobór parametrów urabiania uzyskuj¹c bardzo wysokie ich wartoœci przy jednoczesnym znacznym uspokojeniu dynamiki procesu urabiania (dziêki zastosowaniu napêdu 1000 kw, przy 16 czerpakach na kole o œrednicy 10 m). W celu poprawienia tr wa³oœci elementów maszynowych, g³ównie uk³adu urabiania, zrezygnowano z tradycyjnej metody wymiarowania tych elementów w stosunku do wartoœci nominalnych, a nastêpnie dopuszczenie wysokich przeci¹ eñ wspó³czynnikami o wartoœciach 1,3-1,6. W oferowanej koparce przyjêto wysokie wartoœci nominalne i ograniczono wspó³czynnik przeci¹ enia do wartoœci 1,1. Do szczególnych zalet tej koparki zaliczyæ nale y rozwi¹zanie problemu w³aœciwego doboru przek³adni napêdu ko³a czerpakowego oraz odpowiednio wytrzyma³ych z³¹cz tej przek³adni z wa³em ko³a czerpakowego. Koparka dysponuj¹ca max. si³¹ kopania 47 T przy jednostkowych si³ach skrawania k L do 200 kn/m jest przystosowana do urabiania frakcji (przewarstwieñ) bardzo trudno urabialnych lub obierania warstw nieurabialnych. Koparka posiada przek³adniê specjalnie zaprojektowan¹ dla wymogów eksploatacyjnych najni szych poziomów roboczych kopalni Turów. Wa niejsze mechanizmy koparki (przek³adnie, wêz³y ³o yskowe) posiadaj¹ zabudowane czujniki temperatury oraz czujniki wibroakustyczne w celu umo liwienia zastosowania diagnostyki online. Umo liwia to eksploatacjê maszyny wg strategii stanu technicznego, co znacznie u³atwia wczeœniejsze wykrycie zagro enia awari¹ i w³aœciwe zaplanowanie terminu i zakresu remontu, a równoczeœnie eliminuje koniecznoœæ przedwczesnych w ymian zapobiegawczych kosztownych zespo³ów. Ustrój noœny nadwozia koparki o du ej sztywnoœci wszystkich podzespo³ów przy jednoczesnym elastycznym podwieszeniu wysiêgnika urabiaj¹cego (w celu jak najszybszego odciêcia obci¹ eñ dynamicznych, udarowych) zapewnia wysok¹ niezawodnoœæ i trwa³oœæ w zakresie wytrzyma³oœci zmêczeniowej.

5 CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA Wszystkie ruchy wzglêdne podzespo³ów maszyny s¹ Posadowienie wysiêgnika kabiny operatora na wie y mierzone, koparka jest przystosowana do zastosowania zapewnia izolacjê od drgañ generowanych w procesie automatyki ruchów manewrowych, pe³nego monitoringu i urabiania. Zabudowa zespo³u ko³a czerpakowego w dolnym zdalnego sterowania. Jest te w pe³ni zabezpieczona przed pasie w ysiêgnik a urabiaj¹cego, oprócz korz yœci kolizjami, przeci¹ eniami, przekroczeniami zakresów, itp. technologicznych zapewnia dobr¹ widocznoœæ rejonu miernikami ruchu i si³, ³¹cznikami krañcowymi, czujnikami i urabiania w ka dym po³o eniu pracy ko³a czerpakowego. sondami. Uk³ad transportu wewnêtrznego zapewnia w ka dych Wobec przeznaczenia maszyny do pracy w warunkach 3 warunkach odbiór urobku z max. wydajnoœci¹ 4400 m /h. z³ó trudnourabialnych, co wi¹ e siê z wystêpowaniem Reasumuj¹c przekonani jesteœmy, e krajowa obci¹ eñ udarowych o du ych wartoœciach, wyposa ono produkcja maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego koparkê w system czujników tensometrycznych s³u ¹cy ch do zosta³a rozszerzona o istotn¹ dla rozwoju wydobycia wêgla pomiaru naprê eñ w najwa niejszych punktach konstrukcji. brunatnego koparkê najnowszej generacji do urabiania System taki gromadz¹c w sposób ci¹g³y informacjê odnoœnie utworów trudnourabialnych. Oddaj¹c do u ytku t¹ koparkê historii obci¹ enia umo liwi bie ¹c¹ ocenê zasobu trwa³oœci wdro ono do eksploatacji nowoczesn¹, w ysoko konstrukcji noœnej i w przysz³oœci pozwoli prawid³owo zautomatyzowan¹ maszynê z wizualizacj¹ procesów identyfikowaæ zagro enia w zakresie wytrzyma³oœci urabiania, sterowania i diagnostyki, wyposa on¹ w telewizjê zmêczeniowej. przemys³ow¹, oraz instalacje diagnostyczne, alarmowe, Optymalny dobór sztywnoœci podzespo³ów nadwozia i p.po. itp. Nowoczesna sylwetka, uk³ad urabiania, obrotu, podwozia zapewnia korzystne warunki pracy ³o a kulowego. g¹sienicowy mechanizm jazdy i system transportu Opracowano w wykonaniu specjalnym ³o e kulowe o œrednicy wyró niaj¹ tê maszynê od podobnych i znacznie 9000 mm, dwurzêdowe z kulami o œrednicy 150 mm, o niskich kosztowniejszych importowanych maszyn tego typu. Na naciskach i du ej odpornoœci na dzia³anie obci¹ eñ podkreœlenie zas³uguj¹ rozwi¹zania zapewniaj¹ce komfort, poziomych. Wymienione zalety zapewniaj¹ obrotnicy wysok¹ bezpieczeñstwo i warunki pracy (klimatyzacja, sterowniki, trwa³oœæ eksploatacyjn¹ przy zwiêkszonych obci¹ eniach w niski poziom ha³asu, wibracji itp.), co czyni tê maszynê czasie pracy na pochyleniach 1:20 + 1:25 oraz przy nominalnej przyjazn¹ dla obs³ugi i œrodowiska. bocznej sile kopania 24 T.

