Energetikai racionalizáció a Tesbu-Kavics Kft. bányaüzemében. Diplomamunka

Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék

Energetikai racionalizáció a Tesbu-Kavics Kft. bányaüzemében

Diplomamunka

Módra Bálint Ferenc Bánya- és geotechnika mérnök hallgató

Témavezető: Dr. Ladányi Gábor

Miskolc, 2014. május 9.

DIPLOMATERV FELADAT Módra Bálint szigorló bánya- és geotechnikai mérnök MSc. hallgató részére A diplomamunka címe: Energetikai racionalizáció a Tesbu-Kavics Kft. bányaüzemében A Jelölt feladata: A Délegyháza és Bugyi települések közigazgatási területén működő Tesbu-Kavics Kft. bányaüzemében használt szállítási rendszer energetikai racionalizálása. A diplomamunkájában dolgozza ki részletesen a következőket: 1. Mutassa be a Tesbu-Kavics Kft. által üzemeltetett kavics bányát, térjen ki a művelési technológiára, ismertesse a szállításnál használt berendezéseket. 2. Gazdaságossági szempontból vizsgálja meg a bánya termelési, osztályozási és szállítási rendszerét. 3. Tervezzen egy, a bánya jelenlegi szállítási rendszerét kiváltó gumihevederes szállítószalag rendszert. Számítás után adja meg az egyes szalagpályák legfontosabb paramétereit. (A pálya geometriai adatai, mozgatási teljesítmény, heveder szélesség és típus stb.) 4. Végezzen gazdaságossági összehasonlítást a jelenlegi és a tervezett szállító rendszerrel történő üzemvitel esetére. Külső konzulense:

Macsek Lajos, ügyvezető, Tesbu-Kavics Kft.

Egyetemi konzulense:

Dr. Ladányi Gábor, egyetemi docens Bányászati és Geotechnikai Intézet

A diplomaterv beadásának határideje: 2014. május 9.

Miskolc, 2013. szeptember 28. Dr. Molnár József intézetigazgató, egyetemi docens

Eredetiségi Nyilatkozat Alulírott Módra Bálint Ferenc, a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának hallgatója büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és aláírásommal igazolom, hogy ezt a diplomatervet meg nem engedett segítség nélkül, saját magam készítettem, és a diplomatervben csak az irodalomjegyzékben felsorolt forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, melyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával megjelöltem.

Miskolc, 2014. május 9.

................................................... hallgató aláírása

MISKOLCI EGYETEM Bányászati és Geotechnikai Intézet INTÉZETI IGAZOLÓ LAP DIPLOMAMUNKA ÉS SZAKDOLGOZAT BENYÚJTÁSÁHOZ A hallgató neve: Módra Bálint Ferenc

Neptun-kódja: FYI2OR

Első konzultáció, az utolsó előtti tanulmányi félév szorgalmi időszakában a második hónap utolsó munkanapjáig: a téma elfogadása, tájékoztatás a rendelkezésre álló forrásokról. A diplomamunka/szakdolgozat témája: Energetikai racionalizáció a Tesbu-Kavics Kft. bányaüzemében Az egyetemi konzulens(ek) neve, beosztása, tanszéke: Dr. Ladányi Gábor, egyetemi docens, Geotechnikai Berendezések Tanszék A jelölt köteles a témát az első konzultáció határidejéig a tanszéki adminisztrációban nyilvántartásba vétetni. A jelölt által javasolt témát elfogadom: Miskolc, ………………………

A jelölt által javasolt témát jóváhagyom: Miskolc, ……………………… konzulens

intézetigazgató

Második konzultáció, az utolsó előtti tanulmányi félév szorgalmi időszakában a harmadik hónap utolsó munkanapjáig: a feldolgozott források, valamint a diplomamunka/szakdolgozat vázlatának bemutatása, címének véglegesítése. A diplomamunka/szakdolgozat címe: Energetikai racionalizáció a Tesbu-Kavics Kft. bányaüzemében Miskolc, ………………………….…… konzulens Harmadik konzultáció, az utolsó előtti tanulmányi félév vizsgaidőszakának utolsó napjáig: a forrásokat feldolgozó fejezet kéziratának beadása, a feladatkiírás szövegének véglegesítése: Miskolc, ………………………….……

konzulens

Negyedik konzultáció, az utolsó tanulmányi félév szorgalmi időszak második hónap utolsó munkanapjáig: a kész szöveg kéziratának beadása első változatban: Miskolc, ………………………….……

konzulens

Ötödik konzultáció, a beadási határidő előtt legalább öt munkanappal: a kész munka bemutatása abban a formában, ahogy a jelölt be kívánja adni: Miskolc, ………………………….……

konzulens

A diplomamunkát/szakdolgozatot formai szempontból beadhatónak ítélem: Miskolc, ………………………….…… konzulens

1

TARTALOMJEGYZÉK

1.

Bevezetés………………………………………………………………………

1.

2.

A bányaüzem bemutatása………………………………………….................

2.

2.1.

A kavicsbányászat története………………………………………….

2.

2.2.

Létesítés előzményei…………………………………………………..

4.

2.3.

Földrajzi és vízföldrajzi jellemzők…………………………………...

5.

A bányászati tevékenység technológiája, folyamata………………………..

6.

3.1.

A kavics kitermelés folyamata……………………………………….

6.

3.2.

A kavics szállítása előkészítése……………………………………….

7.

Technológiai folyamatok gazdaságossági vizsgálata………………………..

10.

4.1.

A Tesbu-Kavics Kft. üzleti viszonyai………………………………...

10.

4.2

Alkalmazott technológia gazdaságossági vizsgálata………………... 11.

3.

4.

Szállítószalag pálya méretezése………………………………………………

14.

5.1.

A szalagpálya elvi elrendezése………………………………………..

14.

5.2.

A szalagpálya előméretezése………………………………………….

15.

5.3.

Az I. pályaszakasz méretezése………………………………………..

17.

5.4.

A II. pályaszakasz méretezése………………………………………..

25.

5.5.

A III. pályaszakasz méretezése………………………………………

32.

5.6

Egyéb berendezések kiválasztása…………………………………….

40.

6.

Szalagpálya gazdaságossági vizsgálata………………………………………

42.

7.

Műszaki leírás…………………………………………………………………

44.

8.

Összegzés………………………………………………………………………

46.

9.

Summary………………………………………………………………………

47.

10. Irodalomjegyzék………………………………………………………………

50.

11. Táblázatok jegyzéke…………………………………………………………..

51.

12. Mellékletek…………………………………………………………………….

58.

5.

2

1. Bevezetés: Diplomamunkám a Bugyi és Délegyháza települések közigazgatási területén működő Tesbu-Kavics Kft. bányaüzemének energetikai racionalizálásáról készült. A

jelenlegi

hazai

nehéz

gazdasági

körülmények,

magas

energia

árak, kereslet visszaesés, nyomott építőanyag árak mellett, úgy gondolom rendkívül, fontos feladat minden, ezen területen dolgozó mérnök számára, hogy üzemének energia felhasználását csökkentse, valamint az alkalmazott berendezések hatékonyságát növelje. Ez manapság létkérdés. Néhány gondolat, mit is értek energetikai racionalizálás alatt: az értékesítendő végtermék előállítása a lehető legkevesebb energia hordozó és élőmunka felhasználásával, a legkisebb beruházási és karbantartási költséggel a legkevesebb nyersanyag veszteséggel. Ennek érdekében elvégzendő feladatok: - közvetlen veszteségek feltárása, - technológiák optimalizálása - alacsony hatásfokú fogyasztók kiváltása - üresjáratok (meddő teljesítmények) megszüntetése - energia költségek abszolút, vagy relatív mértékének csökkentése; - energiahordozók lehető legalacsonyabb áron történő beszerzése

Diplomamunkámban

ezen

főszempontok

szerint

fogom

megvizsgálni

az

energetikailag „kritikus” kérdéseket és a feltárt problémák megoldására teszek javaslatot az általam választott kavicsbányaüzem technológiájában.

3

2. A bányaüzem bemutatása

2.1 Kavicsbányászat története: A XIX. sz. közepe táján, illetve a század második felében kezdett a tégla, a vas és a beton teret hódítani az építkezéseken, s ezzel indult meg a kavics felhasználása az építőiparban. A nagyobb arányúnak mondható kavicstermelés az 1880-as években alakult ki a Lábatlani Cementgyár telepítésével egy időben. A kavicstermelés zöme ekkor a dunai mederkotrásokból

származott.

Jelentős

üzem

volt

az

1917-ben

létrehozott

Mezőnyékládházai Kavicsbánya Vállalat. Főszezonban naponta 80 vagon homokos kavicsot termelt. Délegyházán 1920-ban kezdődött az ipari jellegű kavicsbányászat. Az 1920-as években további bányák kezdték meg a működésüket Adony, Gyékényes, Hegyeshalom, Ártánd területén. A kavicstermelés a Dunából és a kavicsbánya-tavakból a talajvízszint alatt a kezdetektől fogva kotrógépekkel történt, de a munka nagyobbik részét jelentő száraz termelés kézi erővel folyt, a szállítást kubikos talicskával végezték. A napi termelés 10–12 órás munkaidő mellett 14–20 m3 volt fejenként.

