Анализ производительности и энергопотребления электрических и дизель-гибридных мобильных дробилок

Слово «электрическая» применительно к мобильной дробилке ничего не говорит о том, откуда берётся энергия; оно лишь означает, что дробилку, грохот и конвейеры вращают электродвигатели. Те же двигатели могут на одной неделе питаться от сетевого трансформатора, а на следующей — от дизель-генератора на шасси, и стоимость энергии на тонну в этих двух случаях окажется совершенно разной. Термин «дизель-гибрид» тоже трактуется у разных производителей по-разному. В этой статье мы разделяем схемы привода, показываем, что сообщают и чего не сообщают данные о мощности на страницах продукции General Makina, и объясняем, как сравнить сеть и генератор по одной формуле. Расход топлива и проценты экономии мы не приводим: их измеряют на объекте, а не берут из каталога.

Правильно назвать привод: четыре разные схемы

В мобильном дробильно-сортировочном оборудовании энергия от топлива или сети доходит до камеры дробления четырьмя основными путями. Прежде чем сравнивать коммерческие предложения, определите, к какой схеме относится машина: от этого зависят её рабочие характеристики и обслуживание.

• Прямой механический дизель: дизельный двигатель вращает дробилку через муфту и ремни; вспомогательные потребители работают от гидравлики или небольшого генератора. Частота вращения дробилки привязана к оборотам двигателя.
• Дизель-гидравлика: двигатель вращает гидронасосы; дробилка, конвейеры и ход работают от гидромоторов. Гибко, но при каждом преобразовании энергии часть мощности уходит в тепло.
• Дизель-электрика (с генератором): дизель вращает только генератор; все потребители установки — электродвигатели. Двигатели электрические, но источник энергии по-прежнему топливо.
• Электрика от сети: те же электродвигатели питаются напрямую от сети через трансформатор и распределительный щит на объекте; топливного бака на площадке нет.

В отрасли под «гибридом» чаще всего понимают сочетание третьей и четвёртой схем: машина может работать от собственного генератора, а на площадке с доступом к сети переходит на внешний ввод питания и глушит генератор. Некоторые производители называют так и машины с электроприводом дробилки и гидравлическим ходом. Это описание принципа; на страницах продукции General Makina ни одна модель не обозначена как гибридная. Если в предложении написано «гибрид», запросите письменно, какой потребитель от какого источника питается.

Что говорят каталожные данные: источник энергии по моделям

В семействе колёсных мобильных дробильных установок и мобильных гусеничных дробилок General Makina мощность указана как мощность генератора или силового агрегата в кВА. У сортировочных установок в строке «энергия» прямо написано «генератор или сеть». Таблица ниже собирает только значения из таблиц продукции; прочерк означает, что на странице продукта такого параметра нет.

Из таблицы следуют три конкретных вывода. Первый: мощность установки указана в кВА, а двигателя дробилки — в кВт, напрямую их соотносить нельзя. Реальная активная мощность генератора равна кВА, умноженным на коэффициент мощности нагрузки (P = S × cos φ), и она делится между всеми потребителями — питателем, конвейерами, грохотом и дробилкой. Второй: у мобильной дробильно-сортировочной установки General 640 генератор опционален, значит, вариант без генератора для площадки с сетью можно обсудить на этапе предложения; у остальных колёсных моделей генератор указан в таблице как часть оснащения. Третий: сортировочные установки GNR ME рассчитаны на оба источника, поэтому на одной площадке возможна смешанная схема — дробилка от генератора, линия грохочения от сети.

Разница в работе: стабильность оборотов, пуск и качество продукта

Электродвигатель вращается со скоростью, заданной частотой питающей сети. Частота сети под тяжёлой нагрузкой практически постоянна; у генератора при резком набросе нагрузки возникает кратковременный провал частоты и напряжения, пока регулятор дизеля не восстановит обороты. В роторной дробилке окружная скорость ротора — один из главных факторов, формирующих гранулометрию. Например, роторная дробилка GNR-01 в GM 100 указана с частотой 1500 об/мин; насколько стабильно эта частота держится под нагрузкой, влияет на долю кубовидного щебня и на объём возврата с грохота. У щёковой дробилки колебания оборотов меньше сказываются на продукте, но пуск и повторный разгон с заполненной камерой всё равно самые тяжёлые моменты для генератора.

Пуском управляют тремя способами: устройство плавного пуска, частотное регулирование и последовательное включение. На странице мобильной установки General 01 упоминаются сенсорная панель с плавным пуском, частотным регулированием и удалённым мониторингом; объём этого оснащения для вашей модели подтвердите в предложении. При последовательном включении конвейеры и грохот запускают против потока материала, от отвального конвейера назад; дробилку разгоняют вхолостую, питатель включают последним. Так генератору не приходится одновременно принимать пусковые токи нескольких крупных двигателей, а при работе от сети упрощается выбор предохранителей и трансформатора.

