Энергосберегающие технологии нового поколения для мобильных дробильно-сортировочных установок

На мобильной дробильно-сортировочной установке счёт за электроэнергию или расход топлива генератора не снижается от того, что одна машина «экономичная». Потребление определяет вся цепочка: насколько генератор соответствует нагрузке установки, сколько мощности двигателя установлено на дробилке относительно её производительности, какая часть поступающего в дробилку материала вообще не нуждалась в дроблении, каков циркулирующий возврат с грохота и сколько времени линия работает вхолостую. В этой статье нет обещаний процентов экономии. На данных каталога General Makina мы разбираем механизмы, которые реально влияют на энергопотребление, и для каждого показываем, какой выбор оправдан и при каких условиях.

Мощность генератора под реальную нагрузку установки

В карьере вдали от сети все двигатели установки питаются от одного энергоблока, поэтому первое энергетическое решение принимается ещё до выбора дробилки: это размер генератора. Слишком маленький агрегат даёт просадку напряжения и срабатывание защит при пуске самого мощного двигателя; слишком большой всю смену работает на малой доле своей мощности. Дизель на малой нагрузке сжигает больше топлива на каждую выработанную единицу электроэнергии. Правильная цель — мощность, которая с запасом покрывает длительную рабочую нагрузку, а пусковой пик гасится последовательным включением.

Каталожные значения показывают, что мощность генератора растёт не только вместе с производительностью. В таблице установки одного диапазона производительности комплектуются разными энергоблоками; разницу создают сочетание дробилок и тонкость стадии дробления.

Особенно показательны две строки. General 944 и General 950 работают в одном диапазоне 120-180 т/ч; для 944 с конусной вторичной дробилкой указано 550 кВА, для 950 с роторной вторичной — 600 кВА. GNR-MVSI 900 при 90-180 т/ч имеет одну из самых низких производительностей в таблице, но несёт самый мощный в группе энергоблок — 850 кВА, потому что это третичная стадия, превращающая питание 50 мм в песок 0-20 мм. Потребность в мощности определяется вопросом «насколько мелко я дроблю» не меньше, чем вопросом «сколько тонн». Мобильная щековая ДСУ GNR-MC110 на двух шасси даёт здесь отдельную гибкость: первичная и вторичная группы работают независимо, поэтому в периоды, когда нужно только первичное дробление, вторичное шасси можно не включать. Если площадка близко к сети, стоит учесть, что сортировочные установки вроде GNR ME2060 указаны в каталоге с питанием «от генератора или сети».

Мощность двигателя дробилки и производительность: сколько кВт на тонну?

Разделить установленную мощность дробилки на часовую производительность — самый простой способ поставить модели на одни весы. Это соотношение не является расходом энергии; оно показывает, сколько мощности двигателя приходится на тонну, и наглядно демонстрирует, что установка у нижней границы диапазона тратит тот же двигатель на меньший объём продукта. Приведённые значения рассчитаны по данным каталога (кВт, делённые на нижнюю и верхнюю границы производительности, округление до двух знаков).

Правило выбора из таблицы однозначно: тот же двигатель у нижней границы диапазона почти вдвое увеличивает установленную мощность на тонну. Гусеничная мобильная роторная дробилка GM 100 при 100 т/ч несёт 1,60 кВт на т/ч, а при 180 т/ч это соотношение падает до 0,89. Выбор установки намного больше задачи «на будущее» означает, что двигатель и генератор долго работают на малой нагрузке. И наоборот, маленькая модель на пределе постоянно перегружена и даёт простои и износ. Правильная точка — та, где реальная суточная цель приходится на среднюю или верхнюю часть диапазона выбранной модели.

Питатель и колосниковая решётка: не пускать в дробилку то, что дробить не нужно

Горная масса из забоя содержит мелочь размером с готовый продукт, а также грунт и глину. Если эта фракция попадает в камеру дробления, двигатель тратит мощность на перемещение и сжатие уже готового материала, а футеровка изнашивается впустую. Вибрационный колосниковый питатель пропускает мелочь через решётку в обход дробилки; в тексте каталога эта функция прямо описана как отсечение лишней энергии дробления. Тот же питатель равномерно подаёт крупный камень в зев дробилки и поддерживает режим полной загрузки (choke-feed).

Собственная мощность питателя невелика: 2x3 кВт у питателя GNR 60 и 2x9,2 кВт у GNR 140. В сравнении с нагрузкой на стороне дробилки это объясняет, почему предварительное отделение — первое, на что стоит смотреть. На гусеничных моделях та же логика входит в базовую комплектацию: у GM 100 питатель 900×2400 мм (2×2,6 кВт) с решёткой 1000×1500 мм, у GM 125 — питатель 1100×2600 мм (2×3,2 кВт) с решёткой 1360×2160 мм. Если материал глинистый и липкий, решётка забивается и теряет функцию предварительного отсева; для таких площадок каталог указывает валковый питатель GWB1136 (18,5 кВт) с приводом мотор-редуктор-цепь. На вторичной стадии тип DMK с предварительным грохотом переносит тот же принцип на ступень ниже, отделяя готовую мелочь до камеры дробления.

Соответствие дробилки породе и циркулирующая нагрузка замкнутого цикла

Неправильный тип дробилки незаметно расходует энергию. На известняке и малоабразивной породе роторная дробилка даёт высокую степень дробления и кубовидный продукт за одну стадию; на твёрдой абразивной породе, например базальте и граните, щековая первичная и конусная вторичная работают с более долгим ресурсом износостойких деталей. Роторная дробилка на твёрдой породе — это частая замена деталей и падающая производительность; тяжёлая связка «щека + конус» на мягкой породе — это лишняя установленная мощность. Подробнее — в статье роторная или щековая: критерии выбора дробилки.

