Компрессор выбирает не буровая установка — его выбирает молот
Две буровые установки с одинаковым диаметром скважины могут требовать разного расхода воздуха, если на них работают разные молоты. Всегда начинайте с молота и долота, которые вы собираетесь использовать.
Молот — единственный компонент, который задаёт нижнюю границу давления. Его диаметр, масса поршня и система продувки определяют, сколько воздуха он потребляет за удар, а диаметр скважины определяет лишь то, сколько этого воздуха остаётся для выноса шлама. Молот 4 дюйма с долотом 115 mm и молот 5 дюймов с долотом 130 mm оба на бумаге относятся к «классу 110–150 mm», однако второй инструмент может потребовать почти вдвое большего объёма при том же давлении.
Подбор в обратном порядке — покупка компрессора, который был в наличии у дилера, а затем выбор молота, который он сможет питать, — самый распространённый способ, которым проект открытой разработки получает плохое проникновение и короткий срок службы долота.
Потребность в воздухе при открытой разработке
Установки DTH для взрывных работ на уступах обычно работают при рабочем давлении 10–25 bar и потребляют примерно от 10 до 40 m³/min в зависимости от размера скважины. Используйте значение для самого крупного молота, который вы рассчитываете применять, плюс запас.
Давление и объём выполняют разные задачи, и ни один не заменяет другой:
- Давление приводит в движение поршень. Ниже номинального минимального значения молота инструмент теряет энергию удара, и скорость проникновения падает быстрее, чем показывает манометр.
- Объём очищает скважину. Шлам должен подниматься по затрубному пространству с достаточной скоростью, чтобы очищать забой. Если затрубное пространство не получает достаточно воздуха, долото перемалывает собственный шлам — это самый быстрый способ уничтожить шарошечное долото.
- Эти два значения указываются вместе (например, 7.0–19.0 m³/min при 10–25 bar), потому что расход растёт с рабочим давлением. Всегда сравнивайте молоты и компрессоры при одинаковом давлении, а не при оптимальных для каждого из них точках.
Свободная подача воздуха (FAD) на шильдике компрессора измеряется на выходе, обычно по ISO 1217. Значение, которое доходит до молота, ниже: длина шланга, фитинги, забитый фильтр и высота над уровнем моря вносят свою долю потерь. При схеме уступа 30–50 m с изношенным комплектом шлангов планируйте реальные потери, а не полагайтесь на шильдик.
Станки для открытых горных работ и их потребность в воздухе
| Модель | Диаметр скважины | Макс. глубина | Потребность в воздухе |
|---|---|---|---|
| KAISHAN KL511 | 64–127 mm | 25 m | — |
| KG430 | 90–152 mm | 25 m | 13.0–20.0 m³/min |
| KG420B | 90–130 mm | 25 m | 10.0–17.0 m³/min |
| KZ5 | 90–115 mm | 21 m | — |
| KT5C | 90–115 mm | 25 m | — |
| KT5H | 90–127 mm | 24 m | — |
| KT11 | 90–140 mm | 32 m | — |
| ZT11 | 90–130 mm | 32 m | — |
| KG520 | 105–152 mm | 25 m | 15.0–22.0 m³/min |
| KZ9 | 115–165 mm | 21 m | — |
| KT12 | 115–152 mm | 28 m | — |
| KT9D | 115–165 mm | 24 m | — |
| KT15C | 140–190 mm | 36 m | — |
| KT25 | 152–203 mm | 35 m | — |
Модельный ряд компрессоров
| Модель | Рабочее давление | Производительность по свободному воздуху |
|---|---|---|
| KSCY-175/8 | 8.0 bar | 5.0 m³/min |
| KSCY-220/8X | 8.0 bar | 6.0 m³/min |
| KSCY-400/14.5K | 14.5 bar | 11.3 m³/min |
| KSCY-550/13 | 13.0 bar | 15.0 m³/min |
| LGCY-17/18-18/15T | 18.0 bar | 17.0 m³/min |
| LGCY-17/18-18/15TK | 18.0 bar | 17.0 m³/min |
| LGCY-19/21-21/18 | 18.0 bar | 19.0 m³/min |
| LGCY-19/21-21/18K | 18.0 bar | 19.0 m³/min |
| LGCY-21/21-23/18 | 21.0 bar | 21.0 m³/min |
| LGCY-21/13TK | 13.0 bar | 21.0 m³/min |
| LGCY-19/21-21/18X | 18.0 bar | 21.0 m³/min |
| LGCY-23/23-25/18 | 18.0 bar | 23.0 m³/min |
| LGCY-23/23-25/18K | 23.0 bar | 23.0 m³/min |
| LGCY-25/23-27/18K | 23.0 bar | 25.0 m³/min |
Что на самом деле говорят таблицы буровых установок
Читайте две таблицы вместе, и парк распадается на три группы, в каждой из которых своя стратегия по воздуху.