Именно здесь проявляется выгода гибридного принципа в части производительности: в дизель-электрической машине двигатель не испытывает напрямую мгновенную нагрузку дробилки, он вращает генератор с постоянной частотой, а колебания оборотов дробилки принимает на себя электрическая часть. При вводе от сети эти колебания почти исчезают. В прямом механическом дизеле любая нагрузка на дробилке отражается на оборотах двигателя, а значит, и ротора.

Стоимость энергии: сеть и генератор по одной формуле

Единственный честный способ сравнить два источника — привести оба к стоимости на тонну. Часовой расход и цены подставляете вы; формула не меняется.

• Сеть: стоимость энергии на тонну = (средняя потребляемая мощность, кВт × цена единицы электроэнергии) ÷ чистая часовая производительность (т/ч) + (затраты на подключение ÷ общий тоннаж, который будет произведён на этом объекте).
• Генератор: стоимость энергии на тонну = [(расход топлива, л/ч × цена единицы топлива) + часовая доля на обслуживание генератора и масло] ÷ чистая часовая производительность (т/ч).

Второе слагаемое сетевой формулы в большинстве расчётов забывают. Трансформатор, кабельная линия и распределительный щит монтируются один раз; их вес в тонне зависит от срока работы на объекте и общего объёма выпуска. На долгоживущем карьере это слагаемое мало; на дорожном объекте длительностью в несколько месяцев именно оно обычно и даёт преимущество генератору. В генераторной формуле прячется холостой ход: пока установка ждёт материал, генератор жжёт топливо, но тонн в знаменатель не добавляет. Свои данные можно пересчитать на тонну в калькуляторе затрат на энергию и износ.

Чтобы заполнить формулу реальными данными, в пробный период фиксируйте:

1. Ежедневную заправку топлива и показания счётчика моточасов (работа от генератора).
2. Показания электросчётчика в начале и конце смены (работа от сети).
3. Товарный тоннаж за смену по автовесам или конвейерным весам.
4. Время простоя отдельно: ожидание подачи, аварии, перестановка.
5. Тип породы и влажность: одна и та же установка на разном камне потребляет разную мощность.

Какой источник для какого объекта: критерии решения

Выбор источника энергии — это решение по объекту, а не по машине. Матрица показывает, какие вопросы становятся решающими.

Одна из причин, по которой для работ с частыми перестановками в карьере выбирают гусеничную технику, — она несёт источник энергии на себе. На странице GM 90JP прямо сказано, что на карьерах и площадках без подключения к сети достаточно питания от генератора. Линия грохочения, которая долго стоит на одном месте, напротив, лучше всего подходит для подключения к сети; модели GNR ME и YM из группы промывочных и сортировочных установок указаны для работы от сети или генератора.

Контрольный список перед запросом предложения

• Есть ли на площадке сеть, и если да, какую мощность трансформатора можно выделить и на каком расстоянии он находится?
• Сколько продлится работа: окупятся ли затраты на подключение за этот срок?
• Генератор входит в комплект или это опция? Указана ли его мощность в кВА?
• Управление пуском: на каких двигателях есть плавный пуск, частотное регулирование или последовательное включение?
• Если в предложении написано «гибрид», указан ли письменно источник питания каждого потребителя?
• Планируется ли питать дробилку и линию грохочения от разных источников?
• Кто и как часто будет вести учёт топлива, счётчиков и тоннажа в пробный период?

Механизмы, снижающие энергопотребление (колосниковое предварительное грохочение, подбор дробилки под породу, возврат в замкнутом цикле), разобраны в статье об энергосберегающих технологиях; здесь речь идёт о самом источнике.

Часто задаваемые вопросы

Электрическая мобильная дробилка не расходует топливо?

Двигатели у неё электрические, но на площадке без сети энергию вырабатывает дизель-генератор, и расход топлива сохраняется. Убирает его подключение к сети, а не электродвигатель.

Есть ли у General Makina дизель-гибридная модель?

На страницах продукции ни одна модель не обозначена как гибридная. Для колёсных и гусеничных дробилок силовой агрегат указан в кВА; сортировочные установки GNR ME рассчитаны на работу от генератора или сети. Схему питания для вашей площадки уточните письменно на этапе предложения.

Можно ли сравнивать кВА генератора с кВт двигателя дробилки?

Напрямую нет. кВА — полная мощность; полезная зависит от коэффициента мощности, а генератор питает, помимо дробилки, двигатели питателя, конвейеров и грохота. Пусковой ток нужно учитывать отдельно.

Как понять, какой источник дешевле?

Заполните обе формулы своими ценами на электроэнергию и топливо, измеренным расходом и сроком работы. Цена и комплектация указываются в предложении, подготовленном под ваш объект.

Вывод

Электропривод даёт более предсказуемую работу, чем механический дизель, по стабильности оборотов и управлению пуском; стоимость же энергии определяет источник, питающий двигатель, а не сам двигатель. Когда в формуле учтены и затраты на подключение к сети, и холостой ход генератора, решение становится очевидным. Сообщите нам условия площадки, тип породы и целевую производительность и свяжитесь с нами, чтобы получить предложение с подходящей моделью и схемой питания.