Роторный стреловой реклаймер: ковшовый гигант

В этой статье я расскажу, из каких основных узлов состоит роторный реклаймер, какие бывают разновидности, как он работает с разными методами укладки штабеля, какие есть режимы разбора и, самое главное, где эти гиганты трудятся по всему миру — от чилийских медных рудников до австралийских портов и европейских карьеров.

Из чего состоит роторный реклаймер (основные узлы)

Перечень основных узлов (на фото обозначены цифрами):

1. Кабина оператора — расположена так, чтобы обеспечить максимальный обзор рабочей зоны. Оснащена кондиционером, креслом-пультом, мониторами систем видеонаблюдения и лазерных датчиков. Иногда кабина расположена на конце стрелы и имеет интересный механизм поддержания горизонтального положения. Гидроцилиндр под кабиной поднимает её или опускает в зависимости от угла наклона самой стрелы. Таким образом, оператор всегда в комфортном положении, а не наклоняется или поднимается вместе с углом наклона стрелы.

2. Ковшовое колесо (ротор) — сердце машины. Колесо состоит из центральной ступицы, спиц или диска, а также ковшей, закреплённых по окружности. Ковши могут быть литыми или сварными, с режущими кромками из износостойкой стали. Количество ковшей — от 8 до 18 и более. Диаметр колеса может достигать 13–15 метров. По конструкции роторного колеса я расскажу подробнее в следующих постах.

3. Привод ротора — обеспечивает вращение ковшового колеса. Может быть электромеханическим (электродвигатель + редуктор) или гидравлическим. На крупных машинах мощность привода достигает 1000 кВт и более. Современные решения — планетарные редукторы с высоким сервис-фактором. Привод оснащается муфтами ограничения крутящего момента для защиты от перегрузок.

4. Стреловой конвейер — ленточный конвейер, расположенный внутри стрелы. Принимает материал от ковшового колеса и транспортирует его к разгрузочному узлу.

5. Стрела — несущая конструкция, на конце которой установлено ковшовое колесо. Внутри стрелы проходит стреловой конвейер. Стрела шарнирно крепится к поворотной платформе и может подниматься и опускаться с помощью гидроцилиндров или канатных лебёдок. Диапазон подъёма стрелы обычно составляет от –5° до +15–20°, а для транспортного положения — до +65°. Длина стрелы на крупных машинах может достигать 60 метров, в моей картотеке это максимум.

6. Опорно-поворотная платформа — обеспечивает вращение стрелы в горизонтальной плоскости (слевинг). Диапазон поворота обычно составляет ±100–120 градусов относительно оси пути. В её основе лежит опорно-поворотный круг (slew bearing) — подшипник огромного диаметра (до 4–5 метров), на который опирается вся платформа. Он воспринимает осевые, радиальные и моментные нагрузки и требует регулярной смазки, контроля затяжки болтов и прочего обслуживания. При проектировании учитывают угол поворота, чтобы в дальнейшем рассчитать тележки передвижения и нагрузку на них в режимах работы.

7. Ходовые тележки — обеспечивают передвижение машины по рельсам вдоль склада. Тележки имеют специальную конструкцию маятникового типа. Приводы — частотно-регулируемые (VVVF), обеспечивающие плавный пуск и остановку.

8. Кабельный барабан — подаёт питание и управление на движущуюся машину. В современных конструкциях используются моноконусные барабаны с гибридными кабелями, объединяющими силовые и контрольные линии, а также оптоволоконную связь или промышленную сеть.

9. Система управления (PLC) — построена на промышленных контроллерах с поддержкой сетей Ethernet, Profibus или иных. Включает лазерные датчики высоты штабеля и системы видеонаблюдения. Иногда используются датчики типа LiDAR для онлайн-сканирования объёмов запасов, и на основе этого строится алгоритм разбора штабелей.