1. ábra Új lakásépítések alakulása (1960-2011) [1]

1938 után a háborús konjunktúra miatt megnőtt a kavics iránti kereslet. Nyékládházán pl. 3 kotrógép és 50-80 munkás termelte a kavicsot. A háború után az újjáépítés követelte a nagyobb termelést. 1948-50 között államosították a bányákat. 1949ben az állami bányák termelése 3-400 em3 volt, 1952-ben már elérte a 2 Mm3-t. Ebben az évben indult egy országos kavicsvagyon felmérés.

4

1954-ben országos nagyvállalat alakult a kavicstermelésre, az ÉM 1. számú Kavicstermelő Vállalat. Eszközei elavult, régi kotrók, 5-6 m-es maximális kotrási mélységgel. 1960-tól indul egy korszerűsítési folyamat. Az elhagyott bányatavakat tovább kotorták, korszerű, nagyobb mélységtartományokban működő úszókotrókat alkalmaztak. Szállítás

úszópontonos

szalagszállítással,

majd

önkirakós

uszályokkal

történt.

Minőségjavítás céljából osztályozó művek települnek, mintavizsgáló laboratóriumokat hoznak létre. 1980-ban 313 termelőhelyen 20-21 Mm3 (kb. 45 Mt) kavicsot termelnek. Kétharmadából beton készül. 1978 után a kavicstermelés fokozatosan visszaesett, 1990-re kb. 28 Mt-ra. A mélypont csak ezután következett a 90-es évek elején a rendszerváltozáshoz kapcsolódó recesszió idején, a beruházások szinte teljes megszűnésével egy időben következik be, alig éri el a 14 Mt-t. A 60-70-es évek nagy lakás és útépítési akciói a 70-es évek közepére kifulladtak, fokozatos visszaesés következett be. Természetesen nem csökkent a korábbi rendkívül alacsony szintre a termelés, mert közben az építőipar, a betonelem-gyártás, és egyéb ipari felhasználás szintje is növekedett, s ez közel állandó keresleti szintet biztosít. Az 1990-es évek elején megtörtént a kavicsbányák privatizációja. A bányák termelése, mint említettük, a beruházási kedv alakulása szerint változik. Jelentősebb igény az autópálya-építések körzetében jelentkezik. A bányák egy részét egyre korszerűbb termelő és előkészítő berendezésekkel szerelik fel. Ezzel párhuzamosan megjelennek a kis kavics- és homokbányák, amelyek vagy új alapításúak, vagy régi bányák termelésének felújítását jelentik.[2] A

2000

utáni

meredek

emelkedés

egyértelműen

az

autópálya-építések

következménye. Ez az emelkedés közel egy évtizedig tapasztalható volt egészen a 2008-as gazdasági válság bekövetkezéséig mely során az építőipar teljesítő képessége az 1990-es szint alá esett vissza nehéz helyzetbe sodorva ezzel a bányavállalkozókat. Ez a visszaesés még ma is tapasztalható a lakásépítések és az állami beruházások nagyon alacsony száma miatt. Ebben a nehéz helyzetben mindenki számára érthető dolog hogy erőforrásainkkal még jobban kell gazdálkodnunk. A vállalkozókat a visszaeső kereslet és az eladási árak csökkenése mellett az input alapanyag (gázolaj stb.) árak növekedése is sújtja. Jól látható hogy a gázolaj ára közel 30 %-kal emelkedett 2007 óta ezzel egyre nagyobb kihívások elé állítva a vállalkozókat.

5

500 450 400 [Ft] 350 300 250 200 2008.01

2009.01

2010.01

2011.01

2012.01

2013.01

[Év]

2. ábra Gázolaj árának alakulása (2008-2013)[3]

2.2. Létesítés előzményei Az általam választott cég a Tesbu-Kavics Kft. a Bugyi község külterületén elhelyezkedő „Bugyi VI –kavics” védnévű bányatelek tulajdonosa. A bányatelek nagysága 183,13 ha, a bánya fedőlapja 105,0 mBf alaplapja 82,3 mBf,. A bánya műszaki üzemi terve szerint 200.000 m3 homokos kavics kitermeléséről szól. A cégnél jelenleg 12 fő áll alkalmazásban. A jelenlegi bánya területén az 1970-es években

a Bugyi községben működő

Egyesült Szakszövetkezet kezdte meg a bányászati kutató furásokat. Az első bányatelek fektetésére 1975-ben került sor „Délegyháza I.- kavics” néven majd az újabb bányatelek megalapítása

1995-ben

valósult

meg,

amelyet

az

akkor

illetékes

Szolnoki

bányakapitányság „Bugyi VI. - kavics” védnéven hagyott jóvá. Később 1997. évben mindkét bányatelek bővítésére, illetve összevonására került sor, ezután a „Bugyi VI. – kavics” védnevet kapta. 2002-ben a korábbi Szövetkezetből kivált Kft. vette át a bányászati jogot és a hozzá tartozó egyéb kötelezettségeket. Jelenleg a „Bugyi VI” védnevű bányatelken a Tesbu-Kavics Kft. folytat bányászati tevékenységet. A bányatelek fektetéséről illetve bővítéséről szóló határozatok: „Délegyháza I. –kavics” védnevű bányatelek: 570/1975.(Budapesti KBF) „Bugyi VI. – kavics” védnevű bányatelek: 3324/1995/1 (Szolnoki Bányakapitányság) 4030/1997/5 (Szolnoki Bányakapitányság)

6

2.3. Földrajzi és vízföldrajzi jellemzők: A homokos kavics előfordulás a Duna akkumulációs síksággá szélesedő völgyében az un. Duna völgysíkjánál helyezkedik el. Ennek tartozéka a Pesti félmedence és a Csepel sziget. Geomorfólogiailag közel sík, alföldi jellegű. A területen rögzíthető magassági értékek 96,0-105,0 mBf-i között változnak. A terület fő vízgyűjtője a Duna, a kutatott területtől nyugatra mintegy 13 km távolságra található. A másik jelentős vízfolyás a területtől északra mintegy 10-12 km távolságra lévő Duna-Tisza főcsatorna. Ezen túlmenően a terület északi keleti és déli határánál a Bugyi XXIV. Sz. csatorna található, amelyeknek célja egyrészt a belvíz elvezetése másrészt a száraz időszakokban az öntözés lehetőségének a megteremtése. A közlekedési helyzet viszonylag kedvező, megközelítése a Taksony és Bugyi községeket összekötő útról letérve 0,5 km hosszúságú földútón lehetséges.[4]

1. kép Bányatelek elhelyezkedése a környező falvakhoz képest[4]

7

3. A bányászati tevékenység technológiája, folyamata 3.1. A kavicskitermelés folyamata A területen a kavics kitermelést, belsőégésű motoros üzemű földmunkagépekkel valósítják meg.

Ehhez szükséges gépek: 1 db vedersoros parti kotró, 1 db kanalas kotrógép 2 db homlok rakodógép A bányaművelési mód szerint folyamatosan 150 x 100 m kiterjedésű részen a termeléséhez szükséges fedő letakarítása szükséges, amely a bányászatra kijelölt területegységen átlagosan 0,5-1 m közötti vastagságban változik. Ennek elvégzésére lánctalpas dózert alkalmaznak. A fedő letakarítása után még a száraz térszínen megkezdődik a kavics kitermelése, amely kanalas kotrógéppel történik a talajvíz szintje felett 0,5 m-ig. Ezek után még a száraz térszínen álló vedersoros kotrógép megkezdi a kavics kiszedését, folyamatos szintsüllyesztéssel, amely ezek után már víznívó alóli kitermelést jelent. A vedersoros kotrógép a kiszedett kavicsot maga mögé üríti deponiát képezve. A kavics felszedését és gépkocsira rakását homlokrakodó gépek végzik. A leírt bányaművelési móddal elérhető fejtési mélység 0,5 talaj + 0,6 m anyagos kavics + 2 – 4 m száraz kavics + 7-10 m víz alóli kitermelt kavics, így 9,8 m átlagvastagságú kavicsos összlet teljes vastagsággal kitermelhető. A kitermelt bányakavicsot további feldolgozásra tehergépkocsira rakodják és a bányatelken lévő 2 db mobil osztályozóhoz szállítják. A keletkezett késztermék tehergépkocsikon jut el a megrendelőhöz.

8

3.2. A kavics szállítása, előkészítése: Az

általam

választott

bányavállalkozás

teljes

megismeréséhez

szükséges

bemutatnom a bányán belüli szállítási útvonalakat valamint a kavics frakcionálására szolgáló technológiát. Ezen folyamatok bemutatását egy általam készített ábra segítségével próbálom meg szemléletesebbé tenni(3.ábra). A vállalkozásnál 2 db mobil osztályozó berendezés szolgál a kavics szétválasztására: - Powerscreen MK 2 száraz kavics osztályozó(2.kép) - Ratzinger semi-mobil vizes kavics osztályozó(3-4. kép)

3

OK 0-24

OK 24-120

1

2

4

víz

7

6

5

8

OK 16-24

OK 8-16

9

OK 4-8

OH 0-4

OK 24-120

szennyvíz 1, vedersoros kotró

4, bánya teherautó

7, nedves osztályozó

2, rakodógép

5, garat

8, hidraulikus osztályozó

3, száraz osztályozó

6, száraz kulé osztályozó

9, víz szivattyú

3. ábra Kavics útja a bányaüzemen belül (forrás: a szerző saját szerkesztése)

9

A bányakavics feldolgozása a kavics jövesztésével kezdődik, melyet egy Faller vedersoros kotrógép végez (1). A kotró 0-120-as natúr bányakavicsot állít elő. A bányakavicsot néhány napos száradást követően tovább szállítják. A nyersanyag egyik lehetséges feldolgozása, hogy homlokrakodó gép (2) segítségével a már említett száraz osztályozó berendezésbe (3) kerül ahol 0-24-es és kulé kavicsot állítanak elő belőle.

