Опыт фирмы "Комацу Горная Германия" по внедрению гидравлических экскаваторов на горных предприятиях России

Один из главных поставщиков горной и транспортной техники на карьеры во всем мире является машиностроительный концерн "Комацу" (Япония). История применения техники "Комацу" на открытых разработках СССР и позднее СНГ насчитывает 30...35 лет. Первыми на горные предприятия поступили бульдозеры "Комацу", из которых наиболее популярными стали Д-355. Из тысяч бульдозеров во всех регионах страны в настоящее время продолжают эксплуатироваться еще сотни. Идентичная история применения автосамосвалов "Комацу" грузоподъемностью 120 т типа НД-1200. Более 1200 машин этого типа находятся на карьерах страны и до настоящего времени около 100 машин этого типа эксплуатируются более 15...20 лет.

Карьерные гидравлические экскаваторы не имеют такой длительной истории эксплуатации на открытых разработках страны. Широкое применение со времен строительства БАМа нашли экскаваторы с ковшом вместимостью до 2 м . В то же время в Японии уже около 15 лет выпускаюivи гидравлические экскаваторы с ковшом вместимог тью 5...7 м . Наиболее мощной моделью являем м РС-1800 с ковшом вместимостью до 13м³. Из этот модельного ряда в настоящее время ЗАО "ЛуТЭК" закуплены экскаваторы типа РС-1100 с ковшами вместимостью 6,5 м .

Показательным является именно то, что угольный разрез "Лучегорскии" (Приморский край) после 6 лет эксплуатации гидравлического экскаватора фирмы "Демаг" продолжил закупки экскаваторов этого типа, технологические преимущества которых по сравнению с механическими лопатами для производственников очевидны.

Карьерные гидравлические экскаваторы "Де-маг" хорошо известны не только в России и СНГ, но и во всем мире. С 1954 по 1996 г. экскаваторы выпускались заводом в Дюссельдорфе (Германия), принадлежавшим "Маннесманн Демаг Баумаши-нен". В 1996 г. было создано совместное предприятие "Демаг-Комацу", учрежденное концернами 'Маннесманн" и "Комацу", которое просуществовало 3 года. И, наконец, с 1999 г., когда "Комацу" выкупила акции у концерна "Маннесманн", была создана новая фирма "Комацу Горная Германия" (Komatsu Mining Germany, KMG), которая базируется на том же заводе и является правопреемником "Демаг-Комацу".

История внедрения гидравлических экскаваторов "Демаг" началась 25 лет назад. При строительстве газопровода из Сибири в Европу вместе с трубами концерна "Маннесманн" было поставлено около 30 экскаваторов Н-30 с ковшом вместимостью 1,6 м³, рабочим оборудованием "обратная лопата" и рабочей массой 30 т. Часть этих экскаваторов работает до сих пор. Позднее австрийской фирмой "Осваг" были поставлены 3 понтона с экскаваторами Н-241 "Демаг" с рабочим оборудованием "обратная лопата" для подводной выемки горной массы при углубке русла рек, каналов и строительстве дамб. Один из этих экскаваторов работает до сих пор в Санкт-Петербурге, а 2 других экплуатируются в Сибири в системе "Подводтрубострой". Вместимость ковша этих экскаваторов -6...8 м³ при глубине копания 12...14 м и рабочей массе (без ходового механизма) около 200 т.

Экскаватор Н-65 "Демаг" с ковшем 4,6 м³ на угольном разрезе "Лучегорский" ЗАО "ЛуТЭК" в течение ряда лет является самой мощной моделью в Приморье. Капитальный ремонт этого экскаватора состоялся через 5 лет с заменой гидронасосов, основных гидроцилиндров. Наработка основных компонентов гидропривода превысила 25 тыс. моточасов.

Около 5 лет отработали 2 экскаватора модели Н-95 "Демаг" на угольном разрезе компании "Семей" в Казахстане. Эти машины с рабочим оборудованием "прямая лопата" вместимостью ковша 5,5 м³, рабочей массой 95 т. Одна машина оборудована дизелем фирмы "Каминз" (США), вторая - высоковольтным (6 кВ) асинхронным электродвигателем фирмы "Сименс" (Германия) для привода раздаточных редукторов насосов.

По состоянию на август 2001 г. экскаватор Н-95 с дизельным двигателем наработал 23510 моточасов, а экскаватор Н-95Е с электроприводом гидравлических насосов - 20175 моточасов. Наработки на отказ и ресурс по замене отдельных механизмов и компонентов систем экскаваторов приведены в таблице. Анализ данных показывает, что наимень шую наработку имеет радиатор охлаждения дизеля (600 ч), а также централизованная система смазки зубчатого венца (1450 ч), которая частично выходила из строя и оказалась малоэффективной в условиях повышенной запыленности угольных забоев.

