Приводы для бурового оборудования: разведка, карьеры, тоннели и шахты
Буровое оборудование в горнорудной и подземной отраслях работает в одном из самых жёстких эксплуатационных режимов: ударные нагрузки шарошечного долота на крепких породах, длительный реверс штанг колонкового бурения, пиковые моменты главного привода тоннелепроходческого комплекса под завалом, абразивная пыль и шлам, метановая взрывоопасность шахт. Универсальные «общепромышленные» приводы здесь не выживают — нужны специализированные редукторы под ударные SF, ВВ-двигатели большой мощности, тормоза с гарантированным удержанием, гидростанции на номинальное давление 25–35 МПа и муфты с защитой от перегрузки.
Типовые задачи отрасли
- Привод вращателя колонкового разведочного бурового станка с диапазоном 22–160 кВт и моментом до 12 кН·м на штанге
- Главный привод шарошечного станка для бурения взрывных скважин на карьерах открытой добычи (75–450 кВт, диаметр долота 200–311 мм)
- Привод роторного режущего органа тоннелепроходческого комплекса (TBM) мощностью 1 500–5 000 кВт с пиковым моментом до 25 МН·м
- Привод режущей коронки шахтного проходческого комбайна (200–600 кВт) с защитой от заклинивания в крепких породах
- Гидравлические станции буровых установок и шарошечных станков на номинальное давление 25–35 МПа с регулируемыми насосами
- Привод буровых лебёдок и штангоподающих механизмов с двойной тормозной системой и обгонной муфтой на спуске
- Геотехническое и инженерное бурение для свайных оснований и грунтовых анкеров — поворотные приводы кельли-баров с моментом 250–600 кН·м
- Подземные буровые тележки jumbo и анкероустановщики во взрывоопасных шахтах с категорией по метану — Ex-исполнение приводов и тормозов
Редукторы
В буровом оборудовании применяются три семейства редукторов: вращательные приводы штанг и шпинделей буровых станков (мотор-редукторы с высоким моментом и низкой инерцией), главные планетарные редукторы тоннелепроходческих комплексов (передаточные числа 200–500, моменты до 25 МН·м) и редукторы режущих органов проходческих комбайнов с интегрированной защитой от заклинивания. Сервис-фактор для бурения по крепким породам должен быть не ниже 2,0 с учётом ударных нагрузок при встрече с твёрдыми включениями, а уплотнения должны выдерживать промывочную жидкость, абразивный шлам и обводнение.
Вращатель колонкового разведочного бурового станка
Двух- и трёхступенчатые мотор-редукторы коническо-цилиндрического или планетарного типа на шпинделе вращателя. Передают момент на колонну штанг при бурении алмазной коронкой по породам V–XII категории. Требуют усиленных подшипников выходного вала под осевую нагрузку от веса бурового снаряда (до 5–15 тонн на колонну) и реверсивный режим при отвинчивании штанг.
- — Передаточное отношение 16–63
- — Выходной момент 3–12 кН·м
- — Сервис-фактор ≥ 1,8 для пород XI–XII категории
- — Возможность реверса под полной нагрузкой
- — Уплотнения, стойкие к промывочной жидкости (бентонит, полимеры)
Главный планетарный привод TBM
Многоступенчатые планетарные редукторы массой 30–120 тонн, установленные между группой ВВ-двигателей и роторным режущим органом тоннелепроходческого комплекса. Привод состоит из 6–12 идентичных модулей «двигатель + планетарный редуктор», работающих параллельно через большое венцовое колесо ротора. Передаточное отношение 200–500, выходные обороты 1–5 об/мин. Принудительная циркуляционная смазка с маслоохладителем и контролем металлических частиц в масле.
- — Передаточное отношение 200–500
- — Выходной момент модуля 1–4 МН·м (суммарно до 25 МН·м)
- — Принудительная смазка с фильтрацией 10 мкм
- — Магнитные пробки и датчики содержания железа в масле
- — Возможность синхронной работы 6–12 редукторов на одном венце
Привод режущей коронки проходческого комбайна
Двух-трёхступенчатые цилиндрические или планетарные редукторы в стрелочной части шахтного комбайна. Работают в режиме непрерывного контакта зубков с забоем, ударные нагрузки 1,5–2,2 от номинального момента. Корпус редуктора несёт изгибающую нагрузку от веса режущей головки и реактивного момента — конструктивно усилен и часто выполнен заодно со стрелой комбайна.