2. kép Powerscreen MK 2 (forrás: a szerző saját felvétele)

A másik lehetséges feldolgozási mód, hogy a teherautóra (4) rakodják és a már említett Ratzinger vizes osztályozó berendezés garatjába (5) szállítják. A garatból a bányakavics szállítószalagon a száraz elő leválasztó rostához (6) jut el, itt kulé (+24) és leválasztott (0-24) anyag kerül szétválasztásra, majd a vizes osztályozó rostájához (7) szállítódik tovább. Itt vízsugár segítségével mossák tisztára az osztályozandó anyagot. Az osztályozó berendezésben egymás alatt elhelyezkedő rosták találhatók. Elsőként a 16 – 24 mm-ig terjedő, majd 8 – 16 mm-ig és végül a 4-8 mm-ig terjedő frakciók szétválasztása valósul meg. A hátramaradó szemcsék zagy formájában kerülnek át a víztelenítő berendezésbe és itt választódik ki a 0-4-es frakció. A vízben maradó apró 0,1 mm-nél kisebb szemcsék az ülepítő medencébe kerülnek és innét végül a bányatóba vezetődnek vissza.

10

A vevők kiszolgálása a depótérből homlokrakodó gépek segítségével történik. A kiadott árúk minden estben hídmérlegen kerülnek mérlegelésre.

3.kép Ratzinger vizes osztályozó(forrás: a szerző saját felvétele)

4. kép Ratzinger vizes osztályozó(forrás: a szerző saját felvétele)

11

4. Technológiai folyamatok gazdaságossági vizsgálata 4.1. A Tesbu-Kavics Kft. üzleti viszonyai Az érdemi munka megkezdése előtt fontos tisztában lennünk azzal hogy a Kft. által kitermelt nyersanyag milyen formában és mennyiségben kerül értékesítésre. A Kft. éves átlagos forgalma 30 000 t natúr bánya kavics, 5 000 t Kulé (+24), 30 000 t OK 0-24-es valamint 40 000 t meddő. A 2009-es évben egy nagy múltú beton üzemekkel, rendelkező céggel kötöttek 10 évre szóló szerződést. A megállapodás évi 200 000 t bányakavics vizes osztályozón történő leosztályozásáról szól. Elszámolás az osztályozó garatjára hordott natúr bányakavics alapján történik. A depózást és a készárú felrakodását a vevő saját gépekkel végzi. Azonban az osztályozó üzemeltetése a garatra hordás költsége a Tesbu Kft-t terheli. Mivel a Kft. legnagyobb forgalmát a beton üzemek felé szállított natúr bányakavics teszi ki, ezért fontos érdeke a felhordási költségek minimalizálása, valamint az osztályozás költségének csökkentése. Termék megnevezése: Natúr bányakavics

Éves mennyiség [t] 30 000

Ok 0-24

30 000

Natúr bányakavics

200 000

(osztályozóra) Meddő(AB kavics)

40 000

Kulé(+24)

5 000

Összesen:

315 000

1. táblázat Tesbu-Kavics Kft. átlagos éves értékesítése (forrás: a szerző saját szerkesztése)

12

4.2. Alkalmazott technológia gazdaságossági vizsgálata A technológiai és értékesítési viszonyok ismertetése után, szeretném az egyes folyamatokat gazdaságossági szempontok alapján megvizsgálni. Ezen folyamtoknál felhasználásra került energia minden esetben mérések alapján kerül meghatározásra. Az egyszerűbb áttekinthetőség érdekében minden eredmény 1 t natúr bányakavicsra fogok vonatkoztatni. Fontos tényezőnek számít még a kavics száradása is, ezért az elvégzett méréseket a kotrástól számított 3. napon végeztük.

Vedersoros kotrógép: Elsőként a kavics jövesztését végző Faller vedersoros kotró berendezés üzemeltetési költségét vizsgálom meg. A berendezés 30 millió forintért került megvásárlásra használtan, ez az értékcsökkenés szempontjából fontos tényező. A berendezéssel éves szinten 260.000 t-át kotornak ki. A berendezést 10 éves leíródással számolom. Alapadatok: 1 üzemóra alatt átlagosan 85 t bányakavicsot képes kikotorni. 1 üzemóra alatt felhasznált gázolaj mennyisége 9,2 l 1 év alatt kikotort bányakavics mennyisége 260 000 t

Éves dolgozott üzemórák száma: 260 000 t / 85 t = 3058 üó Éves szinten felhasznált üzemanyag: 3058 üó x 9,2 l/üó = 28133 l /év A 2013-as év átlagos nettó gázolaj ára: 336 Ft / l 28133 l/év x 336 Ft / l = 9 452 889 Ft/év Anyag költség (alkatrész, javítás stb.):

2 500 000 Ft/év

Munkabér és közterhe:

2 625 000 Ft/év

Berendezés értékcsökkenése:

3 000 000 Ft/év

A költségeket összegezve és elosztva az éves kitermelt mennyiséggel megkapható 1 t bányakavics kotrási költsége:

13

17 577 889 Ft / 260 000 t = 67,60 Ft / t Rakodógép: A rakodógép újonnan került megvásárlásra 42 millió Ft –ért. A berendezéssel éves szinten 315 000 t-át rakodnak fel. A berendezést 10 éves leíródással számolom. Alapadatok: 1 t bányakavics felrakodásához szükséges üzemanyag mennyiség 0,133 l 1 év alatt felrakodott bányakavics mennyisége 315 000 t

Éves szinten elhasznált üzemanyag: 315 000 t x 0,133 l = 41 895 l/év A 2013-as év átlagos nettó gázolaj ára: 336 Ft / l 41 895 l/év x 336 Ft / l = 14 076 720 Ft/év Anyag költség(alkatrész, javítás stb.):

2 000 000 Ft/év


2 625 000 Ft/év


4 200 000 Ft/év

A költségeket összegezve és elosztva az éves kitermelt mennyiséggel megkapható 1 t bányakavics rakodási költsége:

22 901 720 Ft / 315 000 t = 72,70 Ft / t Felhordó autó: A felhordó autó új ára 39 millió Ft. A berendezéssel éves szinten 200 000 t-át szállítanak. A berendezést 10 éves leíródással számolom. Alapadatok: 1 t bányakavics osztályozóra történő felszállításának költsége 0,059 l /t 1 év alatt felrakodott bányakavics mennyisége 200 000 t

Éves szinten elhasznált üzemanyag: 200.000 t x 0,059 l = 11800 l/év A 2013-as év átlagos nettó gázolaj ára: 336 Ft / l 11800 l/év x 336 Ft / l = 3 964 800 Ft/év Anyag költség(alkatrész, javítás stb.):

2 000 000 Ft/év


2 625 000 Ft/év


3 900 000 Ft/év

14

A költségeket összegezve és elosztva az éves kitermelt mennyiséggel megkapható 1 t bányakavics felhordási költsége:

12 489 800 Ft / 200 000 t = 62,45 Ft / t Osztályozás költsége: A Ratzinger vizes osztályozó berendezés használtan került megvásárlásra, azonban a berendezés eladója teljesen felújított állapotban szerelte össze a berendezést. A berendezés értéke 50.000.000 Ft-ért került megvásárlásra. A berendezést 10 éves leíródással számolom. Alapadatok: A berendezés 100 t natúr bányakavics osztályozását tudja elvégezni 1 óra alatt 1 t bányakavics osztályozásához 0,82 kWh villamos energiát használ fel.

Éves szinten elhasznált villamos energia: 200.000 t x 0,82 kWh = 164 705 kWh/év A 2013-as villamos energia szerződés alapján a 1 kWh ára: 36,70 Ft / kWh

164705 kWh/év x 36,70 Ft / kWh = 6 044 673 Ft/év Anyag költség(alkatrész, javítás stb.):

2 000 000 Ft/év


2 625 000 Ft/év


5 000 000 Ft/év

A költségeket összegezve és elosztva az éves kitermelt mennyiséggel megkapható 1 t bányakavics osztályozási költsége:

15 669 673 Ft / 200 000 t = 78,34 Ft / t A kitermelési költségeket összegezve 1 t bányakavics költsége kitermeléstől a leosztályozásig a rendelkezésre álló technológia alapján: 281,09 Ft/t A diploma munkám további részében a költségek igen nagy hányadát kitevő szállításra fogok megoldási javaslatot tenni egy szállítószalag rendszer méretezésével, valamint annak gazdaságossági vizsgálatával.