В системе гидропривода на экскаваторе с дизельным приводом насосов выходили из строя через 5000 моточасов рукава высокого давления. Это объясняется тем, что при остановке в зимнее время и отключении дизеля, а следовательно, гидронасосов, происходило переохлаждение рукавов, в основном на изгибе рукавов передачи гидрожидкости со стрелы на рукоять. И хотя был предусмотрен обогрев системы, происходило локальное промерзание.

Следует отметить, что в тех же климатических условиях запущенный всего на 3000 ч позже экскаватор с электроприводом имел большую наработку аналогичных узлов и компонентов (см. таблицу).

Заказчиком этих мощных экскаваторов явилась акционерная



Заказчиком этих мощных экскаваторов явилась акционерная компания "АЛРОСА" (Якутия). Несмотря на высокие показатели рентабельности сырья, это предприятие подходит к выбору горной техники очень внимательно, так как находится в экстремальных климатических и сложных горнотехнических условиях эксплуатации. Отсутствие высокой производительной, надежной и мобильной экскавационной техники отечественного производства привело к заменетрадиционных механических лопат гидравлическими экскаваторами импортного производства. Выбор в результате тендера с другими прЬизводителями мощных экскаваторов "Либхерр" (Германия), "Оренштайн-Коппель" (Германия), "Хитачи" (Япония) и "Катерпиллер" (США) в пользу "Комацу" (KMG, Германия) оказался удачным.

Поставка экскаваторов АК "АЛРОСА" была осуществлена самолетами из Санкт-Петербурга в аэропорт Полярный в непосредственной близости от "Удачнинского" и "Айхальского" ГОКов.

На "Удачнинский" ГОК экскаватор H-135S с рабочей массой 140 т был поставлен в сентябре 1999 г. с рабочим оборудованием "обратная лопата" всего одним рейсом самолета. Монтаж этого экскаватора был осуществлен в течение одной недели и через две недели после начала монтажа экскаватор был пущен в работу. При температуре окружающей среды до -36 °С не было выявлено существенных замечаний. Дальнейшее снижение в первую зиму температуры до -54 °С обусловило значительное количество отказов, связанных с апробацией предложенных и применяемых смазочных материалов, системы обогрева дизеля, системы автоматической смазки шарнирных соединений и поворотного круга, системы натяжения гусениц с азотными аккумуляторами. Попытка ускоренного запуска экскаватора за счет "продавливания" загустевшей жидкости при температуре-49...-52 °С после продолжительной остановки привела к вздутию 5 рукавов высокого давления и появлению трещин в корпусе гидромотора хода и гидромотора поворота. Все проблемы были устранены KMG по гарантии.

Первая зима явилась хорошей школой сервисного обслуживания нового для ГОКа оборудования, а также для выработки специальных требований к сервису от поставщиков. Были заменены вышедшие из строя компоненты и гидравлическая жидкость на требуемую - Shell Tellus Artic 32. Специально разработанная KMG процедура запуска при низких температурах после длительного простоя и четкое выполнение рекомендаций изготовителя исключили в последующие две зимы какие-либо серьезные отказы. Наработка экскаватора H-135S превысила 10000 моточасов, хотя наблюдается износ роликов механизма хода, так как мобильные возможности экскаватора очень пригодились.технологам для решения многочисленных задач в условиях глубоких карьеров.

Экскаваторы H-285S с ковшом 20 м³ и рабочей массой 340 т доставлялись также самолетом из Санкт-Петербурга в Полярный, каждый двумя рейсами.

Монтаж экскаватора H-285S был осуществлен за две недели, а еще через неделю первый из самых крупных в стране гидравлических экскаваторов был запущен в мае 2000 г. в эксплуатацию на ГОКе "Айхальский". Весь монтаж был осуществлен бригадой из 5 человек в закрытом боксе при наличии мостового крана и вспомогательного крана грузоподъемностью 50 т. Такие сроки монтажа объясняются не только отработанной годами технологией, но и высоким качеством стыковки узлов, которые проходили предварительную заводскую сборку. Специалисты "АЛРОСА" присутствовали в период обучения на заводе в Дюссельдорфе на монтаже и испытаниях экскаваторов, что позволило обеспечить затем высокие темпы сборки на карьере.

Необходимо отметить, что опыт запуска и первой зимы эксплуатации экскаватора Н-135S был тщательно изучен ведущими специалистами "АЛРОСА", которые также ознакомились в феврале 2000 г. с организацией сервисного обслуживания экскаваторов KMG в Северной Канаде.