В замкнутом цикле надрешётный продукт грохота возвращается к ротору и додрабливается до целевой крупности. Цикл гарантирует качество, но каждая возвращённая тонна — это нагрузка, которую дробилка и конвейеры несут повторно. Возврат увеличивают три причины: слишком открытая для целевого продукта разгрузочная щель, забитые ячейки сит и площадь грохота, недостаточная для производительности. На площадках с забиванием сит хороший пример — грохот GNRTK с регулируемым овальным ходом: трёхвальный привод создаёт настраиваемую овальную траекторию, и по каталогу он уменьшает забивание ячеек и держит циркулирующую нагрузку низкой. GNRTK-1550 работает с ситом 1500×5000 мм и двигателем 22 кВт, GNRTK-2060 — с ситом 2000×6000 мм и 30 кВт.

Автоматизация: последовательный пуск и контроль нагрузки двигателей на ПЛК/SCADA

В этой статье право называться технологиями «нового поколения» имеют только решения управления, явно описанные в каталоге. Система автоматизации и управления задаёт в ПЛК порядок пуска, блокировки и сценарии останова; на экране SCADA в кабине в реальном времени отображаются состояние, ток и аварии каждой машины. В центре управления двигателями пускатели, частотные преобразователи (VFD) и защитные реле автоматически согласуют скорость питателя и нагрузку дробилки.

Почему последовательный пуск влияет на энергию?

Оборудование включается против потока материала — от складского конвейера к питателю. Так все двигатели не потребляют пусковой ток одновременно, и генератор не приходится завышать ради кратковременного пика. При остановке одной машины все вышестоящие стадии останавливаются автоматически; пуск под завалом и забивание конвейеров исключаются. Сенсорная панель, плавный пуск, частотное регулирование и удалённый мониторинг, предлагаемые опционально на General 01, — это вариант того же подхода для одной машины.

Как контроль нагрузки двигателя управляет питателем?

Когда ток дробилки приближается к порогу, скорость питателя автоматически снижается; когда ток возвращается к норме, подача снова увеличивается. Это предотвращает остановку дробилки от перегрузки и последующий цикл очистки и повторного пуска. Те же данные работают и в обратную сторону: если ток долго остаётся низким, дробилка «голодает», и мощность двигателя крутится впустую. Автоматизацию можно установить и на действующие установки.

Сокращение холостого хода; обслуживание конвейеров и грохотов

Часть энергии, не превращающаяся в продукт, — это чаще всего оборудование, работающее вхолостую: дробилка в ожидании самосвалов, конвейеры без материала, грохот при заполненном складе. Практичнее всего измерять это по журналу токов в SCADA. По обслуживанию: производительность ленточного конвейера задают ширина, угол наклона и скорость; неверный угол или ширина ведут к просыпям, пробуксовке, износу и простоям. Заклинившие ролики, сбегающая лента и грязные скребки заставляют двигатель работать против лишнего сопротивления.

Выполняйте этот контрольный список в начале смены и при еженедельном обслуживании:

• Отметьте в истории токов SCADA периоды работы дробилки на низком токе — это перерывы в подаче или проблемы с графиком самосвалов.
• Проверьте колосниковую решётку питателя на забивание и налипание глины: забитая решётка отправляет мелочь в дробилку.
• Проверьте ячейки сит на забивание и порванную проволоку: забивание увеличивает циркулирующую нагрузку.
• Сверьте разгрузочную щель дробилки с целевым продуктом: разошедшаяся от износа щель возвращает больше надрешётного.
• Убедитесь, что верхние и нижние ролики вращаются свободно, а скребки очищают ленту.
• Проверьте датчики схода и скорости ленты: от них зависит безопасный последовательный останов.
• Записывайте длительную нагрузку генератора в течение смены; если малая нагрузка постоянна, пересмотрите размер агрегата.

Часто задаваемые вопросы

Какая машина на мобильной установке потребляет больше всего энергии?

По установленной мощности двигатель дробилки — безусловно самая крупная статья, например 200 кВт у GM 125 и 315 кВт у M-PDK01. Поэтому любая мера, снижающая нагрузку на дробилку — отсев через решётку, правильная щель и малый возврат, — сильнее всего влияет на общее потребление.

Разве большой генератор не надёжнее?

Он даёт запас на пуск, но дизельный агрегат, работающий на малой нагрузке всю смену, сжигает больше топлива на единицу электроэнергии. Правильный подход — исходить из указанного для модели в каталоге значения кВА и управлять пиковым током через последовательный пуск.

Можно ли автоматизировать действующую установку?

Да. Система автоматизации и управления устанавливается и на действующие дробильно-сортировочные линии. Для предложения достаточно типа установки, перечня оборудования и производительности.

Каких вложений требует энергосбережение?

Это зависит от имеющегося оборудования, добавляемых машин и объёма автоматизации, поэтому одной цифрой не ответить. По вашей технологической схеме и производственной цели объём и цена готовятся под проект.

Итог и запрос предложения

На мобильной установке энергопотребление берётся под контроль правильно подобранным генератором, работой дробилки в нужной части диапазона, отсечением мелочи до дробилки, малой циркулирующей нагрузкой и последовательным управлением линией на ПЛК/SCADA. General Makina производит дробильно-сортировочные установки с 1976 года и поставляет их с гарантией 1 год. Сообщите материал, целевые фракции и суточную производительность через страницу контактов — мы подготовим предложение с подбором модели и энергоблока.