15

5. Szállítószalag pálya méretezése 5.1. Szalagpálya elvi elrendezése A továbbiakban a bányaüzem termelési módjának megfelelő szállítószalag pálya elrendezését fogom ismertetni. A Kft. nagy mennyiségben értékesít natúr bányakavicsot ezért a kotrógép és a kialakításra kerülő szalagrendszer közé nem kerül tervezésre szalag kocsi, mivel ez nagyban megnehezítené a natúr termékek kiszolgálását. Egyéb okként kell megemlítenem azt, hogy a jelenleg a bányaüzem területén lévő vizes osztályozó elő leválasztó rostája szárazon végzi el a kulé kavics kiválasztását, ennek hatékonyságát tovább lehetne növelni azonban az osztályozógép átalakítása külön vizsgálatot igényelne, ez azonban nem témája a diplomatervnek. A szállítószalag rendszer kialakítása: Jelenleg a bánya üzemi területén 260 m-es fronton végez jövesztést a Faller vedersoros kotrógép. A bányatelek határvonala a nyitó ároktól megközelítőleg 370 m távolságban található. A tervezett szállítószalaggal körülbelül egy 260 x 370 m (10 ha) nagyságú mező lefejtése valósítható meg átszerelés nélkül, ez a 2010-2015 időszakban kerül leművelésre.

4.ábra Szalagpálya elvi kialakítása(forrás: a szerző saját szerkesztése)

I.

Szakasz: A jövesztés mögött haladó szállítószalag. A szalagot 2 db feladó garattal tervezem megvalósítani. Így a rakodást végző gép leghosszabb szállítási távolsága kb. 60 m lesz. A pálya 200 m hosszan közel szintesen fog haladni a teljes hosszon 2,5 m –es emelkedéssel. A berendezés folyamatosan kerül majd

16

áthelyezésre a bányaműveléssel megegyezően, ennek érdekében a szalagváz aljára szántalpak kerülnek majd elhelyezésre. II.

Szakasz: A szalagpálya fő szakasza ezen valósul meg a bányakavics összegyűjtése. A pálya szintesen fog haladni. A hossza 400 m.

III.

Szakasz: Az osztályozó berendezés garatját és a szalagpálya fő ágát összekötő szakasz. A hossza 40 m emelkedése 3,5 m

5.2. A szállítószalag pálya előméretezése A szállítószalagrendszer méretezését a MI 8634 szabvány ajánlásai alapján végeztem el. A felhasznált összefüggéseket a méretezése során teljes mértékben ismertetem. Anyagjellemzők, kiindulási adatok meghatározása : Szállított anyag: bányakavics Halmaz sűrűség (ρh): 1700 kg/m3 (1. táblázat alapján) Rézsűszög(φ0): 15o (2. táblázat alapján) Legnagyobb emelkedési szög(δmax): 15o (2. táblázat alapján) Maximális szállító képesség(Q): 120 t/h

A hevederszélesség megválasztása: A volumetrikus szállítóképesség (Qv)

Qv 

Q

h



120  70,58[m3 / h] 1,7

A 6. táblázat alapján: A heveder szélessége 500 mm vályúsítás szöge β=15o-ra választottam.

17

A hevedersebesség számítása és ellenőrzése A szállítószalag szállítóképessége:

Q  3,6 A h vc1c2 [t / h] ahol, A

hevederen kialakuló anyagáram keresztmetszete: [m2]

ρh

szállított anyag halmazsűrűsége[kg/m3]

v

heveder sebessége[m/s]

c1,c2

teljesítmény csökkentő tényezők[-]

A képlet átrendezésével megkapható a heveder sebessége: v

A

képletben

szereplő

Q [m / s ] 3,6 A h c1c2

hasznos

anyagáram

keresztmetszete

geometriai

összefüggésekkel számítható. Az anyag keresztmetszete a heveder szélességétől (B), a szalag kialakításától és a szállított anyag rézsűszögétől (φ0) függ. A hasznos heveder szélesség a szabvány által javasolt érték: b  0,9  B  0,05[m]

ahol, B

heveder szélesség[m]

b  0,9  0,5  0,05  0,4[m] Az anyagáram keresztmetszete két görgővel alátámasztott szalagoknál az alábbiak szerint kerül meghatározásra:

A  A1  A2 

b2 b2 0,4 2 0,4 2 tg 0  tg  tg15  tg15  0,0214[m 2 ] 4 4 4 4

A méretezés során két görgős, 15o-os változattal számítva,

18

A heveder sebessége:

v

Q 120   1,32[m / s] 3,6 A h c1c2 3,6  1700 0,0214 0,99  0,7

c1= 0,99

teljesítmény csökkentési tényező (4. táblázat alapján)

c2= 0,7

teljesítmény csökkentési tényező (5. táblázat alapján)

A heveder sebesség ellenőrzése a 3. táblázat alapján. Nehéz koptató anyag és 500 mm-es hevederszélességnél az ajánlott érték 1,3-2,0 [m/s] . A kapott 1,32 [m/s] az ajánlott intervallum alsó határán van tehát megfelelő.

5.3. Az I. pályaszakasz méretezése A szállítószalag pályán két feladási pont kerül kialakításra, a pálya mozgatható kivitelben készül. A szalagváz alján csúszó talpak kerülnek elhelyezésre a könnyebb és gyorsabb áthelyezhetőség érdekében.

Szállítóképesség[Q] Szállítási távolság[L] Q=120 t/h

L=200 m

Emelkedés 2,5 m

A hajtás teljesítményszükségletének számítása: A szállítószalag vonóelemét a heveder a hajtódobról súrlódással átadott kerületi erő mozgatja. A kerületi erőnek a következő ellenállásokat kell legyőznie:

F1

heveder vontatási ellenállása

F2

dobok ellenállása

F3

terelőpalánk ellenállása

F4

heveder dobtisztítók ellenállása

F5

szállított anyag gyorsítási ellenállása

F6

kisegítő berendezések ellenállása

F7

szállított anyag emelkedési ellenállása.

19

A heveder mozgatásához szükséges erő és a dobok ellenállása:

F1  F2  f  k  Lo (2qh  qg  qa )  [ N ] ahol, f

pályaellenállás szorzója [-]

k

egyenértékű pálya ellenállási tényező [-]

Lo

végdobok tengelytávolsága [m]

qh

heveder folyóméter súlya [N/m]

qg

alsó és felső heveder ágat alátámasztó görgők pályahosszra eső súlya [N/m]

qa

szállított anyag 1 m pályahosszra eső súlya [N/m]

A képletben szereplő tényezők meghatározása:

Végdobok közötti távolság: Lo=200 [m] Egyenértékű pályaellenállás szorzótényezője Lo függvénye 7. táblázat alapján k=1,45 [-] A pályaellenállás szorzója az üzemi viszonyok függvénye értéke a 8. táblázatból. Mostoha üzemi körülményeket feltételezve, továbbá a téli üzemet is figyelembe véve: f=0,054 [-] Az alsó és felső heveder ágat alátámasztó görgők 1 m pályahosszra eső súlya 9. táblázatból 500 mm hevederszélességnél az alsó ágban 18 N/m a felsőágban 55 N/m könnyű típust feltételezve a fajlagos súly:

q g  55  18  73[ N / m] A heveder folyóméter súlyának meghatározásához előzetesen válasszunk EP 125-as hevedert 2 betéttel. A szállított anyag alapján felső és az alsó gumiborítás vastagsága 4 illetetve 2 mm a 14. táblázat alapján. A hevederszélesség 15 táblázat alapján a szállító oldalon 4 az alsó oldalon 2 mm a javasolt vastagság. A heveder négyzetméter súlya 107 N/m2 a 13 táblázat alapján.

A négyzetméter súlyból a heveder folyóméter súlya:

qh  107 B  107 0,5  53,5[ N / m]

20

A szállított anyag 1 m pályahosszra eső súlya : qa 

Q  g 33,33  9,81   247,70[ N / m] v 1,32

A képletbe behelyettesítés után:

F1  F2  0,054 1,45  200 2  53,5  73  247,70  6697,78[ N ] A terelő palánk ellenállása:

F3  l p h 2 h g p ahol, lp

palánk hossza [m]

h

anyagréteg magassága a palánknál [m]

μp

palánk és az anyag közötti súrlódási tényező[-]

A súrlódási tényező értéke μp=0,1-0,4. A palánk hossza a feladásnál legyen 2 m, és az anyagréteg magassága a paláknál 100 mm. A súrlódási tényező legyen 0,4. Mivel a szalagpályán 2 feladási pont kerül kialakításra ezért a palánk ellenállásának értékét kétszerezem. A képletbe behelyettesítés után: F3  2  2  0,12  1700  9,81  0,4  266 ,83[ N ]

A heveder dobtisztító ellenállása

F4  pl1 [ N ] ahol, p

a tisztító vonalnyomása [N/m]

l1

a tisztító hossza [m]

μ

a súrlódási tényező [-]

A gyakorlatban használatos értékek p=200-500 [N/m] , μ=0,6-0,8 A tisztító hossza megegyezik a heveder szélességével. A képletbe behelyettesítés után:

F4  500 0,5  0,8  200[ N ]

21

A szállított anyag gyorsítási ellenállása:

F5  Q(v  v0 )[N ] ahol, Q

szállítószalag szállítóképessége [kg/s]

v

heveder sebessége [m/s]

v0

anyag kezdeti sebességének a heveder mozgásirányába eső komponens[m/s]

Az anyag kezdeti sebessége: 0 [m/s]

F5  33,33 1,32  44,06[ N ] A kísérő berendezések ellenállása: A ledobó kocsi tapasztalati útón meghatározott ellenállásait a hevederszélesség függvénye a 10. táblázat alapján. Ledobó kocsi alkalmazásakor: F6=1000 [N] A szállított anyag emelkedési ellenállása: F7  q a h 

Qgh [N ] v

ahol, Q

szalag szállító képessége [kg/s]

g

nehézségi gyorsulás [m/s2]

h

emelési magasság [m]

v


Emelési magasság: A 200 m hosszú szalag pálya a teljes hosszon 2,5 [m] –rel emelkedik A képletbe behelyettesítés után: F7 

33,33  9,81 2,5  612,30[ N ] 1,32

Az ellenállásokat összegezve:

 F  6697 ,78  266,83  200  44,06  1000  612,31  8820 ,98[ N ] A szalagpálya összes ellenállása: F=8820,98 [N]

22

A hajtás teljesítmény szükségletének meghatározása:

P

Fv 1000

[kW ]

ahol, F

összes erő [N]

v

szállítószalag sebessége [m/s]

η

hajtószerkezet hatásfoka [-]


P

8820,98  1,32  13,69[kW ] 1000 0,85

A heveder hajtás kiválasztása: Kétdobos hajtással tervezem megvalósítani a szalagpálya hajtását ezzel csökkentve a szalagban fellépő maximális húzóerőt. Két azonos méretű és átfogási szöggel rendelkező dob kerül beépítésre. A hajtóművek és villanymotorok szintén megegyező teljesítménnyel fognak rendelkezni.