Одновременно специалисты фирмы "Transwest", принадлежащей компании "Sumitomo", поделились опытом эксплуатации машин с ковшами вместимостью 20...40 м³ в условиях низких температур. Многие рекомендации были приняты на базе этого опыта.ООО "МОГОРМАШ" поставлен сервисный комплект оборудования "Starraine", который обеспечил организацию технического обслуживания (ТО) экскаваторов на современном уровне. Для поддержания в рабочем состоянии гидросистемы экскаватора при отключенном дизеле используется мобильный дизель-генератор мощностью 50 кВт, а при ТО и мелких ремонтах - парашют диаметром 30 м, который практически может накрывать весь экскаватор, а под купол подается горячий воздух от теплогенераторов, который создает более комфортные условия для обслуживающего и ремонтного персонала. В результате две зимы для экскаваторов H-285S прошли без серьезных отказов в гидросистемах, устойчиво функционировала автоматическая система смазки и управление осуществлялось одним машинистом без помощника.

Контрольные испытания на подтверждение производительности проводились 17 декабря 2000 г. при температуре -37 °С и погрузке в автосамосвалы грузоподъемностью 136 т типа 51 ОБ фирмы "Комацу". В среднем было достигнуто более 1300 м³/ч. Продолжительность цикла при управлении оператором фирмы составила 26...27,5 с с погрузкой 5 ковшей в автосамосвал.

Еще в большей степени увеличивается производительность труда при ТО и ремонте экскаваторов с гидроприводом.

На рис. 1 приведены значения трудозатрат (в человекочасах), численность требуемых специалистов (чел.) и необходимое время для регламентного технического обслуживания экскаваторов с ковшом вместимостью 20 м3 различных производителей.

Сопоставление трудозатрат на ТО гидравлического экскаватора РС-4000 на протяжении первых двух лет эксплуатации, которые не превышают 50 человекочасов, с затратами на обслуживание механических лопат ЭКГ-20, составляющих не менее 250 чел./ч, или импортных экскаваторов 201-М (фирмы "Марион", США), требующих не менее 550 чел./ч, позволяет отдать предпочтение гидравлическим экскаваторам РС-4000.

Отсутствие необходимости в проведении капитальных ремонтов гидравлических экскаваторов, требующих для механических лопат 6 и более месяцев проведения работ, является безусловным преимуществом нового поколения экскавационной техники. Средние ремонты с поагрегатной заменой узлов у гидравлических экскаваторов H-285S требуют трудозатрат в 7 раз меньше по сравнению с импортными мехлопатами (201-М) и в 12 раз меньше по сравнению с отечественными (ЭКГ-20). И это при том, что количество средних ремонтов у гидравлических экскаваторов в 2 раза больше.

При одинаковой численности персонала, производящего техническое обслуживание, фонд рабочего времени для механических лопат уменьшается на 7... 10 %, что предопределяет соответствующее снижение производительности.

В условиях Крайнего Севера и приравненных к ним фактор численности основного персонала является определяющим. Так, работников, в инфраструктуре требуется в 5...7 раз больше, что предопределяет большие дополнительные затраты.

Если рассмотреть эксплуатационные затраты для гидравлических экскаваторов, то их распределение за десятилетний период эксплуатации носит неравномерный характер (рис. 2).

Так, на первом году эксплуатации удельные затраты на 1 машиночас работы составляют 13 % от среднего значения за 10 лет, на втором - 25 % и на третьем - 75 %. Максимальные затраты составляют 173 % на пятом году, 188 % на седьмом и 158 % на девятом году работы экскаватора.

Средний уровень эксплуатационных затрат для ведущих западных машиностроительных фирм составляет 70...80 долл, США для экскаваторов с ковшом вместимостью 15 м³, 90... 100 долл. США-с ковшом 20м3 и 110...130 долл. США-с ковшами вместимостью 25 м3 и более. Эти затраты не включают стоимость расходуемого топлива или электроэнергии, а также расходы на заработную плату персонала,

В России существует практика, когда окупаемость крупных инвестиций должна иметь срок до трех лет, поэтому преимущества гидравлических экскаваторов очевидны именно в первые три года. Имеющийся опыт эксплуатации гидравлических экскаваторов в России и за рубежом показывает, что высокие показатели надежности, превышающие на 8... 10 % значения для механических лопат, сохраняются практически на весь срок эксплуатации экскаваторов.

Высокие показатели надежности гидравлических экскаваторов - это ключ к их широкомасштабному внедрению на карьерах России и других стран СНГ.

Тот факт, что ОАО "Ижорские заводы" имеет пятилетний опыт сотрудничества с фирмой "Демаг" в качестве поставщика отдельных деталей и узлов гидравлических экскаваторов в Германию, доказывает возможность изготовления качественных изделий мирового уровня в России. Интеграция опыта экскаваторостроения с ведущими машиностроительными фирмами - залог успеха в основании нового поколения горных машин.