Тепловизионный контроль

Многоцелевое использование тепловизионных изображений в горнодобывающей промышленности

ИНФРАКРАСНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ МОГУТ СЛУЖИТЬ ОСНОВНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ МОНИТОРИНГА НА КАЖДОМ ЭТАПЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

КРАТКАЯ СПРАВКА

В отрасли, где неблагоприятные погодные условия и условия окружающей среды являются нормой для сотен тысяч рабочих, тепловизионные изображения зарекомендовали себя как надежный инструмент, помогающий ограничить незапланированные простои, повысить безопасность на рабочем месте и в ходе технологического процесса, а также сэкономить миллионы рублей. В настоящей записке о применении исследуется значение интеграции тепловизоров в мониторинг условий технологического процесса (под процессом понимается извлечение полезных ископаемых из руды) и программы профилактического технического обслуживания электрических и механических систем при добыче полезных ископаемых. В записке также затрагивается вопрос новых возможностей применения, которые становятся все более популярными в горнодобывающей промышленности.

Стоимость простоя

Доходный потенциал шахты напрямую коррелирует с ее производительностью, которая определяется тем, насколько хорошо функционируют все системы без неожиданных перерывов в работе. Например, объем добычи по проекту «Золотой слиток» и будущему руднику оценивается в 62 800 унций золота в год. Если разделить на 365 рабочих дней в году, получим чуть более 172 унции в день и 7,17 унции в час. Если золото имеет цену 1200 долларов за унцию, то почасовая выручка, потерянная из-за простоя, составляет 8628 долларов. При таких темпах работы шахте требуется меньше недели, чтобы потерять миллион долларов. Некоторые шахты производят меньше, а некоторые – гораздо больше, и этот пример даже не учитывает увеличения эксплуатационных расходов, которые также могут возникнуть в результате останова.

Износостойкость оборудования и его техническое обслуживание в значительной степени влияют на эксплуатационные расходы шахты. Большая часть оборудования изготовлена на заказ, и это оборудование настолько специализировано, что его замена стоит непомерно дорого. И при цене до миллионов долларов за транспортное средство горнодобывающие компании вынуждены как можно более эффективно использовать свои самосвалы, экскаваторы и выщелачивающее оборудование.

Проблемы профилактического технического обслуживания в горнодобывающей промышленности

Чтобы избежать катастрофических простоев или потери оборудования, а также снизить страховые взносы и повысить безопасность работников, горнодобывающие компании внедряют комплексные программы профилактического технического обслуживания, обеспечивающие бесперебойное питание и непрерывное функционирование. От объема работ зависит размер групп, которые управляют программами. Но учитывая сложность электрических и механических систем, используемых для горнодобывающих работ, этим группам требуются знаний и подготовка по горному оборудованию, транспорту и электротехнике. Хотя обычно горнодобывающие компании передают некоторые задачи на аутсорсинг, экономически более выгодно осуществлять мониторинг и ремонт своими силами. Независимо от того, кто выполняет

работы по профилактическому техническому обслуживанию, горнодобывающая промышленность имеет некоторые уникальные проблемы, стоящие на пути к успешному результату, в том числе:

• Условия окружающей среды: независимо от того, связано ли это с работой в ночное время, под землей, в экстремально жарких, холодных или влажных условиях, большинство шахт ставит множество уникальных задач, требующих круглосуточного мониторинга и технического обслуживания оборудования.

• Пыль: добыча полезных ископаемых, по своей природе, является грязной работой.

Но в некоторых шахтах условия хуже, чем в других. Например, подземные угольные шахты имеют гораздо больше проблем с пылью, чем открытые медные или золотые рудники.

• Переход на цифровые технологии: горнодобывающая промышленность осознает преимущества оцифровки операций. Как и в любой другой отрасли, более быстрый доступ к данным повышает экономическую эффективность и производительность. Шахты нуждаются в цифровых решениях для мониторинга, которые выдают информацию, позволяющую принимать решения в режиме реального времени, что в результате помогает получить более быструю отдачу от инвестиций.

Проблемы профилактического технического обслуживания в горнодобывающей промышленности

• Пыль: добыча полезных ископаемых, по своей природе, является грязной работой.

Рисунок 1. Регулятор напряжения в состоянии близком к выходу из строя на подстанции рудника

Электроэнергия распределяется по всему участку добычи, начиная от подстанций, проходя по высоковольтным линиям электропередачи, затем к передвижным подстанциям и далее через трансформаторы. На рис. 1 показано тепловизионное изображение клеммы регулятора напряжения на подстанции, состояние которой очень близко к отказу. Эта подстанция обеспечивала электропитание важных производственных участков, и если бы она вышла из строя и вызвала незапланированное отключение, потерянный доход мог бы достичь миллионов долларов.