3.ábra Hajtáselrendezés[5]

23

Előfeszítő erő meghatározása Az F kerületi erő átviteléhez a lefutó ágban szükséges előfeszítő erő

T2 



2 e

F  

[ N ]

1

ahol, μ

súrlódási tényező [-]

α

heveder dobra való felfutási és lefutási pontjai között mérhető kerületi szög [rad]

F

kerületi erő [N]

11. táblázat hornyolt gumi bevonatú hajtódob μ=0,35 [-] T2 



2 e

F  



1



8820,98  2203,96[ N ] 2  e 0,353,14  1





A káros mértékű belógást megakadályozó előfeszítő erő meghatározása: qh t 2 T2   [N ] 8a

ahol, a

belógás megengedett értéke (a=0,02)

t

alsóági görgőosztás [m]

qh


Az alsóági görgőosztás meghatározása a 12. táblázat alapján: t=3,5[m] A négyzetméter súlyból a heveder folyóméter súlya:

qh  53,5[ N / m] A képletbe behelyettesítés után:

qh t 2 53,5  3,5 T2    1170,31[ N ] 8a 0,16 Mivel a számított előfeszítő erő nagyobb mint a káros mértékű belógást megakadályozó erő nagysága, ezért a maximális húzóerő a következőképpen alakul. A maximális húzóerő számítása:

TMAX  T1  F  T2  8820,98  2203,96  11024,94[ N ]

24

A heveder kiválasztása: A szükséges betétszám:

z

10n Tmax Kz B

ahol, Tmax

hevederben ébredő legnagyobb húzóerő [N]

B

heveder szélessége [mm]

n

biztonsági tényező [-]

Kz

heveder betét szakító szilárdsága [N/cm]

Az n biztonsági tényező értéke a betét minőségétől és az igénybevétel körülményeitől függően 6-10 között választható. A képletet átrendezve és a biztonsági tényező értékét 8-ra választva a zKz szorzat: zK z  10  n 

Tmax 11024,94  10  8   1763,99[ N / cm] B 500

A heveder típusát a 16-os táblázat alapján: EP 125 típusú 3 betétes zKz 3150 [N/cm] A legkisebb dobátmérő meghatározása, dobok kiválasztása: A heveder kihasználtsági foka:

0,3 

10  n  Tmax  0,8 zK z  B

ahol, Tmax


B


n


Kz


Értékét célszerű 0,3 és 0,8 között tartani. A szalag kihasználtsági foka:

10  n  Tmax 10  8  11024,94   0,56[] zK z  B 3150 500

25

A választott heveder húzásra közepesen van kihasználva. A 17-es táblázatban kiolvasható a heveder típusa és a betét szám függvényében a hajtó, feszítő és a terelődobok minimális átmérője(1.melléklet): A választott dobok mérete: Hajtó és feszítő dob átmérője: 400 mm Terelődob átmérője: 320 mm

Hajtódobok választása: Katalógus alapján a hajtódob átmérőjét 400 mm-re a szélességét 600 mm-re választottam. Az így kialakuló szalagsebesség: v

D   n [m / s ] 60

ahol, D

hajtódob átmérője [m]

n

hajtódob fordulatszáma [1/min]

A fordulatszám a választott dobátmérő esetén a képlet átrendezésével: n

60  v 60  1,32   63,05[1 / min] D   0,4  3,14

Motor és hajtómű választás: A hajtómű kiválasztásához szükséges adatok:

Fordulatszám(n):

63,05 [1/min]

Számított teljesítmény(P):

13,69 [kW]

A pálya használata során előfordul olyan üzem, amikor egymás után többször szükséges megrakott állapotban indítani. A túlmelegedés elkerülése és az elegendő indítónyomaték biztosítása érdekében a beépített motorok névleges teljesítményét 30 kWra választom. Mivel kétdobos hajtás kerül kialakításra, ezért a szükséges teljesítményt is 2 azonos méretű hajtómű között osztom meg. Ezek figyelembe vételével a választott hajtómű(2.melléklet):

26

Bonfiglioli A41 motoros hajtómű (kúpkerekes) A553_23,8P160BN160L4 n= 61 [1/min] P= 15 [kW] n(behajtó)= 1400 [1/min] A választott hajtómű fordulatszáma kisebb mint az előméretezéskor meghatározott fordulatszám ezért a szalagsebességét ellenőrizni szükséges:

v

D    n 0,4  3,14  61   1,27[m / s] 60 60

A hajtómű által létrehozott szalagsebesség 3 % -kal kisebb, mint az előméretezés során meghatározott érték. Azonban a szállított anyag mennyisége így sem változik jelentős mértékben. A szállítószalag feszítését a nagy hossz és a hajtás kialakítása csörlős villanymotoros feszítéssel tervezem megoldani.

5.4. A II. pályaszakasz méretezése A hajtás teljesítményszükségletének számítása:


L=400 m

Emelkedés 0m

A szállítószalag tartós üzemre kerül letelepítésre az üzemben. A hajtás teljesítményszükségletének számítása: A szállítószalag vonóelemét a heveder a hajtódobról súrlódással átadott kerületi erő mozgatja. A kerületi erőnek a következő ellenállásokat kell legyőznie:

F1


F2

dobok ellenállása

F3


F4


F5


F6


F7


27




k


Lo


qh


qg

alsó és felső heveder ágat alátámasztó görgők pályahosszra eső súlya [N/m]

qa



Végdobok közötti távolság: Lo=400 [m] Egyenértékű pályaellenállás szorzótényezője Lo függvénye 7. táblázat alapján k=1,23[-] A pályaellenállás szorzója az üzemi viszonyok függvénye értéke a 8. táblázatból. Mostoha üzemi körülményeket feltételezve, továbbá a téli üzemet is figyelembe véve: f=0,054[-] Az alsó és felső heveder ágat alátámasztó görgők 1 m pályahosszra eső súlya 9. táblázatból 500 mm hevederszélességnél az alsó ágban 18 N/m a felsőágban 55 N/m könnyű típust feltételezve a fajlagos súly:

q g  55  18  73[ N / m]

A heveder folyóméter súlyának meghatározásához előzetesen válasszunk EP 125-as hevedert 2 betéttel A szállított anyag alapján felső és az alsó gumiborítás vastagsága 4 illetetve 2 mm a 14. táblázat alapján. A hevederszélesség a 15 táblázat alapján a szállító oldalon 4 az alsó oldalon 2 mm a javasolt vastagság. A heveder négyzetméter súlya 107 N/m2 a 13 táblázat alapján.


qh  107 B  107 0,5  53,5[ N / m] A szállított anyag 1 m pályahosszra eső súlya : qa 

Q  g 33,33  9,81   247,70[ N / m] v 1,32

28


F1  F2  0,054 1,23 400 2  53,5  73  247,70  11363,13[ N ]

A terelő palánk ellenállása:


palánk hossza [m]

h

anyagréteg magassága a palánknál [m]

μp

palánk és az anyag közötti súrlódási tényező [-]

A súrlódási tényező értéke μp=0,1-0,4. A palánk hossza a feladásnál legyen 2 m, és az anyagréteg magassága a paláknál 100 mm. A súrlódási tényező legyen 0,4. A képletbe behelyettesítés után:

F3  0,12 1700 9,81 0,4  167,17[ N ] A heveder dobtisztító ellenállása

F4  pl1 [ N ] ahol, p


l1


μ


A gyakorlatban használatos értékek p=200-500 N/m , μ=0,6-0,8 A tisztító hossza megegyezik a heveder szélességével. A képletbe behelyettesítés után:

F4  500 0,5  0,8  200[ N ] A szállított anyag gyorsítási ellen állása:

F5  Q(v  v0 )[N ] ahol, Q


v


v0



29

F5  33,331,32  43,56[ N ] A kísérő berendezések ellenállása A ledobó kocsi tapasztalati útón meghatározott ellenállásait a hevederszélesség függvényében a 10. táblázatból. Ledobó kocsi alkalmazásakor: F6=1000 [N] A szállított anyag emelkedési ellenállása:

F7  0[ N ] A pálya szintesnek tekinthető így emelési ellenállással nem számolok


 F  11363,13 167,17  200 43,56  1000 12773,86[N ] A hajtás teljesítmény szükséglete