Установки со своим воздухом. Интегрированные семейства KT и ZT самодостаточны: компрессор встроен в шасси и подобран заводом под диапазон диаметров скважин данной установки. Опубликованные показатели: KT5C — 12 m³/min и 15 bar, KT5H — 13 m³/min и 18 bar, KT11 и ZT11 — 18 m³/min и 20–22 bar, KT12 и KT9D — 20 m³/min и 22 bar, KT15C — 22 m³/min и 24 bar, KT25 — 31 m³/min и 25 bar, KT30 — 36 m³/min и 35 bar. Отдельный компрессор покупать не нужно, и шланг по уступу таскать не нужно; плата за это — воздух у вас тот, с которым шасси было построено.
Гидравлические установки, которым для бурения не нужен сжатый воздух. KL511 бурит 64–127 mm до 25 m гидравлическим бурильным молотком (класс HC150/HC160) и имеет собственный винтовой блок 9.7 m³/min при 10 bar для продувки и пылеподавления. Не закладывайте в бюджет воздух класса DTH для этой установки.
Установки DTH на внешнем компрессоре. Модели KG, KZ и некоторые KT рассчитаны на питание извне, и их опубликованная потребность в воздухе — это отправная точка: KG430 13.0–20.0 m³/min, KG420B 10.0–17.0 m³/min, KG520 15.0–22.0 m³/min. Эти диапазоны уже учитывают молоток, поэтому компрессор выбирают по верхнему значению, а не по нижнему. Для более широкого сравнения того, что бурит каждый класс наземных установок, см. How to Choose a DTH Drilling Rig и How to Choose a DTH Rig for 110–150 mm Blast Holes.
Согласование молотка с подачей воздуха
Опубликованные данные по молоткам — самый надёжный способ подобрать воздух, поскольку диапазон расхода молотка и диапазон его давления указаны вместе. Из текущего модельного ряда молотков Kaishan:
| Молоток | Диапазон бурения | Рабочее давление | Расход воздуха |
|---|---|---|---|
| L2 (низкое давление) | 68–88 mm | 5–7 bar | 5.0 m³/min при 0.7 MPa |
| K3 | 90–105 mm | 10–25 bar | 4.8–12.6 m³/min |
| M3A / M30C (среднее давление) | 90–110 mm | 6–25 bar | 5.5–12.0 m³/min |
| K40 / K40C / K46 | 105–130 mm | 12–20 bar | 5.0–15.0 m³/min |
| K4 | 110–130 mm | 10–25 bar | 6.0–15.0 m³/min |
| K5 / K50 | 135–165 mm | 10–25 bar | 7.0–19.0 m³/min |
| K6 | 155–190 mm | 10–25 bar | 9.0–26.0 m³/min |
| K8 | 195–254 mm | 10–25 bar | 12.0–31.0 m³/min |
| K80 | 195–254 mm | 17–35 bar | 12.0–35.0 m³/min |
| K10 | 254–311 mm | 10–30 bar | 22.0–65.0 m³/min |
Из этой таблицы напрямую следуют два вывода.
Во-первых, инструмент диаметром 4 дюйма — это не единая потребность в воздухе. K3 потребляет минимум 4.8 m³/min в нижней точке диапазона давления и возрастает до 12.6 m³/min при работе на 2.4 MPa. Если подбирать компрессор по нижнему значению, а молоток эксплуатировать при высоком давлении, воздуха не будет хватать большую часть смены.
Во-вторых, установки для больших диаметров требуют давления не меньше, чем объёма. K80 — это молоток на 17–35 bar; компрессор на 25 bar будет с ним работать, но не в верхней части его диапазона. Для эксплуатационных скважин диаметром 195–254 mm, где предполагается использовать K8 или K80, сравнивать следует с машинами высокого давления из серии LGCY высокого давления, тогда как для молотков диаметром 4 и 5 дюймов вполне подходят установки среднего давления, такие как LGCY-21/21-23/18 или KSCY-550/13. Выбор молотка имеет собственную логику — конструкция поршня, клапанный или бесклапанный механизм, хвостовик долота и резьба — которая описана в разделах Выбор молотка DTH и Выбор долота DTH; здесь важно то, что решение по молотку принимается первым, а компрессор подбирается под него.
Модельные коды, единицы измерения и падение давления
Модельный код содержит два нужных вам числа, и перед сравнением стоит выполнить пересчёт. KSCY-550/13 — это 550 cfm при 13 bar, в публикуемых данных — 15.0 m³/min при 13.0 bar; один m³/min — это примерно 35.3 cfm, поэтому машина на 600 cfm и машина на 17 m³/min — это одна и та же машина. KSCY-400/14.5K — это 400 cfm при 14.5 bar, в публикуемых данных — 11.3 m³/min. Двухрежимные модели LGCY дают две рабочие точки в одной машине — LGCY-19/21-21/18 выдаёт 21 m³/min при 18 bar или 19 m³/min при 21 bar, и LGCY-23/23-25/18 и LGCY-25/23-27/18K следуют той же схеме, — поэтому всегда смотрите расход в том диапазоне давления, в котором будет работать ваш молот.
