В желанието си да удовлетворят изискванията и потребностите на големите минни компании, водещите световни производители систематично усъвършенстват произвежданите от тях хидравлични багери и въвеждат иновации за повишаване на тяхната производителност, горивна ефективност, надеждност и безопасност. В същото време те се стремят да предложат понижаване на разходите за експлоатация и поддръжка на машините, както и намаляване на зависимостта от уменията и опита на операторите.
Едни от важните нововъведения при минните хидравлични багери са свързани с екологичното законодателство на ЕС – т. нар. Етап V, който се отнася до машините с дизелови двигатели. Те трябва да отговарят на изключително строгите изисквания за изгорелите газове. За постигането на заложените екологични норми, към двигателите се добавят допълнителни системи като DPF, DOC и SCR. Тази тема бе подробно разгледана в брой 3-4/2022 г. и затова тук няма да се спираме на нея.
Предвид високите цени на енергоносителите, всички производители постоянно се стараят да повишават горивната ефективност на своите минни багери, т.е. да се намали разхода на дизел или електроенергия за всеки тон загребан с кофата и натоварен на самосвала. Тук основният акцент се поставя върху системите, оптимизиращи съвместната работа на двигателя/двигателите с хидравликата на багера. Целта е към хидравличния консуматор да се подаде точно толкова дебит, колкото му е необходим, за да изпълни действието си.
За нейното постигане производителите влагат най-модерни системи за управление на хидравликата, които от последователността на работните движения със стрелата, кофата и рамото сами „разбират” какво точно се прави с багера и съответно прецизират необходимия дебит при понижаване на оборотите на двигателя към възможно най-ниските за изпълнение на задачата. Благодарение на тези нови системи се отчитат дори 20% по-нисък разход на дизел, което е забележително постижение.
За реализиране на икономии на гориво при минните багери започнаха да се въвеждат работни режими, които вече достигат до три – примерно мощен, стандартен и икономичен. Този подход е заимстван от хидравличните багери от средния клас от 18 т до 50 t и допринася за осезаемо пестене на дизел. При някои модели разходът на гориво се сваля с до 40% в икономичен режим. Разбира се, той е подходящ за изпълнение на по-леки дейности като разчистване и др. подобни.
Повече безопасност и надеждност
Производителите работят интензивно за повишаване на видимостта на оператора и безопасността на работната площадка. Започват да се влагат системи за наблюдение с 4 до 7 камери, които показват зоната около машината в обсег от 270° или 360°под формата на гледка отгоре –
тип „птичи поглед”, на дисплей в кабината. Самите дисплеи имат възможност за различни видове комбиниране на изображенията от камерите, в т.ч. използване на една камера за по-детайлен близък поглед към конкретно място от работната зона.
Все повече се усъвършенстват телематичните системи, които следят работното и техническото състояние на багера. Те вече правят много обстойни и полезни доклади за състоянието на машината, като някои използват и изкуствен интелект. Най-новата и перспективна функция е предсказването на тежка авария или по-леки технически проблеми в зависимост от начина, по който се работи с багера (стил на оператора) или условията на работа в мината.
По-висока производителност и ефективност
Новост при тежките минни багери е въвеждането на система за измерване на теглото на товара в кофата. Тя също е заимствана от по-леките багери и дава възможност за следене в реално време на самото товарене на самосвала и предпазва както от претоварване, така и от недотоварване. Системата може да предложи на оператора стратегия с колко кофи да натовари камиона в зависимост от полезния товар на самосвала и съответно показва дали я следва. Данните от тази система могат да бъдат използвани за производствено планиране и контрол на операторите.
На следващото технологично ниво са системите за насочване на оператора, които също идват от багерите от среден клас. Те помагат на оператора да повиши своята производителност и ефективност – например как да следва точно планираните размери и наклон на стъпалата, как да подхожда по-безопасно към минните самосвали. Системите използват дисплей с 2D или 3D дигитална визуализация на работната площадка.
Към този вид новости спадат също системите, позволяващи задаване на производствени норми за оператора (за деня, седмицата или месеца) и следене на тяхното изпълняване, което става както от дисплей в кабината на багера, така и от компютър в офиса или дори от смартфон. Вече съществуват технологии, които могат да обобщават и анализират данните от минните багери и да ги обвързват с данните от работата на другите машини в открития рудник. Така се получава едно цялостно високотехнологично решение за управление на целия добив и производство.
