Спецобзор "А Леонардо да Винчи оказался прав"


 

Виталий КОТВИЦКИЙ

Фото производителей

Через два года первому в мире роторному экскаватору исполнится сто лет. За годы эти исполинские машины стали незаменимы при проведении открытых горных работ по всему миру. Не стала исключением и Россия...

 

От истоков до современности

Германия, являясь родоначальником роторных землекопов, так и осталась законодателем моды в этом сегменте горных машин. Там же и самая большая популяция производителей – Tenova TAKRAF, KRUPP, FAM
Förderanlagen Magdeburg и др. –  Европа богата на разработчиков и производителей. В Чехии, к примеру, базируется одна из сильнейших площадок по изготовлению роторных машин, принадлежащая компании UNEX. На постсоветском пространстве эту тему успешно развивали Новокраматорский машиностроительный завод, «Азовмаш», «Донецкгормаш». Машины всех упомянутых предприятий на наших разрезах не в новинку. Даже старые роторные установки еще советских времен после модернизации получают очередной карт-бланш на десяток-другой лет эксплуатации.

Выделять кого-то в лидеры не будем: практически все зарубежные и постсоветские производители роторных экскаваторов пользуются наработками одной конструкторской школы. Ее истоки заложил еще в  начале 16 в.  Леонардо да Винчи, который очень подробно изложил идею копающего колеса. А прототипом рабочего органа стали древние водоподъемные колеса. В той идее практически ничего не изменилось. Ее лишь расширили по размерности, дополнили инновациями схемы привода, ходовой базы.

Вот так и появились роторные экскаваторы с принципом действия еще самого да Винчи. Правда, тот никак не мог предположить, что задуманная им землеройная машина непрерывного действия достигнет таких гигантских размеров, получит гусеничный движитель, шагающую или шагающе-рельсовую схему хода, будет иметь выдвижную или фиксированную стрелу. Теперь это самые большие передвижные устройства, которые когда-либо создавались человеком.

На вскрышных работах и добыче полезных ископаемых открытым способом альтернативы такой технике по производительности нет. Эксперты говорят, что для вскрытия и разработки месторождений в ближайшие полста лет ее и не будет. Это в горной отрасли. Машины роторной экскавации есть и в строительстве нефте- и газопроводов, прокладки водопроводов, канализации, теплофикации, кабелей связи. Там принцип действия тоже такой, но подобного горной технике гигантизма нет, все скромнее, с использование ходовой базы машин малой, средней размерной группы. И, как правило, те роторники не выступают целостными комплексами, а выпускаются в виде навесных рабочих органов к имеющейся строительной технике.

В машиностроении на постсоветском пространстве промышленное производство горных роторных комплексов экскавации заложили на Донецком машиностроительном заводе им. ЛКСМУ, (ныне «Корум Донецкгормаш», входящий в состав CorumGroup). Именно здесь в далеком 1958 г. изготовили роторный экскаватор ЭРГ-350/1000. Позже на том же заводе были выпущены роторные экскаваторы ЭР-1250 производительностью 1250 м3/час и ЭРП-1600 производительностью 1600 м3/час.

Столь гигантских машин наше машиностроение не видело. Даже по нынешним временам габаритные размеры поражают своей колоссальностью. Впрочем, производительностью тоже. Правда, современное исполнение машин этой серии не такое энергоемкое, управление легче, а производительность выше. Если поначалу ЭРП-1600 имел выработку, упомянутую в цифровом индексе названия модели, то сейчас этот комплекс выбирает за ту же единицу времени, считай, в два раза больше породы.

Первые конструкционные наработки сохранились в нынешнем поколении машин, хотя техника не раз подвергалась глубокой модернизации. По этому пути пошли все упомянутые выше наши и зарубежные производители. Упор делался не столько на изменение конструкции, сколько на повышение эффективности за счет внедрения появляющихся технологий по энергосбережению силового привода, результативности ходового узла и даже стрелового механизма. Конечно же, законодателями моды по-прежнему были первопроходцы из числа немецких производителей. Тот же Tenova TAKRAF предложил ряд существенных наработок, направленных на снижение стоимости владения и повышение производительности роторных машин. Это позволило при меньших затратах получать более высокую отдачу.

Сразу нужно сказать, что в негласной конкуренции работать по старинке отечественные заводы тоже не могли. К примеру, упомянутый выше и довольно рейтинговый на рынке горных машин завод «Донецкгормаш» только за счет этого выстоял в годы экономического лихолетья. Если для сопоставления взять его модель ЭРП-1600, то она приросла и инновациями, и цифровыми индексами в названии. Сейчас машина идет к потребителю в двух исполнениях. Наряду с модификацией ЭРП-1600-18/1,6 с традиционным ротором для гравитационной разгрузки ковшей на наших разрезах работают машины ЭРП-1600-20/2Ц со скоростным ротором с центробежной разгрузкой ковшей.