Воздух, который выходит из компрессора при 20 bar, не приходит к молоту при 20 bar. Потери возникают из-за длины и внутреннего диаметра шлангов, фитингов и быстроразъёмных соединений, а также из-за блока сепарации и фильтрации по мере его засорения. Держите компрессор как можно ближе к буровой установке, насколько позволяет схема взрывных работ, подбирайте внутренний диаметр шлангов под расход и проверяйте наличие сопротивления, прежде чем винить молот: забитый фильтрующий элемент, частично закрытый клапан или подтекающее соединение — всё это ощущается из кабины как слабый молот. Стоимость бурения определяется в первую очередь метрами в час и простоями, а не ценой покупки компрессора; эти блоки изложены в разделе What Drives Your Drilling Cost per Metre.
Высотные и удалённые площадки
На высоте для того же молота необходимо увеличить подачу свободного воздуха. Для удалённых площадок выбирайте установку с хорошим местным сервисным покрытием и экономичным двигателем — компрессор работает весь день.
Механизм — плотность воздуха. Винтовой элемент вытесняет фиксированный объём за оборот; на 3 000 m масса воздуха в этом объёме примерно на 30 процентов ниже, чем на уровне моря, а молот реагирует на массовый расход, а не на цифру на манометре. Практическое правило планирования — добавлять около 15 процентов производительности на каждые 1 500 m высоты над уровнем моря, а затем проверять собственный высотный рейтинг машины, а не предполагать, что она теряет мощность так же. Площадки выше 2 500 m — отдельный случай подбора: машине часто нужен больший рабочий объём для той же номинальной производительности, а дизельный двигатель теряет мощность сам по себе. Страница бурение на большой высоте охватывает это; бурение в удалённых районах охватывает логистическую сторону.
Удалённые площадки добавляют три затраты, которые легко упустить при сравнении моделей компрессоров: топливо, потому что компрессор работает всю смену независимо от того, бурит ли буровая установка; доступность сервиса, потому что машина без местных запчастей и без обученного техника становится бесполезным грузом при первом же отказе винтового блока или сепарационного элемента; и расходные материалы, потому что сепарационные элементы, масляные фильтры и масло расходуются по моточасам.
Этапы выбора
- Зафиксируйте программу бурения: наибольший диаметр, наибольший молот, который вы планируете использовать, глубину уступа и диапазон давления, в котором будет работать этот молот. Запишите цифры, прежде чем разговаривать с любым поставщиком.
- Прочитайте расход молота при этом давлении — не при минимальном давлении в его диапазоне — и добавьте запас, необходимый для затрубного пространства и рукавной линии.
- Решите, несёт ли установка собственный воздух. Если ответ — интегрированный носитель KT/ZT, заводской показатель является вашим источником воздуха, и вопрос сводится к диапазону диаметров, а не к размеру компрессора. Если установка относится к классу KG, KZ или с внешней подачей, продолжайте.
- Приведите каждый рассматриваемый компрессор к одним и тем же единицам и одной и той же точке давления. Сравнивайте только расход при том давлении, которое фактически увидит ваш молот.
- Сделайте скидку с паспортной таблички на высоту над уровнем моря, длину рукавов и состояние фильтров. Если скорректированный показатель ниже потребности молота, перейдите на размер больше или добавьте второй агрегат.
- Проверьте эксплуатационный диапазон: расход топлива, интервал обслуживания, дорожную и транспортную массу, возможность перемещения агрегата вместе с забоем по мере продвижения схемы — и примите решение о резервировании, потому что один компрессор, питающий одну установку, превращает остановку на обслуживание в остановку производства.
Типичные ошибки
- Подбор по диаметру скважины, а не по молотку. Две буровые установки, бурящие одинаковый диаметр разными молотками, не имеют одинаковой потребности в воздухе.
- Использование нижней границы диапазона расхода молотка. Опубликованный диапазон охватывает весь диапазон давления; берите значение, соответствующее вашему рабочему давлению.
- Игнорирование высоты над уровнем моря до прибытия установки на площадку. Понижение мощности предсказуемо и дёшево для планирования и дорого для обнаружения.
- Использование одного компрессора завышенной мощности для питания двух установок «ради эффективности». Качество воздуха, протяжённость шлангов и общая единая точка отказа обычно обходятся дороже, чем вторая машина.
Контрольный список
- Наибольший диаметр скважины и молоток. 2) Расход воздуха молотком и рабочее давление. 3) Высота площадки над уровнем моря. 4) Количество установок для питания. 5) Наличие топлива и сервисного обслуживания. 6) Необходимость второго компрессора в качестве резервного.
Заключение
Подача воздуха в открытом карьере — это цепь: молоток, затем потребность в воздухе, затем компрессор, затем шланг. Каждое звено имеет опубликованные значения, и каждое звено можно проверить до заказа. Выполните расчёт для самого крупного молотка, который вы планируете использовать, заложите в цифру высоту над уровнем моря и протяжённость шлангов и заранее решите, несёт ли данный класс установки собственный воздух. Для карьерных и щебёночных уступов, а не для добычи металлов, применяется та же логика с другим рабочим циклом — см. бурение в карьерах и сравнение открытых горных работ в разделе подземное и поверхностное бурение.