10. Противовес — расположен в хвостовой части поворотной платформы, за осью вращения. Балансирует вес стрелы с ковшовым колесом, снижая нагрузку на опорно-поворотный круг и приводы поворота. Выполняется в виде чугунных или бетонных блоков, набранных в съёмную конструкцию. В современных машинах противовес может быть секционным — это позволяет регулировать балансировку при изменении длины стрелы или установке дополнительного оборудования.

Разновидности стреловых роторных реклаймеров

Портовая инфраструктура по перевалке угля не обходится без роторных машин и стакеров. Китай, переваливающий около 50% мирового оборота угля, является крупнейшим производителем данного типа оборудования. Роторные стакеры и реклаймеры нашли применение на металлургических заводах, где они работают с железорудными концентратами, рудами и другими материалами разных фракций.

Рама с пантографом на гидроцилиндрах

Современные конструкции оснащены сложной рамой типа пантографа, где угол наклона стрелы регулируется с помощью гидравлических цилиндров. Такая конструкция легче, но более сложна с технической точки зрения. Гидроцилиндры обеспечивают плавное и точное позиционирование стрелы, что особенно важно при работе с разными материалами. Такая конструкция еще имеет название С-образной, по схожести формы основной поворотной рамы. На картинке выше виден один гидроцилиндр, который выдвигаясь делает всю конструкцию подвижной и угол стрелы изменяется. Мы как правило проектируем системы на двух гидроцилиндрах, чтобы обеспечить гарантированный резерв и работоспособность, а рассчитываем так, что один цилиндр может работать со всей конструкцией один. Так как правило и происходит один в резерве всегда.

На гусеничном ходу

Такая конструкция имеет высокий уровень мобильности, удобна для ремонта и не привязана к каркасу здания. Имеет собственный отвальный конвейер, который может грузить как на конвейер, так и в автотранспорт. Это идеальное решение для складов, где невозможно или нецелесообразно прокладывать рельсовые пути. Однажды мы решали такой машиной одну задачу, где предполагалось обрабатывать два технологических узла одним рекламйером на гусеничном ходу. Самовольные вагоны приезжали и разгружались прямо под повышенный путь, реклаймер забирал этот материал и подавал через систему конвейеров на склад хранения, а потом уже когда начинался сезон работы технологии, реклаймер переезжал на склад хранения материала и работал уже на подачу в технологию. В Китае такие машины очень много используются в перевалке просто земли или песка, они высокопроизводительней погрузчиков фронтальных, также мобильны, и могут работать напрямую с мягким грунтом, а стоимость их очень привлекательная даже в разрезе работы с нерудными материалами, также такое оборудование можно сдавать в лизинг, что и делают наши азиатские коллеги.

На пневматическом ходу

Редчайшая фотография, она у меня кстати единственная в своём роде, больше я не на просторах интернета, не в каталогах, не встречал, единственная фото из старой старой книги и то там этот проект речного угольного порта был описан очень скудно совсем на один абзац. Собственно так и написано, мобильный роторный реклаймер на пневматических колесах осуществляет разбор штабеля с последующей перегрузкой на конвейер перегружатель, далее уголь попадает на судопогрузочную машину. Но я его как тип всё же записываю в свою картотеку)))) Кстати он у них раньше назывался безрельсовый)) Я очень люблю такие редкие машины, отдельно даже пост напишу про него, нашел немножко информации в закромах американских интернетов)))

Качающийся тип стрелы

Классическая схема роторных машин предполагает передвижение по рельсовому пути. Главной конструктивной особенностью является стрела выполненая в монолитной конструкции с противовесами, а подъем и опускание стрелы осуществляются с помощью гидроцилиндров. Это наиболее надёжное и проверенное десятилетиями решение для накопительных складов средней и большой ёмкости.