- — Выходной момент 50–200 кН·м
- — Сервис-фактор ≥ 2,2 (ударная работа по углю/породе)
- — IP67 с защитой от водяной пыли пылеподавления
- — Возможность работы в наклонном положении ±25°
- — Контроль температуры подшипников и масла
Поворотный привод кельли-бара (свайные работы)
Двух-четырёхступенчатые планетарные редукторы поворотного стола (rotary head) для буровых установок на свайных и анкерных работах. Передают вращающий момент на телескопический кельли-бар при бурении грунтов и слабых пород для устройства буронабивных свай диаметром 600–2500 мм. Требуют большого выходного момента при небольших оборотах (15–35 об/мин) и компактных габаритов под установку на мачте.
- — Выходной момент 250–600 кН·м
- — Выходные обороты 15–35 об/мин
- — Компактные осевые габариты под мачту установки
- — Полый выходной вал под кельли-штангу
- — Защита от попадания грунта и воды (IP66)
Привод буровой лебёдки и подачи штанг
Цилиндрические или коническо-цилиндрические редукторы лебёдки спуска-подъёма буровой колонны на шарошечных и колонковых станках. Сочетаются с тормозом и обгонной муфтой для контролируемого спуска под собственным весом колонны. Также применяются в приводах гидравлической подачи штанг (pulldown) с моментом до 80 кН·м.
- — Выходной момент 20–80 кН·м
- — Обгонная муфта или тормоз на входном валу
- — Длительный режим S2-30мин при подъёме колонны
- — Совместимость с многодисковым ленточным или дисковым тормозом
- — Маслоуказатель и сапун с пылезащитой
Электродвигатели большой мощности
Для бурового оборудования используются три класса двигателей: индустриальные асинхронные общепромышленного применения для разведочных и инженерных установок (22–250 кВт, 380/660 В), высоковольтные двигатели главного привода тоннелепроходческих комплексов (1 500–5 000 кВт, 6/10 кВ) и взрывозащищённые двигатели для подземных шахтных условий с категорией по метану (Ex db I Mb / Ex db IIB T4). На карьерных шарошечных станках применяются двигатели с принудительной вентиляцией и усиленной изоляцией под пыль и температурные перепады.
Главный привод роторного органа TBM
Группа из 6–12 высоковольтных асинхронных двигателей мощностью 250–500 кВт каждый, работающих параллельно на общий венец редуктора. Питание от ВВ-преобразователя частоты, обеспечивающего синхронизацию по моменту между модулями и плавный пуск под завалом. Серия Wolong YHTM/WD для тоннелепроходки и металлургии обеспечивает мощность модуля до 630 кВт при напряжении 6/10 кВ.
- — Мощность модуля 250–630 кВт, напряжение 6/10 кВ
- — Изоляция класса H, совместимость с инвертором (NEMA MG1 Part 31)
- — Принудительное охлаждение IC616 (воздух-воздух) или IC81W (вода-воздух)
- — Pt100 на обмотках и подшипниках, изолированный non-drive подшипник
- — Защита по вибрации ISO 10816-3
Главный привод шарошечного карьерного станка
Асинхронные двигатели 75–450 кВт привода вращателя и компрессора станка бурения взрывных скважин. Длительный режим S1, частые пуски при перестановке станка. На больших станках типа D245S/SKS применяются ВВ-двигатели 6 кВ с пуском через софт-стартер; на малых — низковольтные с прямым пуском или частотным регулированием.
- — Мощность 75–450 кВт
- — Класс защиты IP55, исполнение под наружную установку
- — Усиленная изоляция от пыли и температурных перепадов −30…+50 °C
- — Антиконденсатный обогрев обмоток на стоянке
- — Пусковой момент ≥ 1,8 номинального
Привод режущего органа проходческого комбайна
Взрывозащищённые двигатели Ex db I Mb мощностью 200–600 кВт для подземных угольных и рудных шахт с категорией по метану. Корпус из стального литья с щелевой защитой. Применяется водяное охлаждение через рубашку на корпусе — это снижает температуру наружной поверхности ниже 150 °C даже при перегрузке, что критично для метановой безопасности.
- — Маркировка Ex db I Mb (угольные шахты) или Ex db IIB T4
- — Мощность 200–600 кВт
- — Водяное охлаждение через рубашку корпуса
- — Температура наружной поверхности ≤ 150 °C при перегрузке
- — Сертификат ТР ТС 012/2011 или IECEx
Привод колонкового и геотехнического бурового станка
Общепромышленные асинхронные двигатели Wolong YE3/YBX3 мощностью 22–160 кВт для разведочных установок XJ-300/XJ-1000 и инженерных буровых на свайных работах. Часто работают через гидротрансформатор или гидромуфту для смягчения ударных нагрузок и защиты двигателя при заклинивании коронки. Класс защиты IP55, исполнение под транспортные нагрузки на самоходных установках.