P

Fv 1000

[kW ]

ahol, F

összes erő [N]

v


η

hajtószerkezet hatásfoka [-]

P

12773,86  1,32  19,83[kW ] 1000 0,85

A heveder hajtása és kiválasztása:

Kétdobos hajtással tervezem megvalósítani a szalagpálya hajtását, ezzel csökkentve a szalagban fellépő maximális húzóerőt. A két azonos méretű és átfogási szöggel rendelkező dob kerül beépítésre. A hajtóművek és villanymotorok szintén megegyező teljesítménnyel fognak rendelkezni. A dobokat és a hajtásukat az alábbi elrendezésben tervezem megvalósítani:

30

3.ábra Hajtáselrendezés[5]

Előfeszítő erő meghatározása Az F kerületi erő átviteléhez a lefutó ágban szükséges előfeszítő erő T2 



2 e

F  

[ N ]

1

ahol, μ


α


F

kerületi erő [N]

11. táblázat hornyolt gumi bevonatú hajtó dob μ=0,35 [-] T2 



2 e

F  



1



12773,86  3191,60[ N ] 2  e 0,353,14  1





A káros mértékű belógást megakadályozó előfeszítő erő meghatározása: T2 

qh t 2  [N ] 8a

ahol, a


t


qh


31



qh t 2 53,5  3,5 T2    1170,31[ N ] 8a 0,16 Mivel a számított előfeszítő erő nagyobb, mint a káros mértékű belógást megakadályozó erő nagysága, ezért a maximális húzóerő a következőképpen alakul. A maximális húzóerő számítása:

TMAX  T1  F  T2  12773,86  3191,60  15965,46[ N ] A heveder kiválasztása: A szükséges betétszám:

z

10n Tmax Kz B

ahol, Tmax


B


n


Kz


Az n biztonsági tényező értéke a betét minőségétől és az igénybevétel körülményeitől függően 6-10 A képletet átrendezve és a biztonsági tényező értékét 8-ra választva a zKz szorzat:

z

10n Tmax 15965,46  10  8   2554,47[ N / cm] Kz B 500

A heveder típusát a 16-os táblázat alapján: EP 125 típusú 3 betétes zKz 3150[N/cm]

32

A heveder kihasználtsági foka:

0,3 

10  n  Tmax  0,8 zK z  B

ahol, Tmax


B


n


Kz


Értékét célszerű 0,3 és 0,8 között tartani. A szalag kihasználtsági foka:

10  n  Tmax 10  8  15965,46   0,80[] zK z  B 3150 500 A választott heveder húzásra közepesnél jobban van kihasználva. A 17-es táblázat kiolvasható a heveder típusa és a betét szám függvényében a hajtó, feszítő és a terelődobok minimális átmérője(1.melléklet). A választott dobok mérete: Hajtó és feszítő dob átmérője: 400 mm Terelődob átmérője: 320 mm

Hajtódobok választása: Katalógus alapján a hajtó dob átmérőjét 400 mm-re a szélességét 600 mm-re választottam. v

D   n [m / s ] 60

ahol, D


n


A fordulatszám a legkisebb dobátmérő esetén a képlet átrendezésével: n

60  v 60  1,32   63,05[1 / min] D   0,4  3,14

33

Motor és hajtómű választás: A hajtómű kiválasztásához szükséges adatok:

Fordulatszám(n):

63,05 [1/min]

Számított teljesítmény(P):

19,83 [kW]

A pálya használata során előfordul olyan üzem, amikor egymás után többször szükséges megrakott állapotban indítani. A túlmelegedés elkerülése és az elegendő indítónyomaték biztosítása érdekében a beépített motorok névleges teljesítményét 50 kWra választom. Mivel kétdobos hajtás kerül kialakításra, ezért a szükséges teljesítményt is 2 azonos méretű hajtómű között osztom meg. Ezek figyelembe vételével a választott hajtómű(2. melléklet): Bonfiglioli A41 motoros hajtómű (kúpkerekes) A903_24,1P2000BN200L4 n= 61 [1/min] P= 30 [kW] n(behajtó)= 1400[1/min] választott hajtómű fordulatszáma kisebb, mint az előméretezéskor meghatározott fordulatszám ezért a szalagsebességét ellenőrizni szükséges:

v

D    n 0,4  3,14  61   1,27[m / s] 60 60

A hajtómű által létrehozott szalagsebesség 3 % -kal kisebb mint az előméretezés során meghatározott érték. Azonban a szállított anyag mennyisége így sem változik jelentős mértékben.

5.5. A III. pályaszakasz méretezése A szállítószalag a főág és az osztályozó berendezés garatja között képez kapcsolatot:


L=40m

Emelkedés 3,5 m

34

A hajtás teljesítményszükségletének számítása: A szállítószalag vonóelemét a heveder a hajtódobról súrlódással átadott kerületi erő mozgatja. A kerületi erőnek a következő ellenállásokat kell legyőznie:

F1


F2

dobok ellenállása

F3


F4


F5


F6


F7





k


Lo


qh


qg

aló és felső heveder ágat alátámasztó görgők pályahosszra eső súlya [N/m]

qa



Végdobok közötti távolság: Lo=40 [m] Egyenértékű pályaellenállás szorzótényezője Lo függvénye 7. táblázat alapján k=2,40[-] A pályaellenállás szorzója az üzemi viszonyok függvénye értéke a 8. táblázatból. Mostoha üzemi körülményeket feltételezve, továbbá a téli üzemet is figyelembe véve: f=0,054[-]

35

Az alsó és felső heveder ágat alátámasztó görgők 1 m pályahosszra eső súlya 9. táblázatból 500 mm hevederszélességnél az alsó ágban 18 N/m a felsőágban 55 N/m könnyű típust feltételezve a fajlagos súly:

q g  55  18  73[ N / m]

A heveder folyóméter súlyának meghatározásához előzetesen válasszunk EP 125-as hevedert 2 betéttel A szállított anyag alapján felső és az alsó gumiborítás vastagsága 4 illetetve 2 mm a 14. táblázat alapján. A hevederszélesség alapján 15 táblázat a szállító oldalon 4 az alsó oldalon 2 mm a javasolt vastagság. A heveder négyzetméter súlya 107 N/m2 a 13 táblázat alapján.


qh  107 B  107 0,5  53,5[ N / m] A szállított anyag 1 m pályahosszra eső súlya :

qa 

Q  g 33,33  9,81   247,70[ N / m] v 1,32


F1  F2  0,054 2,4  40  2  53,5  73  247,70  2217,19[ N ]

A terelő palánk ellenállása:


palánk hossza [m]

h

anyagréteg magassága a palánknál[m]

μp

palánk és az anyag közötti súrlódási tényező[-]

A palánk hossza a feladásnál legyen 2 m, és az anyagréteg magassága a palánknál 100 mm. A súrlódási tényező legyen 0,4. Ezen adatokkal a palánk ellenállása.

F3  0,12 1700 9,81 0,4  133,41[ N ]

36

A heveder dobtisztító ellenállása

F4  pl1 [ N ] ahol, p


l1


μ


A gyakorlatban használatos értékek p=200-500N/m , μ=0,6-0,8 A tisztító hossza megegyezik a heveder szélességével. A képletbe behelyettesítés után:

F4  500 0,5  0,8  200[ N ] A szállított anyag gyorsítási ellenállása:

F5  Q(v  v0 )[N ] ahol, Q


v


v0



F5  33,331,32  43,56[ N ] A kísérő berendezések ellenállása A ledobó kocsi tapasztalati útón meghatározott ellenállásait a hevederszélesség függvényében a 10. táblázatból. Ledobó kocsi alkalmazásakor: F6=1000 [N] A szállított anyag emelkedési ellenállása: F7  q a h 

Qgh [N ] v

ahol, Q

szalag szállító képessége [kg/s]

g

nehézségi gyorsulás [m/s2]

h

emelési magasság [m]

v


37

Emelési magasság: A 40 m hosszú szalag pálya a teljes hosszon 3,5 m –rel emelkedik

F7 

33,33  9,81 3,5  866,95[ N ] 1,32


 F  2217,19  133,41 200 43,56  1000 866,95  4461,11[N ] A hajtás teljesítményszükséglete

P

Fv 1000

[kW ]

ahol, F

összes erő [N]

v


η

hajtószerkezet hatásfoka[-] P

4461,11 1,32  6,92[kW ] 1000 0,85

A heveder hajtása és kiválasztása: Mivel rövid szalagról beszélünk ezért a hajtást egy dobbal tervezem megvalósítani. Így a szalag elrendezése a következőképpen fog alakulni.