Човешкият фактор
Много често срещан проблем за минните компании са новите неопитни оператори или въобще липсата на оператори на тежки минни машини. По този въпрос производителите на минна техника работят от много години с цел да автоматизират нейната работата и най-вече да я направят автономна – без оператор в кабината. Факт е, че при минните самосвали вече има голям напредък и днес цели автопаркове в големи мини в Австралия, САЩ и Южна Америка работят автономно.
При минните багери обаче нещата не се случват толкова бързо. В момента навлизат нови разработки на системи, които автоматизират част от работните движения на багера – примерно напълването на кофата или няколко последователни движения от работния цикъл, което е т. нар. полуавтоматична работа.
Следващата стъпка е дистанционно управление на един или няколко минни багера от голямо разстояние – от един оператор в диспечерска стая. Дали и кога ще се достигне до пълна автономност при хидравличните минни багери предстои да видим.
На следващите страници представяме конкретни новости и иновативни решения на четиримата водещи световни производители на хидравлични минни багери, задаващи трендовете в бранша.
CATERPILLAR
Хидравличен минен багер Caterpillar 6060 от новото поколение Next Generation с работна маса 600 t
Caterpillar е един от най-известните производители на минна техника в света. В гамата на компанията влизат общо пет минни хидравлични багера с работни маси от 140 т до 600 т. Машините се предлагат в различни варианти според условията на работа в мината: с права или обратна кофа, с дизелов или електрически двигател, захранван с кабел от външна мрежа, и др.
През последните няколко години Caterpillar разработи редица нови технологии за минни хидравлични багери. Пет от тях са въведени при най-новото поколение като част от стандартното оборудване. Например системата Hydraulic Optimization осигурява значителни икономии на гориво (до 15%), като подава точния хидравличен дебит и налягане за всяка хидравлична функция. Системата Operator Assist: EMC разчита на сензори по рамото и стрелата, изчисляващи положението им. Тази система забавя движението на работния орган, когато стержена на хидравличния цилиндър стигне края на хода си, и така удължава живота на компонентите, елиминирайки сътресенията и ударите метал в метал.
С новото поколение на телематичната система Product Link Elite минните хидравлични багери Caterpillar излизат фабрично подготвени за платформата MineStar, предназначена за цялостно управление на добивния процес в рудника. Тук трябва да се отбележи MineStar Guide – нова технология за прецизно насочване на оператора, 3D-визуализация на работната площадка, задаване и следене на желаната производителност и др.
От своя страна системата Vision 360, използваща четири камери, осигурява пълна видимост на работната зона около багера в радиус от 360° и спомага за повишаване на безопасността и производителността. Инсталирането на Vision 360 позволява съвсем лесно добавяне на други нови технологии като Cat Payload за минни багери. Тази система претегля загребания материал в кофата и автоматично изчислява общото количество, натоварено в камиона, спомагайки за избягване на претоварване или недотоварване.
По време на изложението MINExpo 2021 в Лас Вегас от Caterpillar съобщиха, че правят изпитания на система Command for loading за автоматизация на работата на минни багери, монтирана на 600-тонния модел 6060. Тя дава възможност и за дистанционно управление на багера от голямо разстояние, което е прелюдия към пълната автономност.
HITACHI
Първият тежък минен хидравличен багер на Hitachi е модела UH50 с работна маса 159 т, пуснат на пазара през 1979 г. От тогава и до сега този вид минна техника на водещия японски производител се ползва с висока репутация по целия свят заради голямата си производителност, надеждност, издръжливост и горивна ефективност. Днес компанията предлага широка гама от тежки минни багери, съставена от пет модела с работна маса от 193 т до 839 т. Те могат да бъдат оборудвани с дизелови двигатели (Cummins или MTU ) или с електромотори Hitachi, захранвани с кабел от външна електрическа мрежа, с права или обратна кофа със съответната конфигурация на рамото и стрелата.
Една от важните новости за марката през последните две години е обновяването на всички модели в гамата, които вече са от най-новата седма серия (ЕХ-7). Така тези машини станаха още по-издръжливи и гориво-ефективни. Например Hitachi EX2000-7 (193 т) отчита до 19% икономии на дизел в сравнение с предходния модел EX1900-6.
Тези изключителни резултати са постигнати, от една страна, чрез въвеждането на нов тип управление на хидравличната система. При него дебитът към всеки хидравличен цилиндър и хидромотора за завъртане на надстройката се управлява по отделно според използваната последователност на работните движения – загребване, завъртане или разтоварване, както и според натоварването на кофата, рамото и стрелата. По този начин се оптимизира енергийната ефективност и се пести гориво.
