Remonty i modernizacje

W KOMAG-u opracowywane są równieŜ, na po- trzeby kopalń, dokumentacje remontowe, jak równieŜ dokumentacje drobnych modernizacji, które przy sto- sunkowo niskich nakładach inwestycyjnych umoŜli- wiają, w istotny sposób, podniesienie niezawodności działania i bezpieczeństwo prowadzenia ruchu górni- czym wyciągiem szybowym.

Po zdarzeniu awaryjnym, na jednej z maszyn wy- ciągowych w 2003 r., w wyniku którego zerwana zo- stała lina nośna, co spowodowało zniszczenie części maszyny wyciągowej oraz powaŜne uszkodzenia w szybie, WyŜszy Urząd Górniczy zalecił zainstalowa- nie w układach hamulcowych maszyn wyciągowych urządzenia mechanicznego do awaryjnego zatrzyma- nia maszyny.

KOMAG wspólnie z firmą PROEL sp. z o.o. opra- cował zespół awaryjnego zatrzymania typu ZAZ (rys.

4) przeznaczony do maszyn wyciągowych wyposaŜo- nych w hamulce hydrauliczne. Zespół ZAZ został wy- konany i zainstalowany w kilkunastu maszynach wycią- gowych.

Kolejnym rozwiązaniem opracowanym wspólnie z PROEL sp. z o.o. był układ dodatkowej drogi spływu oleju DDS (rys. 4), przewidziany do zastosowania w eksploatowanych hydraulicznych zespołach sterowa- nia firmy ASEA, z lat 70. ubiegłego wieku.

a) szafa zespołu ZSHP-SO b) zespół ZSHP-SO podczas uruchamiania na obiekcie

Rys.2. Elektropneumatyczny zespół sterowania ZSHP-SO

a) Zespół EL-2 b) Zespół EL-3

Rys.3. Agregaty hydrauliczne zespołu sterowania EL

a) elementy urządzenia ZAZ b) urządzenie ZAZ i DDS zainstalowane na obiekcie

Rys.4. Hydrauliczne agregaty zasilająco-sterujące z dobudowanymi urządzeniami ZAZ i DDS

W ślad za urządzeniem do awaryjnego zatrzymania maszyny typu ZAZ, przeznaczonego do maszyn z ha- mulcami hydraulicznymi, KOMAG wspólnie z firmą ELCAM sp. z o.o. opracował podobne urządzenie typu ZAZ-P przeznaczone do maszyn wyposaŜonych w ha- mulce pneumatyczne (rys. 5).

Jednym z ciekawych, zrealizowanych tematów była modernizacja węzłów uszczelniających w napędach hamulcowych typu HOP (rys. 6), przeznaczonych i sto- sowanych w maszynach wyciągowych. Zadanie to KOMAG zrealizował wspólnie z firmą KORD sp. z o.o.

Opracowane w latach 60. XX w. jednoosiowe napędy hamulcowe, róŜnej wielkości, wykonano w ponad 100 egzemplarzach i zainstalowano w kilkudziesięciu ma- szynach. Napędy te posiadające cylindry pneumatycz- ne, o średnicach od 160 mm do 630 mm, wyposaŜane były w uszczelnienia części ruchomych wykonane ze skóry – materiału uszczelniającego powszechnie sto- sowanego w tych czasach. Eksploatowane do chwili obecnej napędy ulegały częstemu rozszczelnianiu w wyniku zuŜycia skórzanych pierścieni uszczelnia- jących. Firmy remontowe miały zatem duŜe problemy w pozyskaniu właściwej jakości materiału w celu wyko- nania nowego skórzanego pierścienia uszczelniające- go. W związku z powyŜszym Instytut Techniki Gór- niczej KOMAG i firma KORD sp. z o.o. w ramach projektu celowego, dofinansowanego przez Federację Stowarzyszeń Naukowo-Technicznych NOT podjęły się zaprojektowania nowego rozwiązania węzłów uszczelniających w napędach typu HOP, wykorzystują- cych pierścienie uszczelniające, wykonywane z no- woczesnych materiałów uszczelniających (tworzyw sztucznych).