- — Мощность 22–160 кВт, 380/660 В
- — Класс изоляции F, тепловой запас по B
- — IP55, антивибрационное исполнение
- — Совместимость с гидромуфтой / преобразователем частоты
- — Антиконденсатный обогрев для работы в условиях обводнения
Промышленные тормоза
Тормозные системы в буровом оборудовании выполняют две задачи: контролируемый спуск буровой колонны под собственным весом (рабочий тормоз лебёдки) и аварийная остановка вращения штанг или режущего органа при заклинивании. На наклонных бурильных машинах добавляется backstop (обратный замыкатель) — он не даёт колонне сорваться вниз при отказе привода. Для подземных шахт во взрывоопасных условиях применяются Ex-исполнения с тепловой защитой поверхности и металлокерамическими накладками без искрообразования.
Тормоза буровых лебёдок
Электрогидравлические дисковые тормоза Huawu YPZ2/YWZ серий устанавливаются на барабане буровой лебёдки для контролируемого спуска колонны штанг и долота. Применяется двухтормозная схема: основной тормоз (рабочий, регулирующий скорость) + аварийный (подпружиненный замыкающего типа). Замыкание при пропадании питания или сигнале защиты происходит за 0,15–0,25 с.
- — Тормозной момент с запасом 1,75 от номинального момента подъёма колонны
- — Время срабатывания при отключении питания ≤ 0,25 с
- — Класс защиты IP55, температура среды −20…+50 °C
- — Двойной комплект тормозов (рабочий + аварийный)
- — Контроль износа накладок
Backstop наклонных бурильных машин
Обратные замыкатели Tianiu NJZ серий устанавливаются на быстроходном валу редуктора подачи или на буровой лебёдке наклонной установки. Свободный ход в направлении бурения, мгновенная блокировка при попытке обратного движения под весом колонны. Рассчитаны на удержание полного тягового усилия без проскальзывания, с заданным ресурсом по числу включений.
- — Удержание момента 1,5 номинального тягового
- — Допустимое число срабатываний — не менее 100 000 циклов
- — Маслянное исполнение, совместимое с маслом редуктора
- — Срок службы без обслуживания не менее 30 000 ч
- — Совместимость со стандартными фланцами IEC/NEMA
Ex-тормоза проходческих комбайнов и буровых тележек
Взрывозащищённые тормоза Zhonghai в исполнении Ex db I Mb для подземных угольных и рудных шахт. Устанавливаются на приводе хода и на режущем органе шахтных комбайнов и буровых jumbo. Замыкаются пружиной при обесточивании, разжимаются электромагнитом или гидроцилиндром. Конструкция исключает искрообразование и нагрев поверхности выше 150 °C при срабатывании.
- — Маркировка Ex db I Mb (угольные шахты) или Ex db IIB T4
- — Тормозной момент 0,5–25 кН·м
- — Замыкание подпружинено, размыкание электромагнитом/гидравликой
- — Металлокерамические накладки без искрообразования
- — Температура поверхности при срабатывании ≤ 150 °C
Стояночные тормоза TBM и щитовых комплексов
Гидравлические дисковые тормоза с пружинным замыканием на главном приводе ротора TBM. Удерживают режущий орган в заданном положении при остановке для замены резцов или техобслуживания. Имеют систему контроля давления в гидроцилиндре и электронную защиту от случайного снятия тормоза при работающем приводе.
- — Удержание полного крутящего момента ротора с запасом 1,5
- — Гидравлический зажим с пружинным замыканием
- — Контроль давления и положения колодок (датчики)
- — Совместимость с системой ПЛК TBM и блокировкой пуска
- — Ручное аварийное растормаживание для технического обслуживания
Муфты и гидравлика
В буровом оборудовании используются жёсткие фланцевые муфты главного привода TBM, упругие пальцевые на разведочных установках, гидродинамические муфты для тяжёлого пуска шарошечных станков и проходческих комбайнов и зубчатые барабанные на больших передачах. Отдельный класс — гидравлические системы и насосные станции, формирующие усилие подачи штанг, прижим долота, привод гидравлических вращателей и подъёма мачты. Гидравлика для бурового оборудования — сильная сторона ассортимента DONLY: насосные станции на номинальное давление 25–35 МПа собираются под конкретный проект с регулируемыми аксиально-поршневыми насосами и фильтрацией от 10 мкм.
Гидравлические станции буровых установок
Насосные станции DONLY с регулируемыми аксиально-поршневыми насосами Hengli/Rexroth-совместимыми на номинальное давление 25–35 МПа. Собираются в проектном исполнении под конкретный шарошечный или колонковый станок: пять-восемь контуров — вращатель, подача штанг, подъём мачты, домкраты, лебёдка, гидромолот пылеподавления. Бак 400–2500 л с теплообменником и фильтрацией 10 мкм по линии всасывания и слива.