Опять же, как показано на рис. 2, во время проверки, выполняемой по договору на другом руднике, Фостведт обнаружил клемму замыкателя 480 В в щите управления электродвигателями, которая была близка к отказу. Этот щит управления электродвигателями обеспечивал питание электродвигателя с частотно-регулируемым приводом, неожиданный отказ которого мог привести к потере доходов от переработки до 100 тыс. долларов.

Рисунок 2. Клемма замыкателя в состоянии близком к отказу, от которой питается промышленный электродвигатель с частотно-регулируемым приводом

Механическая часть

По данным корпорации Gates, незапланированные простои на участке добычи приводят к производственным потерям до 180 000 долларов в результате одной аварии. Одним из самых дорогих видов оборудования, которое может привести к таким потерям, является канатный экскаватор. Канатный экскаватор – это ключевой элемент любого горнодобывающего предприятия. Если он неожиданно выходит из строя, последствия этого отражаются на всем процессе горнорудного производства. На большинстве участков добычи не всегда есть в наличии запасные детали для экскаватора. В зависимости от года выпуска и срока службы экскаватора, эта деталь может даже уже не производиться.

Время простоя может растянуться на несколько дней, поэтому регулярное плановое техническое обслуживание, включая ИК, так важно. Как правило, одна 12-часовая смена в месяц отводится для проведения профилактического технического обслуживания. Такие проблемы, как перегрев цилиндров стрелы (рис. 3), который можно обнаружить во время регулярного планового технического обслуживания до возникновения неисправности, позволяют оценить разницу между ремонтом в течение 12-часовой смены и потерей 180 000 долларов в час при производстве и покупке нового электрического канатного экскаватора 7200 В, который будет стоить несколько миллионов долларов.

Рисунок 3. Левый цилиндр стрелы на этом канатном экскаваторе начинает нагреваться из-за отсутствия смазки

Другие возможности применения в горнодобывающей промышленности

Применение тепловизионных изображений в горнодобывающей промышленности выходит за рамки профилактического технического обслуживания электрического и механического оборудования. В зависимости от вида рудника также возможны следующие варианты применения:

Мониторинг состояния: стационарные и устанавливаемые на транспортном средстве тепловизионные камеры предоставляют изображения и данные в режиме реального времени на центральную станцию мониторинга, которая отслеживает все от температурных перепадов до электрических шкафов и коммутационной аппаратуры. В шахтах, осуществляющих оцифровку операций, данные из этих изображений можно проанализировать в динамике, чтобы более точно предсказать отказ, запланировать более короткие периоды технического обслуживания и свести к минимуму время простоя производства.
Надежность: размеры, доступность и безопасность – это факторы, которые делают ручное патрулирование периметров участка добычи непростой задачей. С помощью настроек панорамирования, наклона и масштабирования тепловизионных и цветных камер с высоким разрешением в сочетании с современными облачными сетями, программным обеспечением и аналитическими программами командный центр шахты может контролировать весь объект из одного места.
Безопасность: контролируя целостность стен шахты с помощью тепловизионного изображения, горнодобывающие компании имеют больше данных о стабильности, на которые можно ссылаться при принятии решения о том, безопасно ли отправлять рабочих в шахту.
ИК-окна: многие горнодобывающие предприятия заказывают новое оборудование с ИКокнами, чтобы сделать тепловизионные проверки более безопасными и простыми, особенно для электрооборудования. Многие шахты также проводят модернизацию более старого оборудования, также устанавливая ИК-окна.
Беспилотные летательные аппараты: беспилотный воздушный мониторинг обеспечивает всесторонний обзор невидимых тепловых перепадов в системах электропередачи с воздуха и для пустот шахты.

Помощь шахтам в поддержании производительности и безопасности

На участках добычи полезных ископаемых требуется прочное оборудование. Даже если тепловизионные камеры позволяют видеть сквозь пыль, накопление пыли на объективе может вывести камеру из строя. Специалисты по внедрению систем FLIR, таких как инфракрасные системы, используют системы постоянной очистки воздуха для сдувания пыли с объективов стационарных ИК-камер. Если говорить о переносных ИК-камерах, термографисты часто проводят осмотры с использованием камер в герметичных прозрачных пластиковых пакетах.

Независимо от того, что требуется для выполнения этой работы, горнодобывающая промышленность приняла тепловизионные изображения в качестве надежного инструмента профилактического технического обслуживания. Фостведт сказал: «Инфракрасные изображения – это важный инструмент для мониторинга трансформаторов, питающих системы полива, холодильные системы, технологические установки, щиты управления двигателями и подстанции, наземные и подземные».

Построение тепловизионных изображений – это технология, позволяющая различать состояния объектов, которая помогает горнодобывающим компаниям делать то, что им нужно для достижения успеха: они должны двигаться по рудной жиле независимо от того, куда она идет, и они никогда не знают, куда их может привести буровая проба.