От друга страна, всички хидравлични помпи имат електрически регулатори за прецизно управление на хидравличния дебит в зависимост от позицията на джойстиците и натоварването на двигателя. Горивната ефективност се повишава допълнително чрез използване на новите три работни режима. Багерът EX2000-7 постига икономия на дизел до 19% в най-мощния режим (High Power), до 25% в стандартния (Power) и до 40% в икономичния (ЕСО).
Една от големите новости при Hitachi от 2022 г. е въвеждането на новата услуга ConSite Mine, която съчетава телематика и изкуствен интелект за денонощен мониторинг на работното и техническо състояние на тежки минни багери и самосвали. Забележителна е новата функция „Индекс на натоварване”, която съчетава изкуствен интелект и собствена технология за анализ на конструкционните напрежения. Тя може да предсказва възможни проблеми в стрелите и рамената на тежките минни багери в резултат на прекомерно напрягане или претоварване и така може да спомогне за избягване на тежки аварии и инциденти.
Докладите на ConSite Mine се получават по и-мейл или чрез приложението ConSite Mine Shot за смартфони.
Друга впечатляваща новост при Hitachi е разработването на автоматизирано управление за тежки минни хидравлични багери. Компанията извършва изпитания в една от големите австралийски мини, където машините са снабдени със системи за избягване на сблъсък с друга минна техника и за мониторинг на стабилността. Монтирано е оборудване, което автоматизира част от процеса на загребване и разтоварване. Това позволява един оператор, разположен дистанционно в диспечерска стая, да управлява едновременно няколко тежки хидравлични минни багера. Същевременно се тества системата за измерване на теглото на загребания с кофата материал и постигнатата производителност.
Хидравличен минен багер Hitachi EX2600-7 от новата 7-а серия с работна маса 258 t
KOMATSU
Хидравличен минен багер Komatsu PC5500-11 от новата 11-а серия с работна маса 552 t
Водещият японски производител Komatsu е един от лидерите на световния пазар на минна техника. Компанията разполага с пълна гама от тежки минни хидравлични багери с работни маси от 201 до 773 t. Тя е съставена от шест модела, предлагани в различни варианти – с права и обратна кофа, дизелов или електрически двигател. Произвеждани в завода на Komatsu Germany GmbH в Дюселдорф, те са истинско олицетворение на съчетанието от японски и немски ценности: върхов инженеринг и производителност на машините, най-високи стандарти за безопасност и изключителна прецизност на производството.
През последите две години Komatsu обнови изцяло гамата си от тежки минни хидравлични багери. Така всички произвеждани машини са от новата серия 11 и предлагат най-новите технологии, разработени специално за открит добив в мините.
Безопасността по време на работа, например, е значително повишена чрез системата KomVision, осигуряваща цялостна видимост на работната зоната около машината, където навлизат минни самосвали и по-леки превозни средства. KomVision използва едновременно седем камери, които показват гледка тип “птичи поглед” на 360° около багера.
Серия 11 използва ново поколение телематична система KomtraxPlus Upgrade, която осигурява постоянен мониторинг и предоставя информация за най-важните технически и работни параметри на машините. Тя спомага за намаляване на експлоатационните разходи, улеснява постигането на заложената върхова производителност и предлага възможности за вземане на изпреварващи мерки, свързани с поддръжката и сервиза.
Клиентите могат да използват също системата Komtrax Step 5. Тя осигурява много по-задълбочена информация за работата на машината и отделни нейни агрегати – например за двигателя: нива на натрупаните сажди във филтъра DPF, за колко време е преминала регенерацията му и с колко разход на гориво, ниво на AdBlue и др. подобни.
Друга новост е системата Argus PLM, която измерва теглото на загребания материал в кофата. С показването на тази информация е възможно да се прецизира броят на кофите, с който се напълва коша на минния самосвал, а това ще даде в резултат по-ефективно и по-бързо натоварване на камиона. Системата позволява и по-добро производствено планиране.
Модерното управление на минните багери Komatsu има функция за насочване на оператора, която му помага да повиши своята производителност, да следва планираните размери и наклон на стъпалата, както и да подхожда по-безопасно към минните самосвали.