- — Номинальное давление 25–35 МПа
- — Регулируемые аксиально-поршневые насосы Hengli с контролем мощности
- — Бак 400–2500 л с теплообменником и фильтрацией 10 мкм
- — Гидрораспределители Huade/INI с пропорциональным управлением
- — Контроль чистоты масла по ISO 4406 не хуже 18/16/13
Гидродинамические муфты тяжёлого пуска
Гидромуфты Jiaohua YOX/YOXII между двигателем и редуктором главного привода шарошечного станка или режущего органа проходческого комбайна. Обеспечивают плавный пуск под полной нагрузкой и защищают двигатель от перегрузки при заклинивании долота или коронки в крепких породах. Скольжение в номинальном режиме 2–4 %, плавкая пробка с уставкой 145–160 °C сбрасывает масло наружу при перегреве.
- — Скольжение в номинале 2–4 %
- — Плавкая пробка с уставкой 145–160 °C
- — Заполнение маслом 70–85 % внутреннего объёма
- — Тепловой запас при пуске 4–6 раз в час
- — Совместимость с двигателями 75–600 кВт
Гидрокомпоненты буровых вращателей
Аксиально-поршневые гидромоторы Hengli и пропорциональные клапаны Huade/INI на гидравлических вращателях буровых установок. Применяются на сваебуровых и анкероустановщиках, где гидропривод вращателя предпочтительнее электромеханического из-за компактности и плавного регулирования момента. Распределительные блоки собираются под проект с дросселями подпитки, обратными клапанами и предохранительными клапанами на 35 МПа.
- — Гидромоторы 32–500 см³/об на давление до 35 МПа
- — Пропорциональные клапаны Huade DBE/DBET
- — Обратные и предохранительные клапаны на 35 МПа
- — Манифольды собственной разработки под проект
- — Совместимость с системой ПЛК установки (CAN/Profibus)
Жёсткие и упругие муфты бурового оборудования
Упругие пальцевые муфты Yongjing LX/Longxuan на валах вращателей разведочных буровых станков, фланцевые муфты с эластичными вставками между двигателем и редуктором подачи. На наклонных установках добавляются карданные передачи Yongjing SWC при значительном смещении валов. Все муфты подбираются с запасом по моменту 1,5–2 от номинального с учётом ударных нагрузок при бурении.
- — Момент 1–80 кН·м
- — Компенсация смещений до 1 мм радиально, 0,5° угловое
- — Запас по моменту 1,5–2 от расчётного
- — Совместимость с тормозным шкивом (комбинированные исполнения)
- — Срок службы эластичных элементов не менее 25 000 ч
Галерея применений
Наши решения для отрасли
Бренды портфеля SDS, которые покрывают типовые применения в этой отрасли.
- BONENGмотор-редукторы вращательных приводов разведочных и инженерных буровых станков, серии K/HB для подачи штанг и поворотных столов кельли-баров
- WOLONGвысоковольтные двигатели главного привода TBM (YHTM, WD3000) мощностью 250–630 кВт на модуль; общепромышленные YE3/YBX3 22–450 кВт для шарошечных и колонковых станков
- DONLYгидравлические станции буровых установок и шарошечных станков на номинальное давление 25–35 МПа в проектном исполнении — сильная сторона ассортимента
- HUAWUэлектрогидравлические дисковые тормоза YPZ2/YWZ для буровых лебёдок и систем спуска-подъёма колонны штанг
- HUADEпропорциональные гидрораспределители DBE/DBET, предохранительные и обратные клапаны на 35 МПа для гидростанций бурового оборудования
- INIгидрокомпоненты и распределительные блоки для гидравлических вращателей сваебуровых и анкероустановщиков
- HENGLIаксиально-поршневые насосы и гидромоторы для гидростанций и вращателей буровых установок, давление до 35 МПа
- YONGJINGупругие пальцевые муфты LX и карданные передачи SWC для валов вращателей и наклонных бурильных машин
- LONGXUANзубчатые муфты WGZ и упругие пальцевые муфты для приводов лебёдок и шарошечных станков
- JIAOHUAгидродинамические муфты YOX/YOXII для тяжёлого пуска шарошечных карьерных станков и проходческих комбайнов
- TIANIUобратные замыкатели (backstop) NJZ для наклонных бурильных машин и буровых лебёдок
- ZHONGHAIвзрывозащищённые тормоза Ex db I Mb для шахтных проходческих комбайнов и буровых тележек jumbo в условиях метановой опасности