Po zaprojektowaniu nowego rozwiązania węzłów uszczelniających, dla całego typoszeregu napędów typu HOP, przeprowadzono badania stanowiskowe w KOMAG-u, a następnie uzyskano zgodę WyŜszego Urzędu Górniczego na stosowanie tego rozwiązania w napędach hamulcowych typu HOP, eksploatowa- nych w maszynach wyciągowych górniczych wyciągów szybowych.

W chwili obecnej rozwiązanie to zastosowano juŜ w kilku napędach hamulcowych m.in. w KWK „Pokój”, KWK „Halemba-Wirek”, KWK „Janina”, KWK „Marcel”, KS „Bochnia”. Zastosowanie tworzyw sztucznych, jako materiału uszczelniającego, wydłuŜa czas pomiędzy kolejnymi wymianami standardowych uszczelnień skó- rzanych, co obniŜa koszty eksploatacyjne, jak teŜ ogra- nicza postój remontowy maszyny. UŜytkownicy pozy- tywnie wyraŜają się na temat zastosowanego nowego rozwiązania.

KOMAG opracowywał równieŜ liczne dokumentacje remontowe maszyn wyciągowych obejmujące swoim zakresem eksploatowane elementy części mechanicz- nej maszyn wyciągowych. Prace te bardzo często rea- lizowane są wspólnie z ich wykonawcą, firmą KORD sp. z o.o.

ZuŜyciu i konieczności regeneracji bardzo często ulegają elementy dźwigniowego układu przeniesień siłowych napędów hamulcowych w hamulcach pneu- matycznych. Dokumentacje oraz zakres remontów obejmują wymianę sworzni, regenerację połączeń swo- rzniowych i w wielu przypadkach ich modernizację polegającą na tulejowaniu przegubów.

Ciekawym zagadnieniem było wprowadzenie zmian w istniejącej konstrukcji linopędni maszyny wyciągowej 2L-6000/1000, zainstalowanej w szybie III KWK „Kru- piński” JSW S.A. polegających na odsztywnieniu kon- strukcji bębna pędnego, dzięki czemu uzyskano moŜli- wość podniesienia parametrów obciąŜenia (transporto- wanego ładunku) maszyny wyciągowej. Opracowanie dokumentacji remontowej, poparte wnikliwą analizą wytrzymałościową MES, dotychczasowej konstrukcji linopędni, pozwoliło, po uzyskaniu pozytywnej opinii atestacyjnej oraz dopuszczeniu zaproponowanej zmia- ny, na jej wdroŜenie (rys. 7, 8).

Zestawienie obciąŜeń i wartości napręŜeń maksymalnych linopędni podczas zerwania liny dla nowego układu

obciąŜeń i dla układu odsztywnionego

Tabela 1 Element linopędni NapręŜenia zredukowane

Płaszcz 459 MPa 119 MPa

Tarcza boczna 230 MPa 230 MPa

śebro 517 MPa 175 MPa

Zestawione w tabeli 1 wartości wskazują, Ŝe odsztywnienie konstrukcji linopędni w okolicach Ŝeber w istotny sposób obniŜyło wartości napręŜeń w przy- padku zaistnienia zdarzenia awaryjnego (zerwanie lin nośnych), schodząc do wartości poniŜej granicy plas- tyczności materiału. ObniŜenie poziomów napręŜeń uzyskano równieŜ w wyniku wprowadzonej zmiany w odniesieniu do warunków ruchowych, uzyskując na- pręŜenia w konstrukcji linopędni na poziomie 26 MPa, co gwarantuje trwałą wytrzymałość zmęczeniową lino- pędni.

Obecnie KOMAG prowadzi projekt badawczo-roz- wojowy, finansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkol- nictwa WyŜszego, realizowany wspólnie z Instytutem Techniki Cieplnej Wydziału InŜynierii Środowiska i Ener-getyki Politechniki Śląskiej oraz Instytutem Mechani- zacji Górnictwa Wydziału Górnictwa i Geologii Poli- techniki Śląskiej, mający na celu opracowanie nowej metody prognozowania zjawisk cieplnych zachodzą- cych w hamulcach tarczowych maszyn wyciągowych.