Стрела с лебедочной системой

Регулировка угла наклона стрелы осуществляется с помощью лебёдочного механизма. Это решение считается устаревшим из-за сложности технического контроля за тросами во время эксплуатации. Тем не менее, на многих старых машинах такая система до сих пор работает, и при грамотном обслуживании она может быть вполне надёжной. А мне кажется розовый веселый цвет))) почему не красят в него? Спасибо нейронке, показала каким веселым он может быть в розовом цвете))))) Как нибудь уговорю клиента на такой цвет)

Роторные реклаймеры и методы разбора штабеля

Ранее я уже разбирал отдельно «Методы укладки» и «Методы разбора» штабелей. Сейчас же коротко расскажу, с какими методами работает роторный реклаймер. Он, как и скребковый, может работать только с определёнными режимами разбора. Собственно, эти методы и сформировались, отталкиваясь от его конструкции.

Боковое срезание (Side Cutting)

Это метод разбора в современных складах больше для скребковых реклаймеров таких типов как боковой и портальный (полупортальный кратцер-кран), но в довольно старых проектах я встречал боковые реклаймеры с роторным колесом, которые называются траншейные реклаймеры. Они осуществляли разбор штабеля именно методом бокового срезания, передвигаясь вдоль штабеля. Такие машины я долго думал, куда отнести по своей системе классификации технологий, и отнёс их всё же к боковым. Также необходимо заметить, что машина изначально проектируется именно под какой-то из методов работы по разбору штабеля, и это влияет на её конструкцию. И если неправильно проработана технология работы со штабелем, результат может быть очень плохим. Я встречал проекты, где машины «гребли воздух» и не выходили на производительность.

Длинные террасы (Long Travel Terracing)

Этот метод также называют террасированием. Штабель разбирается слоями (террасами). Реклаймер срезает один слой по всей длине штабеля на фиксированной высоте, затем опускается на следующий уровень. Плюсы: простота автоматизации, понятная геометрия, большая скорость работы. Минусы: остаются ступеньки, материал может осыпаться.

Шаг пилигрима (Pilgrim Step) и Вальс-шаг (Waltz Step)

Шаг пилигрима — это усовершенствованное террасирование с перекрытием уступов. Каждый следующий уступ начинается раньше, чем заканчивается предыдущий, что обеспечивает устойчивость откоса, хорошее усреднение и высокую производительность. Вальс-шаг — это вариация шага пилигрима, при которой делается 2–4 коротких поворотных прохода, а затем один полный проход. Это позволяет эффективнее использовать ковшовое колесо, сокращая холостые ходы.

Торцевой забор (Face Reclaiming)

Как правило в современных складах это прерогатива роторных или скребковых мостовых реклаймеров, а также реклаймеров барабанного типа. Но в старых проектах встречаются и машины с роторным колесом, об одном австралийском проекте я уже писал, а тот реклаймер что изображен на фото имеет как раз стрессовую конструкцию да еще и на роторном колесе установлена борона. Такая конструкция очень старая и вы знаете я люблю находить такие экспонаты, кстати эта фото была черно белой в старой книге и помощью нейросетей я её смог раскрасить и сюда вставить для наглядности конструкции.

Часто задаваемые вопросы о роторных реклаймерах (FAQ)

1. Для каких материалов подходит роторный реклаймер?
Роторные реклаймеры применяются для угля, железной руды, известняка, мергеля, медных руд. Для минеральных удобрений они не используются.

2. Чем отличается роторный реклаймер от скребкового?
Роторный активно режет штабель ковшовым колесом и подходит для крупной фракции (до 300 мм) и слежавшихся материалов. Скребковый аккуратно сгребает материал и лучше подходит для мелких (до 50–100 мм) и липких грузов.

3. Как часто нужно обслуживать опорно-поворотный круг?
Смазка опорно-поворотного круга должна производиться ежедневно (автоматической системой). Затяжку болтов и контроль износа необходимо проверять каждые 6–12 месяцев.

4. Какой режим разбора обеспечивает лучшее усреднение?
Наилучшее усреднение даёт метод «Шаг пилигрима», особенно в сочетании с укладкой штабеля методом «Валки» (Windrow).