 

Оплот стабильности во время перемен

Упомянутый выше Новокраматорский машиностроительный завод, изготовивший с 1963-го по 2007 г.  два десятка роторных экскаваторов и до 1997 г.,  хорошо чувствовавший себя в этой нише, переключился на роторные заборщики для укладки породы в штабель или перегрузки и другую менее габаритную горную технику и оборудование. На данный момент в портфеле его заказов в сегменте роторных экскаваторов гуляет ветер. У компании Corum Group, ранее работавшей  под названием «Горные машины», задел существенно выше – 120 произведенных роторных экскаваторов. Для сравнения резонно сказать, что весьма рейтинговая на мировом рынке немецкая компания KRUPP за последние три десятилетия произвела лишь 500 роторных землекопов.

Таким образом, на нашем рынке остался и вполне сносно себя чувствует в условиях жесточайшей конкуренции разве что Corum Group со своим роторным экскаватором ЭР-1250. Именно такие машины по сей день работают на месторождениях ОАО «СУЭК-Красноярск» (разрезы «Назаровский» и «Бородинский»), ООО «Компания «Востсибуголь» (разрез «Тулунуголь»), Лучегорском, Павловском, Березовском угольных разрезах, ОАО «СУЭК» (разрез «Харанорский»), руднике «Гацко» (Босния и Герцеговина), Просянском ГОКе и многих других объектах добычи полезных ископаемых.

По мнению многих экспертов, отечественные экскаваторы ЭР-1250 популярны у горняков  за счет модернизации действующего парка. При должном уходе, своевременных регламентных работах и техническом обслуживании жизненный цикл таких машин продлевается на полтора-два десятка лет. Непосредственно на заводе-изготовителе гарантируют таким комплексам после ремонта как минимум 20 лет службы.

Именно потому в прошлом году на руднике «Гацко» (Босния и Герцеговина) модернизировали сразу две роторные установки ЭР-1250. В нынешний год капремонту и усовершенствованию подвергнется имеющийся здесь третий роторный экскаватор. Таким образом, отработав на открытой разработке три десятилетия, роторные экскавационные машины еще на две трети продлевают свой ресурс.

Во-первых, эксплуатантов на месторождениях ближнего и дальнего зарубежья привлекает то, что за счет эффективных инновационных технологий энергосбережения система управления и контроля работы машины позволяет максимально эффективно использовать каждый киловатт потраченной на добычу энергии. Во-вторых, имеющий способность к старению и износу металл конструкции и узлов подвергается тщательному изучению, диагностике и при необходимости отдельные узлы, агрегаты или капитально ремонтируются или же меняются.

Даже зарубежные эксперты признают, что роторный экскаватор ЭР-1250 для добычи мягких полезных ископаемых (бурый уголь, глина, каолины, песок и пр.) стал эталоном добычной техники. Практически ему при валовой выемке угля в условиях открытой добычи альтернативы на рынке нет. Подкупает не только надежная несущая металлоконструкция и высокая производительность, но и, главное, малые эксплуатационные затраты.

В некотором роде «1250-й» можно отнести к универсальному типу карьерных полноповоротных машин, поскольку он вполне успешно справляется как с задачами вскрышных работ, так и на добыче полезных ископаемых и даже на частичном дроблении ротором забираемого и подаваемого на конвейер материала. Производительность зависит от плотности отбираемого материала и удельного усилия копания на 1 см режущей кромки ковша. Потому с нормальным усилием копания в 600–900 Нсм будет одна производительность, а с повышенным в 1 200–2 100 Нсм результат получится другим. Так что на заводские паспортные величины производительности нужно ориентироваться исходя из условий месторождения и вида выполняемых работ.

 

Исполины тоже бывают маленькими

Даже при своих гигантских размерах (длина 48,5, ширина 15,93 и высота 22,48 м) и массе в 675 т роторный экскаватор ЭР-1250 в разных модификациях является «эльфом» относительно некоторых своих собратьев и зарубежных машин. К примеру, упомянутая выше немецкая компания KRUPP создала и в 1978 г. смонтировала для открытой разработки бурого угля в Гамбахе (Германия) самую крупную в мире экскавационную машину роторного типа Bagger 293. Длина исполина 220 м. Для сравнения – длина футбольного поля 90 м. Высота экскаватора – 96 м.

На роторном колесе находится 20 ковшей с емкостью каждого 15 м3. За день такой «монстр» перелопачивает 240 тыс. м3 породы. Здесь тоже резонно дать сравнение по дневной выработке – по объему забора и перевалки 240 тыс. м3 породы будет достаточно, чтобы заполнить чашу футбольного стадиона на высоту 10-этажного дома.

Так что наш популярный и по сей день востребованный ЭР-1250 в модификациях 17/1,5 для вскрышной или добычной работы или же 17/1-Ц для добычной эксплуатации, где цифра перед чертой указывает на высоту разрабатываемого уступа, а за ней – на глубину черпания, в габаритных размерах, массе и производительности скромняга. Правда, скромность эта образная. При разрыхленной горной массе теоретическая максимальная выработка ЭР-1250-17/1 составляет 2 тыс. м3/час. Однако ориентироваться все-таки желательно на условия месторождения и выполняемые задачи. При расчетном усилии копания 105 Н/см2 производительность составит 1 250 м3/ч, а при 80 Н/см2 она возрастет до 1600 м3/ч.

И если при разработке угольных месторождений на снятии больших пластов грунта бульдозеры и обычные экскаваторы будут работать несколько месяцев, то роторный экскаватор такой размерной группы справится с задачей за несколько дней…