F  T1  T2 ahol, F

ellenállásokból számított erő [N]

T1

hajtódobra való felfutás helyén a hevederben ébredő erő [N]

T2

hajtódobra való felfutás helyén a hevederben ébredő erő [N] Tmax=T1=F+T2

4. ábra: Egydobos hajtás vázlata[5]

38

Az előfeszítő erő meghatározása: Az F kerületi erő átviteléhez a lefutó ágban szükséges előfeszítő erő csavarorsós feszítés esetén 1,2 –s biztonsági tényezővel a következőképpen alakul: T2  1,2 

F e



1

 rF [ N ]

ahol, μ


α


r

hajtás tényező [-]

11. táblázat hornyolt gumi bevonat 0,35 [-] T2  1,2 

4461,11  2675 ,10[ N ] e 1 0 , 353,14

A káros mértékű belógást megakadályozó előfeszítő erő qh t 2 T2   [N ] 8a

ahol, a


t


qh




T2 

qh t 2 53,5  3,5   1170,31[ N ] 8a 0,16

Mivel a számított előfeszítő erő nagyobb mint a káros mértékű belógást megakadályozó erő nagysága, ezért a maximális húzóerő a következőképpen alakul

39

A maximális húzóerő számítása:

TMAX  T1  F  T2  4461,11 2675,10  7136,22[ N ]

A heveder kiválasztása: A szükséges betétszám:

z

10n Tmax Kz B

ahol, Tmax


B


n


Kz


Az n biztonsági tényező értéke a betét minőségétől és az igénybevétel körülményeitől függően 6-10 A képletet átrendezve és a biztonsági tényező értékét 8-ra választva a zKz szorzat:

z

10n Tmax 7136,22  10  8   1141,79[ N / cm] Kz B 500

A heveder típusát a 16-os táblázat alapján: EP 125 típusú 3 betétes zKz 3150 [N/cm] A heveder kiválasztási foka:

0,3 

10  n  Tmax  0,8 zK z  B

ahol, Tmax


B


n


Kz


Értékét célszerű 0,3 és 0,8 között tartani.

40

A szalag kihasználtsági foka:

10  n  Tmax 10  8  7136,22   0,36[] zK z  B 3150 500 A választott heveder húzásra közepesnél gyengébben van kihasználva. A 17-es táblázat kiolvasható a heveder típusa és a betétszám függvényében a hajtó, feszítő és a terelődobok minimális átmérője(1. melléklet).

A választott dobok mérete: Hajtó és feszítő dob átmérője: 400 mm Terelődob átmérője: 320 mm

Hajtódobok választása: Katalógus alapján a hajtódob átmérőjét 400 mm-re a szélességét 600 mm-re választottam. v

D   n [m / s ] 60

ahol, D


n


A fordulatszám a legkisebb dobátmérő esetén a képlet átrendezésével: n

60  v 60  1,32   63,05[1 / min] D   0,4  3,14

Motor és hajtómű választás: A hajtómű kiválasztásához szükséges adatok: Fordulatszám (n): Számított teljesítmény (P):

63,05 [1/min] 6,92 [kW]

A pálya használata során előfordul olyan üzem, amikor egymás után többször szükséges megrakott állapotban indítani. A túlmelegedés elkerülése és az elegendő indítónyomaték biztosítása érdekében a beépített motorok névleges teljesítményét 10 kWra választom(2. melléklet).

41

Bonfiglioli A41 motoros hajtómű (kúpkerekes) A703_23,5P160BN160MR4 n= 61 [1/min] P= 11 [kW] n(behajtó)= 1400 [1/min] A választott hajtómű fordulatszáma kisebb

mint az előméretezéskor meghatározott

fordulatszám ezért a szalagsebességét ellenőrizni szükséges: v

D    n 0,4  3,14  61   1,27[m / s] 60 60

A hajtómű által létrehozott szalagsebesség 3 % -kal kisebb, mint az előméretezés során meghatározott érték. Azonban a szállított anyag mennyisége így sem változik jelentős mértékben.

5.6. Egyéb berendezések kiválasztása Szalagváz kiválasztása A szalag vázát 4 m hosszú darabokban szállítják a helyszínre és ott csavar kötéssel kerülnek összeszerelésre. A váz 60 x 40 x 3 mm-es zártszelvényből készül. (5. ábra) A váz típusa: V500/400-5 A váz alsó részén 3,5 m-ként kerül elhelyezésre az alsó vezető görgők elhelyezését szolgáló tartószerkezet. A szerkezet lapolt végű görgők lehelyezését teszi lehetővé. A váz felső részén 1,1 m-ként kerülnek rögzítésre a 2 görgő 15o-os rögzítését szolgáló görgőtartó bakok.

5. ábra Szalagváz kialakítása [6]

42

Görgők kiválasztása A görgő tervezési segédlet alapján az általam tervezett 500 mm széles hevederhez a következő lapolt végű görgők kerültek kiválasztásra(3. melléklet): Választott felső görgők típusa: Starkline T41-D89-B315-d20- S06 (12 mm lapolással) Választott alsó görgők Starkline T41-D89-B600-d20- S06 (12 mm lapolással)

Heveder kiválasztása: A méretezés során mind három szalagpálya esetén EP 125 3 betétes szalag megfelelőnek bizonyult így az általam választott olajálló szalag a SAVA katalógus alapján(4.melléklet):

SAVA EP400/4-4/2 b=500

43

6. Szalagpálya gazdasági vizsgálata

6.1. Gazdaságossági vizsgálat Az általam méretezett szalagpályára a Conveyor Kft. által küldött árajánlat alapján végzem el a beruházás megtérülésének számítását. Az árajánlatban a kivitelező a teljes pálya helyszínen történő összeszerelést, villamos hálózat kiépítését, és a szalagpálya beüzemelését vállalta(5. melléklet). A beruházás teljes összeg: 224.589.300 Ft A felhordás költsége a méretezett berendezéssel:

Az összes beépített teljesítmény 47,9 kW feltételezve az átlagos felhordást 100 t/hra feltételezem. A berendezés leíródását 10 évre számoltam. Alapadatok: A berendezés 100 t natúr bányakavics felhordását tudja elvégezni 1 óra alatt 1 t bányakavics felhordásához 0,48 kWh villamos energiát használ fel.

Éves szinten elhasznált villamos energia: 200 000 t x 0,48 kWh = 96 000 kWh/év A 2013-as villamos energia szerződés alapján a 1kWh ára: 36,70 Ft / kWh 96 000 kWh/év x 36,7 Ft / kWh = 2 890 000 Ft/év Anyag költség (alkatrész, javítás stb.): Berendezés értékcsökkenése:

2 000 000 Ft/év 22 460 000 Ft/év

A költségeket összegezve és elosztva az éves kitermelt mennyiséggel megkapható 1 t bányakavics szállítási költsége: 27 352 893 Ft / 200 000 t = 136,76 Ft / t Az elvégzett számításból egyértelműen látszik hogy a Kft. jelenlegi termelési szerkezetében nem gazdaságos egy ilyen méretű szállítópálya kialakítása. Azonban fontosnak tartom megvizsgálni a tiszta üzemeltetési költségeket is mind a szalagpálya, mind pedig a felhordó autó alkalmazása esetén is.

44

Szállítószalag pálya üzemeltetési költségei: Éves villamosenergia igény:

2 890 000 Ft/év

Anyagköltség (alkatrész, javítás stb.)

2 000 000 Ft/év

Bérköltséggel nem számolók mivel a pálya teljesen automatizált. 1 t bányakavicsra vetítve a költséget: 4890000 Ft / 200 000 t = 24,45 Ft /t

Felhordó autó üzemeltetési költségei: Éves üzemanyag költség:

3 964 700 Ft/év

Anyagköltség (alkatrész, javítás stb.)

2 000 000 Ft/év


2 625 000 Ft/év.

1 t bányakavicsra vetítve a költséget: 8 589 700 Ft / 200 000 t = 42,94 Ft /t A

számításokat

üzemeltetése

elvégezve

egyértelműen

látszik,

hogy a

szalagrendszer

1 t-ra vetítve közel 40%-al gazdaságosabb, mint felhordó autó esetén.

Azonban ilyen nagy különbség mellett sem térülne meg a jelenlegi termelési szerkezet mellett a szalagrendszer költsége. Megoldás lehet a Kft számára, hogy tovább növelje az osztályozott termékek arányát, ezzel jobban kihasználva a szállítószalag rendszert és az osztályozó berendezést is egyaránt. Továbbá, hogy az elkészítendő beruházáshoz Európai Unió által nyújtott támogatást vegyen igénybe.

45

7. Műszaki leírás: Az általam tervezett szállítószalag rendszer a kavicsbánya felhordási folyamatának korszerűsítéseként készült. A berendezés három összekapcsolódó pályarészből áll. Az 1. szakasz a front mögött kerül összeállításra és a bányaművelés előre haladásával folyamatosan kerül áthelyezésre. Az anyag feladása

két feladó garat segítségével valósul meg, melyek

rakodását gumikerekes homlokrakodóval végzik. A szalag egy ledobó kocsin keresztül adja át a szállított bányakavicsot a rendszer 2. szakaszát képező főgyűjtő szalagra. A szalag állandó nem mozgatható kivitelben kerül elhelyezésre. Az osztályozó berendezés előleválasztó rostája és a fő gyűjtőpálya között a 3. szalag pálya szakasz teremt kapcsolatot.

A tervezett rendszer összes teljesítménye: I. szakasz teljesítménye:

30 [kW]

II. szakasz teljesítménye:

60 [kW]

III. szakasz teljesítménye:

11 [kW]

Összesen: 101 [kW] Hajtódobok: A hajtódobok átmérője Ø 400 mm-es. A tengelyek átmérője Ø 60 mm, a futófelülete hornyolt gumibevonattal kerül kialakításra. A dobot a villanymotoros hajtómű közvetlen hajtja, melynek teljesítménye a szállítószalag hosszától függően változik. A dobfordulat 61 ford/perc. Hajóművek: Beépítésre Bonfignioli kúpkerekes motoros hajtóműveket választottam az egyszerű kialakítás és a kis helyigényük miatt. Szállítószalag váz: A szállítószalag váz 60x40x3 mm-es zártszelvény vasból készülnek. A helyszínre 4 fm-es előre gyártott elemekben kerül leszállításra, majd ott a helyszínen kerül összeállításra csavarkötésekkel. Szállítószalag heveder: Kiválasztott heveder 500 mm széles, kettő betétes olajálló gumiból készült a szállító felületen 4 mm még a hajtó oldalon 2 mm vastag gumi került kialakításra.