6 SPECYFICZNE CECHY MASZYNY G¹sienicowy mechanizm jazdy zosta³ wyposa ony w sprawdzone eksploatacyjnie uszczelnienie kó³ jezdnych typu long life upraszczaj¹ce instalacjê smarow¹. Sterowanie falownikiem zapewnia p³ynn¹ regulacjê prêdkoœci jazdy i umo liwia jazdê z ró nymi prêdkoœciami poszczególnych g¹sienic u³atwiaj¹c wykonywanie skrêtu. Trójpunktowe podparcie nadwozia zosta³o zrealizowane w oparciu o przeguby kuliste z nowoczesn¹ wyk³adzin¹ br¹zow¹ o du ej trwa³oœci. Sterowanie realizowane si³ownikiem hydraulicznym zapewnia unikalny dla maszyn szeœciog¹sienicowych promieñ skrêtu R=25 m i zabezpiecza uk³ad podparcia i konstrukcjê podwozia przed przeci¹ eniem wynikaj¹cym z oddzia³ywania si³ biernych od pod³o a. Mechanizm obrotu stanowi¹ cztery zespo³y napêdowe z napêdem hydraulicznym wspó³pracuj¹ce z wieñcem zêbatym o module m=27. Elastyczne podparcie dÿwigni momentowych oraz system zabezpieczeñ w uk³adzie hydraulicznym ³agodzi skutki bocznych obci¹ eñ udarowych pochodz¹cych od organu urabiaj¹cego. Uk³ad zwodzenia wysiêgnika ko³a czerpakowego zosta³ wyposa ony w nowoczesn¹ wci¹garkê ze zdwojonym napêdem sterowanym falownikiem. Zapewnia to p³ynn¹ regulacjê prêdkoœci zwodzenia wysiêgnika z mo liwoœci¹ zmiany kierunku zwodzenia bez zapadania hamulców wci¹garki.

7 SPECYFICZNE CECHY MASZYNY Zwodzenie wysiêgnika za³adowczego realizowane jest si³ownikiem hydraulicznym. Jest to rozwi¹zanie proste i lekkie, zapewniaj¹ce du y zakres zwodzenia i dobrze dostosowane do zabudowy w relatywnie lekkiej konstrukcji rurowej podwieszenia wysiêgnika za³adowczego. Uk³ad urabiania z zespo³ami napêdowymi o mocy 2 x 500 kw to efekt d¹ enia do uzyskania jednostkowej si³y skrawania 200 kn/m. Nowoczesna przek³adnia planetarna o mocy 1000 kw napêdza ko³o czerpakowe poprzez ³atwo demontowalne sprzêg³o zêbate i tarczê ³¹czon¹ do ko³a œrubami sprê aj¹cymi. Ko³o budowy jednoœciennej z zsuwni¹ samoczyszcz¹c¹ wyposa ono w charakterystyczne szprychy zapewniaj¹ce przeniesienie du ej bocznej si³y kopania. Uk³ad urabiania podwieszony jest przegubowo do konstrukcji wysiêgnika poprzez dÿwigniê momentow¹ z ³¹cznikiem. Sprzêg³o przeci¹ eniowe o ekstremalnie krótkim czasie dzia³ania i du ej precyzji nastawy przeci¹ enia reprezentuje najwy szy poziom techniki w dziedzinie zabezpieczenia koparek przed skutkami obci¹ eñ udarowych. Na obwodzie ko³a czerpakowego o œrednicy 10 m rozmieszczono 16 czepaków co korzystnie obni a dynamikê procesu urabiania i zapewnia rozdrobnienie urobku. Wykonane ze specjalnego stopu naro a czerpaków o starannie ukszta³towanej geometrii to efekt wielu lat doœwiadczeñ i prób prowadzonych w warunkach pok³adów trudnourabialnych.