Един от забележителните нови модели, въведен през 2021 г., е РС2000-11 с работна маса 202 t, който е с до 12% по-производителен от своя предшественик РС2000-8. При този модел операторът има избор от няколко работни режима, в т.ч. най-новия Power Plus за работа с пикова мощност (1080 к.с.). По време на MINExpo 2021 в Лас Вегас бе представен 552-тонния модел PC5500-11, а на bauma 2022 в Мюнхен – РС4000-11 (400 т) с електрическо задвижване. Тези изложения бяха подходяща възможност за Komatsu да запознае специализираната публика с описаните по-горе нови системи.
Също така, по време на MINEXPO 2021, Komatsu демонстрира напредъка си при автоматизацията на работата на минните хидравличните багери. Бе показано как от щанда се управлява дистанционно PС7000-11 (700 t), товарещ полуавтоматично напълно автономен минен самосвал Komatsu в мина на разстояние 650 km.
LIEBHERR
Компанията е един от традиционните и големи световни производители на минна техника с близо 50 години опит при хидравличните минни багери за открит добив. В класа над 120 t Liebherr предлага седем модела с работна маса от 130 t до 810 t, като машините могат да бъдат в различни версии според условията за работа в мината: с дизелово или електрическо задвижване, права или обратна кофа със съответната конфигурация на стрелата и рамото, и др.
През последните няколко години Liebherr работи усилено по обновяване на гамата си от минни хидравлични багери, като представи два изцяло нови модела от най-новото поколение G8. На изложението MINExpo 2021 в Лас Вегас дебютира новият 600-тонен модел R 9600, който е с проектен експлоатационен живот 80 000 моточаса. Багерът се отличава с изцяло нова конструкция на надстройката и с изключително просторна и модерна кабина, с по-малко вибрации и шум (до 69dB).
Високото ниво на комфорт е допълнено от отлична видимост към зоната около машината, за която най-голям принос има системата от четири камери, разположени на ключови позиции по надстройката. Отделен монитор в кабината показва цялостна гледка на 270° около багера. Солидната и издръжлива ходова част вече разполага с нова хидравлична система за обтягане на веригите.
По време на изложението Bauma 2022 в Мюнхен бе представена премиерата на новия 253-тонен модел R 9300, също от новата серия G8. Той е разчетена за 60 000 моточаса експлоатационен живот, което е увеличение с 33% в сравнение с предходния R 9250. Машината се отличава с нови конструкции на стрелата, рамото и кофата, които допринасят за намаляване на общото тегло. R 9300 също е снабден с първокласна кабина, с много удобства и подобрения на уредите за управление. Практиката показва, че минните багери Liebherr достигат далеч по-дълъг период на експлоатация – над 100 000 моточаса.
Като представители на новото поколение G8, двата нови минни багера R 9600 и R 9300 са оборудвани с най-модерни електронни технологии, които осигуряват от една страна намаляване на разходите за експлоатация и ремонти, а от друга, повишаване на производителността и ефективността на машината. На първо място трябва да се отбележи технологията Liebherr Power Efficiency, предназначена за прецизно управление на съвместната работа на дизеловия двигател/и с хидравличната система с цел значително намаляване на разхода на гориво – с до 20%, без това да се отразява на общата производителност на багера.
Системата Truck Loading Assistant измерва с 99% точност загребания товар в кофата и го показва на дисплей в кабината в реално време. Освен това създава стратегия за натоварването на самосвала с определен брой кофи според полезния му товар и показва доколко се изпълнява стратегията. От своя страна Bucket Filling Assistant позволява адаптивно или полуавтоматично загребване с кофата. Така процесът става по-лесен и по-бърз, а коефициентът на запълване на кофата е постоянно висок.
На свой ред, Performance Monitoring представя детайлен анализ от работното представяне на оператора и машината. Системата Application Severity оценява доколко тежки са условията за работа в мината и тяхното въздействие върху експлоатационните разходи, производителността и надеждността на багера. Operational Conformance следи как се работи с машината и съответно показва какво отражение може да има това върху разходите за поддръжка и вероятност за евентуални технически проблеми, както и необходимост от допълнително обучение на оператора.
Обзора подготви Данаил Николов
Хидравличен минен багер Liebherr R 9600 от новото поколение G8 с работна маса 600 t
Уебсайтове на доставчици на резервни части, консумативи и ремонтно-сервизни услуги
САНРОК ООД – www.sanrock.com
ЕФИР – Ремонт Верижни Машини ЕООД – www.efir-rvm.com