Przy wykorzystaniu mobilnego stanowiska badaw- czego do pomiarów temperatury tarcz hamulcowych, w trakcie hamowania bezpieczeństwa, prowadzone są na obiektach rzeczywistych pomiary (rys. 9), których wyniki posłuŜą do weryfikacji analiz numerycznych pro- wadzonych przy zastosowaniu specjalistycznego opro- gramowania.

a) element operacyjny zabudowany na stanowisku maszynisty b) elementy wykonawcze zabudowane w pobliŜu napędu hamulcowego

Rys.5. Urządzenie ZAZ-P a) demontaŜ napędu hamulcowego typu HOP-VI przed zabudową

nowych węzłów uszczelniających i badaniami stanowiskowymi

b) dotychczasowe skórzane uszczelnienia stosowane w napędzie typu HOP-VI

c) kształt nowego pierścienia uszczelniającego z two- rzywa sztucznego

Rys.6. Jednoosiowy pneumatyczno-obciąŜnikowy napęd hamulcowy typu HOP wielkość VI przeznaczony do maszyn wyciągowych

a) model 3D linopędni b) mapa napręŜeń w Ŝebrze linopędni przed remontem

Rys.7. Linopędnia 2L-6000

a) warunki ruchowe b) warunki awaryjne

Rys.8. Mapy napręŜeń w linopędni w odniesieniu do warunków ruchowych i awaryjnych

Rys.9. Ogólny widok wyposaŜenia stanowiska Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej dostosowany do pomiarów temperatury bieŜni hamulcowych na obiektach rzeczywistych

Rys.10. Przykład analizy rozkładu temperatury tarczy podczas hamowania

4. Podsumowanie

Zaprezentowane w artykule zagadnienia, to przy- kłady współpracy KOMAG-u z firmami z sektora MŚP, które znajdują bezpośrednie zastosowanie w zakła- dach górniczych.

Transfer wiedzy pomiędzy specjalistami KOMAG-u oraz współpracującymi firmami pozwala tworzyć nowo- czesne rozwiązania, unikalne na krajowym jak i euro- pejskim rynku.

Wspieranie projektów rozwiązań technicznych, ze środków budŜetowych przeznaczonych na rozwój, obniŜa koszty opracowania nowego rozwiązania i jego wdraŜanie, co zachęca MŚP do podejmowania nowych wyzwań. Efekty prac wdraŜane w maszynach wycią- gowych pozwalają podnieść ich niezawodność działa- nia, jak równieŜ bezpieczeństwo prowadzenia ruchu górniczymi wyciągami szybowymi.

Proponowane rozwiązania cieszą się uznaniem odbiorców, a niektóre z nich zostały wyróŜnione i na- grodzone przez ekspertów:

− „Zespół sterowania hamulców pneumatycznych maszyn wyciągowych (ZSHP) górniczych wyciągów szybowych” w Ogólnopolskim Konkursie Poprawy

Warunków Pracy organizowanym przez Minister- stwo Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej otrzy- mał „Nagrodę I Stopnia”, Warszawa 2003 r.,

− „Urządzenie ZAZ-P do awaryjnego zatrzymania maszyny wyciągowej wyposaŜonej w hamulce pneumatyczne” w Ogólnopolskim Konkursie Popra- wy Warunków Pracy organizowanym przez Mini- sterstwo Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej otrzymało „WyróŜnienie”, Warszawa 2006 r.

Literatura

1. Dokumentacje techniczne Instytutu Techniki Górniczej KOMAG.

*⁾ Fotografie i rysunki zaczerpnięte z materiałów archiwalnych: KOMAG-u Zakład BDW, OPA-ROW sp. z o.o., PPUH ELCAM sp. z o.o., PROEL sp.

z o.o., Instytutu Techniki Cieplnej Wydziału InŜy- nierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej.

Artykuł wpłynął do redakcji we wrześniu 2010 r.

Recenzent: prof.dr hab.inŜ. Adam Klich

Dr inŜ. Leszek KOWAL Dr inŜ. Krzysztof TUREWICZ Mgr inŜ. Piotr HELMRICH Mgr inŜ. Karol NYGA

Instytut Techniki Górniczej KOMAG

Doskonalenie konstrukcji maszyn wyciągowych