8 SPECYFICZNE CECHY MASZYNY Uk³ad dwutaœmowy koparki sprawia, e na maszynie jest tylko jeden przesyp centralny w osi obrotu nadwozia. Jest on ³atwo dostêpny zarówno z góry jak i w rejonie kosza zasypowego przenoœnika za³adowczego co stanowi du e u d o g o d n i e n i e e k s p l o a t a c y j n e w s tosunku d o jednozespo³owych maszyn z przenoœnikiem poœrednim. Koparkê wyposa ono w przenoœniki z taœm¹ B=1800 mm, szersz¹ ni wymaga tego wydajnoœæ teoretyczna uk³adu urabiania. U³atwia to przejêcie lokalnych spiêtrzeñ urobku i utrzymanie czystoœci na maszynie. Usuwanie kamieni z taœmy zapewnia wyrzutnik kamieni urz¹dzenie sprawdzone w kopalni Turów. Sterowanie procesem wyrzucania kamieni mo e odbywaæ siê z kabiny operatora koparki na podstawie obrazu z telewizji przemys³owej lub ze specjalnej kabiny operatora taœmy I. Po³¹czenie wie y z platform¹ obrotow¹ - newralgiczny punkt konstrukcji maszyn w uk³adzie C zosta³o zaprojektowane i wykonane z du ¹ starannoœci¹. Wêz³y przegubowe konstrukcji noœnej zosta³y ukszta³towane w sposób zapewniaj¹cy maksymaln¹ odpornoœæ na dynamiczne obci¹ enia boczne. Dotyczy to wysiêgnika przeciwwagi, masztu oraz ³¹cz¹cych je ciêgien.

9 WYKONAWSTWO I MONTA Opanowanie trudnej pod wzglêdem technologicznym produkcji przegubów podparcia z wyk³adzin¹ warstwow¹ z br¹zem dla maszyn podstawowych stanowi prze³om w wykonawstwie tego typu wêz³ów konstrukcyjnych. Monta najciê szych elementów konstrukcji noœnej wymaga³ zastosowania specjalnych urawi o udÿwigu 100 ton na wysiêgu 40 m. Operacjê monta u g³ównych elementów nadwozia - wie y, wysiêgnika przeciwwagi, masztu z ciêgnami i wysiêgnika ko³a czerpakowego - zmontowanych w ca³oœci na poziomie placu monta owego przeprowadzono z wykorzystaniem urawi o udÿwigach nominalnych 500t i 350t w maksymalnie krótkim czasie dwóch tygodni.

10 PARAMETRY TECHNICZNE Wydajnoœæ teoretyczna maksymalna m /h 3 Ca³kowita pojemnoœæ czerpaka nominalna 910 dm Œrednica ko³a czerpakowego 10 m Iloœæ czerpaków 16 szt. Prêdkoœæ urabiania 2,176 m/s Iloœæ wysypów ko³a czerpakowego 66,5 1/min Moc napêdu ko³a czerpakowego 1000 kw Nominalna si³a obwodowa na kole czerpakowym 419 kn Maksymalna si³a obwodowa na kole czerpakowym 461 kn Wysokoœæ urabiania nadpoziomowego nominalna 15,0 m G³êbokoœæ urabiania podpoziomowego -2,0 m Maksymalny promieñ urabiania 30,0 m Promieñ ³adowania 34,0 m Moc napêdów mechanizmu obrotu nadwozia 160 kw K¹t obrotu nadwozia wzglêdem podwozia ±180 Prêdkoœæ obrotu nadwozia ( w osi ko³a czerpakowego) 8-30 m/min Prêdkoœæ zwodzenia wysiêgnika ko³a czerpakowego 5,6 m/min Przenoœnik odbieraj¹cy - szerokoœæ taœmy 1800 mm - prêdkoœæ taœmy 3,35 m/s - moc napêdu 320 kw Przenoœnik za³adowczy - szerokoœæ taœmy 1800 mm - prêdkoœæ taœmy 3,35 m/s - moc napêdu 200 kw K¹t obrotu wysiêgnika za³adowczego wzglêdem nadwozia ±105 Prêdkoœæ jazdy koparki 0-8,8 m/min Minimalny promieñ skrêtu 25 m Iloœæ g¹sienic 3 x 2 szt. Szerokoœæ p³yt g¹sienicowych 2800 mm Podzia³ka ogniw g¹sienic 520 mm Moc napêdu g¹sienic 6 x 55 kw Dopuszczalne pochylenie terenu: wzd³u ne poprzeczne - praca 1:20 1:25 - transport 1:15 1:33 Œredni nacisk na grunt 116 kpa Ca³kowita masa koparki 1605 t