Модернизация и запчасти

Ко мне часто обращаются с вопросом о модернизации и изготовлении запасных частей, а также с просьбой оценить состояние машины. Со временем любое оборудование стареет, но роторный реклаймер можно модернизировать, продлив его жизнь на 15–20 лет в зависимости от износа основных конструкций и усталости металла.

Наиболее частые обновления на старых реклаймерах: замена опорно-поворотного круга; замена привода ротора на современный планетарный редуктор; установка частотно-регулируемых приводов для хода и поворота; замена кабины оператора на современную с HMI-интерфейсом; установка систем видеонаблюдения и лазерных датчиков высоты штабеля; обновление PLC и SCADA.

Оригинальные запасные части для старых роторных реклаймеров, как правило, уже не доступны, а детальные чертежи очень редко есть у заказчика. Особенно это касается ковшей, редукторов, опорных кругов и зубчатых венцов. Поэтому мы используем ручные 3D-сканеры с метками, которые могут сканировать объекты с точностью до 20 микрон и входят в Росреестр как измерительный инструмент. После сканирования мы воспроизводим конструкторскую документацию в 3D и моделируем процесс. Такой подход показал высокую скорость решения задач, а клиент получает цифровую копию запасных частей и полный пакет документации для дальнейших заказов, не привязываясь к одному поставщику.

Места применения (обзор проектов)

В рубрике «Новости и проекты» я пишу про мировые проекты. Почему про мировые? Потому что они открыто освещены в интернете. Я могу взять их, проанализировать с точки зрения своей экспертизы и поделиться с вами выводами.

В России тоже много роторных реклаймеров. И проекты там очень интересные. Но я не могу о них рассказывать без согласия компаний, где они установлены. Так устроено законодательство. Мы узнаём про наши проекты, только если сама компания захотела о них рассказать. Перепост я тоже не имею права делать, как и кто-то другой перепостить меня — так работает закон об авторских правах.

Но если у вас есть возможность или право предоставить мне информацию о вашем предприятии или проекте, я обязательно расскажу о нём в блоге. Обращайтесь.

Показывая известные проекты из других стран, можно наглядно увидеть технические решения и их характеристики. В любом случае каждая такая машина проектируется индивидуально под конкретный карьер, склад и материал.

Вот несколько проектов, где на складе используют роторный стреловой реклаймер:

1. Австрия, карьер Эрцберг — роторный реклаймер производительностью 1100 т/ч работает при температурах от –30°C до +40°C. Ковшовое колесо диаметром 9 метров, 12 ковшей.

2. Чили, комплекс кучного выщелачивания — роторный реклаймер производительностью 3500 т/ч по оксиду меди и 4000 т/ч по выщелоченной медной руде.

3. Snim, Мавритания — железная руда и окатыши. Производительность забора 3700 т/ч, длина стрелы 40 метров.

4. BHP, Австралия — железная руда. Производительность забора 15 000 т/ч, длина стрелы 60 метров.

5. Мууга, Эстония — уголь. Производительность забора 2200 т/ч, длина стрелы 55 метров.

6. Индия, порт Мундра — роторный стакер-реклайнер производительностью 10 000 т/ч по укладке и 10 000 т/ч по забору. Длина стрелы 60 метров, ширина ленты 2500 мм, ковшовое колесо диаметром 11 метров с 10 ковшами объёмом 3850 литров каждый.

Подытожим

Роторный реклаймер — это высокопроизводительная, сложная, но надёжная машина, которая десятилетиями остаётся основным инструментом для забора сыпучих материалов на крупных складах. Он требует грамотного обслуживания, но при правильной эксплуатации окупает себя за счёт производительности и долговечности.

Современные системы управления на базе PLC с лазерным позиционированием позволяют перевести работу реклаймера в полностью автоматический режим. Мировые проекты — от угольных терминалов Эстонии до железорудных терминалов Австралии и медных рудников Чили — доказывают: роторный реклаймер остаётся высокопроизводительным королём портовой перевалки и накопительных складов при карьерах и производствах.