46

A szalag a helyszínen végtelenítéssel kerül felszerelésre. Feszítőszerkezet: Az 1. és a 2. pályaszakaszon a feszítést csörlős villanymotoros szerkezettel tervezem megvalósítani a nagy erőigény miatt. A két hajtódob után kerül beépítésre a feszítő szerkezet. A rövid 3. szakasz esetén menetes szár segítségével a fordító dobokon keresztül állíthatjuk a szalag megfelelő feszességét illetve a szalag megfelelő futását. Ledobó kocsi: A ledobó kocsi az anyag szállítószalagról való leterelésére szolgál. A szállítószalag vázon keresztirányban elhelyezett gumiszalaggal ellátott szerkezet folyamatosan lesodorja a szalagon lévő terményt. Gép működése: A szállítószalag rendszer elemei reteszkapcsolatban vannak egymással és az előtte dolgozó egyéb berendezésekkel. Az anyagmozgató lánc így a 3. szállítószalag indításával kezdődhet és ezután lehet beindítani a soron következő többi gépet. A gépek leállítása ellenkező sorrendben történik a leállítási rendszernek megfelelően. A leállításnál ügyelni kell arra, hogy a gépeket csak akkor állítsuk le, ha már teljesen kiürültek és nincs bennük anyag. Szállítószalag egyes részeinek beállítása és üzemeltetése. A hajtóhenger és a szalag megfelelő futását a hajtódobnál lévő menetes orsó segítségével lehet beállítani. Erre akkor van szükség, amikor a heveder a dobon nem középen helyezkedik el. A menetirány szerinti jobboldali csavart befelé, a baloldalit kifelé hajtjuk, ha a hevedert balra akarjuk mozdítani. Ha jobbra szeretnénk a szalagot mozdítani, akkor a csavarokat az előző módszerrel ellentétesen állítjuk. Ügyeljünk arra, hogy a szalag terhelése egyenletes legyen, tehát a termék eloszlása ne legyen a szalagon féloldalas. A megfelelő szalagterhelést és elosztást a szalagra való megfelelő rásurrantással befolyásoljuk. A szalag időszakos feszességi és futási ellenőrzését végezzük el a szalag megfelelő élettartamának megőrzése érdekében. A hevederfutás beállítását a heveder első 100 órás üzeme alatt folyamatosan feszítéssel állítsuk. A heveder teljes megnyúlása után a feszesség dönti el, hogy a futást feszítéssel vagy lazítással állítjuk be. Figyelembe kell venni, hogy a heveder nyáron a hő tágulás miatt lazul, télen pedig megfeszül.

47

8. Összegzés Diplomamunkámban

kitűzött

feladat

volt,

a

választott

kavicsbányaüzem

anyagáramlásának racionalizálása. A diplomaterv első részében ismertettem a TesbuKavics Kft. bányaüzemének sajátosságait, továbbá a cég jelenlegi üzleti viszonyit és megvizsgáltam a bányászati műveletek költséghatékonyságát. A diplomamunka részét képező tervezési feladatban célkitűzésem volt a bányaüzem sajátosságaihoz illeszkedő felhordó rendszer méretezése. Fontos szempont volt, hogy a tervezett

rendszer

a

megfelelő

gazdasági

és

hatékonysági

mutatók

mellett

környezetvédelmi szempontból is kielégítő legyen. A rendszer tervezése során nagy hangsúlyt fektettem az egyes részegységekben felhasznált berendezések tipizálására mely a beruházás kezdeti szakaszában plusz költségként jelentkezik, azonban a várható hosszas üzemelés során nagyban könnyíti és egyszerűsíti az alkatrészek pótlását, javítását. Ezért tervezetem be azonos átmérőjű hajtó és feszítő dobokat, hajtóműveket, valamint azonos szalaggörgők és vázszerkezet kerültek kiválasztásra. A dolgozat végén az általam megtervezett szállítószalag rendszer megtérülését vizsgáltam. Az eredmény egyértelműen a jelenlegi felhordási rendszert hozta ki gazdaságosnak. Meg kell említenem, hogy eredmény ezen értékesítési struktúra mellett érvényes. A szállítószalagos felhordás akkor válna gazdaságossá, ha a Tesbu-Kavics Kft. tovább tudná növelni az osztályozott termékeinek piacát, ezzel növelve a szalagrendszer kihasználtságát. Mivel így egy magasabb beruházási költség ellenére is egy jóval alacsonyabb üzemeltetési költséggel tudunk számolni. A tervezési feladat terjedelme miatt szorítkoztam csak a legfontosabb mellékletek csatolására. Bővebb számításokat és az adott berendezések műszaki leírásait a CD melléklet tartalmazza. Végül hálás köszönettel tartozom Reiner Györgynek aki az üzemi konzulensem, valamint Dr. Ladányi Gábornak aki a tanszéki konzulensem volt. Továbbá köszönöm a konzultációs lehetőségeket Macsek Lajosnak a Tesbu-kavics Kft. ügyvezetőjének aki lehetővé tette a diploma munka elkészítését.

48

9. Summary The objective tagret of my thesis was the rationalisation of material flows in the chosen mining gravel factory. In the first part of the thesis I gave a review about specificities and current business relation of Tesbu-Kavics mining factory and I analysed the cost-effectiveness of mining activities. Related to the planning task of my thesis my target was the analysis of the streaming system which fits to the specialities of the mining factory. An important aspect was that the planned system should be adequate in view of economical, as well as environmental view. Emphasized was the standardisation of equipments used in particular units, which applies as extra cost in the first half of the implementation. However this strategy simplifies the replacement and repair of pieces. For this reason I calculated with impelling and bending barrels, engines with same diameter, together with identical band rolls and frame. At the end of my thesis I focused on the recovery of planned of the belt conveyers. The result obviously showed the effectiveness and economy of the current stream system. It needs to be mentioned that the result is valid related to this marketing structure. The stream with belt conveyers would be economical in case Tesbu-Kavics Kft. could increase the market of classified products, therefore improving the utilisation of belt system. With the mentioned structure we should calculate with low operating cost in spite of high investment cost. I was limited to the most important attachments because of the extension of planning task. CD attachment contains more calculation and the technical description of given equipments. I am grateful to Mr György Reiner for being my factory consultant and as well to Dr Gábor Ladányi for being my department consultant. Furthermore I would like to say thank you for Mr Lajos Macsek – Executive Director of Tesbu-Kavics Kft. – for the opportunity of consultations and for all the support.

49

10. Irodalomjegyzék [1]

www.ksh.hu

[2]

Bőhm József, Buócz Zoltán, Szarka Györgyi (2007) Kavicsbányászati technológiák (Bíbor Kiadó, Miskolc 2007) 4-8.

[3]

www.apeh.hu

[4]

Tesbu-Kavics Kft. Műszaki üzemi terve (2010-2013)

[5]

Magyar Szabványügyi Hivatal (1976) Gumihevederes szállítószalag tervezése MI 8634

[6]

www.vasipar.hu

50

11. Táblázatok jegyzéke 1. Táblázat Ömlesztett anyagok jellemzői

51

2. Táblázat Ömlesztett anyagokra jellemző rézsűszög és legnagyobb emelkedési szög

52

3. Táblázat Ajánlott hevederszélességek[m/s]

4. Táblázat A C1 teljesítménycsökkentő tényező értékei

5. Táblázat A C2 teljesítmény csökkentő tényező értékei

53

6. Táblázat A szalag elméleti volumetrikus szállítóképessége

7. Táblázat Az egyenértékű pályaellenállás szorzótényezője(k)

8. Táblázat A pályaellenállás szorzója(f)

54

9. Táblázat Az alsó és a felső hevederágat alátámasztó görgők 1 m pályahosszra eső súlya [N/m]

10. Táblázat A lekotróeke és a ledobókocsi ellenállása[N]

11. Táblázat A gumiheveder és a hajtódob közötti súrlódási tényező

12. Táblázat A görgős alátámasztások osztás távolsága

55

13. Táblázat A heveder négyzetmétersúlya a betétszám és a betét minőség függvényében

14. Táblázat A heveder borítólap vastagsága, általános használatra

56

15. Táblázat A heveder borítólap vastagsága, a heveder szélesség függvényében

16. Táblázat A különböző vedertípusok szakítószilárdsága

57

17. Táblázat Hajtó, feszítő és terelődobok legkisebb átmérője(mm) a heveder típusa és kihasználtsága függvényében

58

18. Táblázat A különböző erősítővázak vastagsága és hajlékonysága

59

12. Mellékletek

1. számú melléklet. Terelő és hajtó dob katalógus 2. számú melléklet. Bonfiglioli hajtómű katalógus 3. számú melléklet. Starkline görgő katalógus

4. számú melléklet. SAVA heveder katalógus

5. számú melléklet. Szállítószalag rendszer árajánlat

60

Energetikai racionalizáció a Tesbu-Kavics Kft. bányaüzemében. Diplomamunka

Recommend Documents