11 REALIZACJA INWESTYCJI Inwestycja zosta³a zrealizowana przez SKW w trybie Generalnego Wykonawstwa obejmuj¹cym wykonanie projektu, dokumentacji techniczno-ruchowej dla potrzeb eksploatacji oraz wyprodukowanie i zmontowanie koparki KWK-910. Przyjêcie takiej formy realizacji zadania pozwoli³o kopalni na ci¹g³e monitorowanie procesu budowy koparki oraz nadzór nad pozyskiwaniem elementów sk³adowych maszyny ze szczególnym uwzglêdnieniem zagadnieñ organizacyjno-finansowych. Generalny Wykonawca oraz wszyscy wykonawcy prac monta owych i poddostawcy zespo³ów i czêœci koparki zostali wybrani w drodze postêpowania przetargowego. Nale ¹ do nich: SKW Biuro Projektowo-Techniczne Sapkowski, Kanczewski, Wocka Sp.j. w Zgorzelcu: Generalny Wykonawca i Projektant. Poltegor Instytut IGO we Wroc³awiu: - projektant czêœci elektrycznej i elektronicznej. P.P.H.U. Mostostal-Monta S³upca monta czêœci maszynowokonstrukcyjnej. Elektrobudowa S.A. Katowice monta czêœci elektrycznej. KOPEX - FAMAGO Zgorzelec dostawa konstrukcji pomocniczej, bêbnów i czerpaków. A.Friedr. Flender AG dostawa przek³adni napêdu ko³a czerpakowego oraz wci¹garek. Marbaise Poznañ dostawa przek³adni do pojazdów. MAAG GEAR ZAMECH Elbl¹g dostawa przek³adni przenoœnikowych. FUGO S.A. Konin dostawa GMJ, przegubów kulowych, pó³osi g¹sienic i wa³u ko³a czerpakowego, konstrukcji stalowej wie y i platformy obrotowej oraz uk³adu zwodzenia i olinowania z wci¹gark¹ g³ówn¹. FAMAK Kluczbork dostawa konstrukcji stalowej podwozia i nadwozia, dyszli i dÿwigara podparcia g¹sienic oraz ko³a czerpakowego. PRESPOL Bydgoszcz dostawa zespo³u ³o a kulowego i wieñca zêbatego. Bosch Rexroth Wroc³aw dostawa i monta urz¹dzeñ hydraulicznych napêdu obrotu nadwozia, obrotu i zwodzenia wysiêgnika za³adowczego, skrêtu g¹sienic. Kret i S-ka Chojnów dostawa i monta urz¹dzeñ hydraulicznych wyrzutnika kamieni, sterowania taœm, poziomowania kabiny operatora i napinania g¹sienic. Elektrobudowa S.A. Konin dostawa stacji elektrycznych nadwozia i podwozia, kontenera socjalnego i zbiornika p.po. PIOMA S.A. Piotrków Trybunalski dostawa elementów przenoœników oraz zespo³u zwodzenia i olinowania kabiny operatora. PHU PIASKOR s.c. w Zgorzelcu zabezpieczenie antykorozyjne. FUD Miñsk Mazowiecki dostawa urz¹dzeñ dÿwigowych. EMIT ychlin dostawa silników elektrycznych. IKiEM Politechnika Wroc³awska wykonanie badañ dotycz¹cych spe³nienia zasadniczych wymagañ w zakresie bezpieczeñstwa i ochrony u ytkowników koparki KWK-910. INTER TECHNIK Zgorzelec dostawa kabiny operatora g³ównego i pomocniczego oraz szaf sterowniczych i sterownika. Postscriptum Æwieræ wieku temu, w roku 1980 oddano do eksploatacji pierwsz¹ polsk¹ koparkê KWK-1400, która pracuje nadal w KWB Turów. Jej projekt by³ wzorowany na ówczesnych maszynach pracuj¹cych w kopalni. Jesteœmy przekonani, e oddana w rêce kopalni koparka KWK-910, pierwsza w Polsce koparka do urabiania utworów trudnourabialnych, z racji nowoczesnoœci zastosowanych rozwi¹zañ, ustanawia nowy standard w budowie maszyn tego typu.

12 KOPARKA KWK-910 SKW Biuro Projektowo-Techniczne Sapkowski, Kanczewski, Wocka sp. z o.o. Armii Krajowej 51A Zgorzelec skw@skw.pl Tekst: Projekt graficzny: Opracowanie: Wac³aw Sapkowski Jaros³aw Kowalczyk Marek Kowalczyk