На канатах надійності

Із упровадженням нових вітчизняних розробок ліфтові установки будуть набагато безпечнішими, компактнішими й економічнішими.

Городяни так звикли до ліфтів, що давно вже не бояться цих «ящиків» на сталевих канатах і вимагають від них безперебійної роботи. А якщо застряглий ліфт і не думає знову почати рух? Головна небезпека — троси, що раптово обірвалися, і, на жаль, падіння кабіни в ліфтову шахту. Як запобігти аварійній ситуації й можливій загибелі людей? Відповідь готові дати дніпропетровські вчені.

Приміром, доцент кафедри будівельної, теоретичної та прикладної механіки Національного гірничого університету (НГУ) Дмитро Колосов­ знає про канати все й навіть більше. Він один ­ із продовжувачів наукової школи зі створення, обрахування й конструювання гумових тягових і врівноважувальних ­канатів (ГТК), а також гумотросових конвеєрних стрічок (ГТС) для використання їх у гірничодобувній промисловості. Початок таким дослідженням поклав ще в 70-х роках відомий учений у галузі шахтного підйому професор Федір Флоринський.

Сьогодні Дмитро Колосов поглиблено досліджує гумо­тросовий тяговий орган (або просто канат), що використовується для промислових потреб. За словами вченого, цілком логічно застосувати практичні висновки досліджень і для вдосконалення ліфтових підйомників. Адже канати є одними з основних складових як промислових шахт­них піднімальних установок, так і вантажопасажирських ліфтових підйомників. Тому рекомендації з їхнього виготовлення та експлуатації, а також створення нових конструкцій вітчизняних  високоміцних і надійних ГТК і ГТС годяться як для промислових потреб, так і для потреб житлового господарства.

Круглий? Ні, плоский!

Спочатку в усьому світі й в Україні шахтні піднімальні посудини — вантажні скіпи й вантажолюдські кліті — опускалися й піднімалися на сталевих круглих канатах, і альтернативи ним довго не було. При цьому для забезпечення нормальної роботи піднімальної установки необхідне використання так званих урівноважувальних канатів як противаги. Зусилля вітчизняних і закордонних учених були спрямовані переважно на вдосконалення піднімальних канатів. А врівноважувальним, що несуть навантаження тільки власної ваги, приділялося значно менше уваги. Зі збільшенням глибин шахт чітко окреслилися проблеми, пов’язані із застосуванням саме цих канатів. Вони перекручувалися в стовбурі шахти, швидко корозіювали й зношувалися внаслідок безпосереднього контакту з армуванням стовбура, шахтними водами й «мулькою». За значно більшого, ніж для піднімальних канатів, запасу міцності термін служби врівноважувальних канатів незначно відрізнявся від терміну служби піднімальних і становив 2—3 роки.

Розробки послідовників і учнів професора Флоринського, учених із Дніпро­петровського гірничого інституту (нині НГУ) Леоніда Колосова й Віталія Безпалька буквально здійснили переворот у шахтному підйомі. Вони вперше запропонували застосовувати для врівноважування не сталеві круглі, а плоскі гумотросові канати. Що й було вперше впроваджене на декількох шахтах України (у Кривбасі), Білорусі й Казахстані в 1971 році. Результати дослідно-про­мис­лової експлуатації врівноважувальних ГТК показали, що вони за всіма параметрами виграють у роботі. Термін служби збільшився майже в 4 рази, канати не перекручувалися в стовбурі й, що важливо, не було додаткового подовження каната від його розкручування. Крім цих переваг, ГТК абсолютно не піддані корозії, адже сталеві троси, покладені в цей канат, не іржавіють завдяки гумовій захисній оболонці. Більш ніж 40-річний успішний досвід виготовлення та експлуатації плоских урівноважувальних ГТК на шахтах Кривбасу став підґрунтям для подальшого розвитку цього напряму — використання ГТК не тільки як урівноважувальних, а й піднімальних і тягових.

У 1994—1999 роках на основі спільної роботи вчених НГУ та Криворізького залізорудного комбінату вперше в СНД було змонтовано й запущено у виробництво технологічну лінію з виготовлення плоских ГТК і ГТС. Це дозволило не тільки наситити ринок України, а й робити поставки за кордон. За окремими технічними параметрами вітчизняні ГТК перевершують аналогічні польські фірми SAG, а за ціною вони майже удвічі дешевше.

Із кліті — у ліфти

— В умовах глибоких обводнених шахт урівноважувальні ГТК виявили себе блискуче. Чому б не оснастити всю шахтну установку такими надійними й довговічними канатами? — говорить Дмитро Колосов. — На основі розробок нашого університету, що ведуться під керівництвом професора Сергія­ Блохіна, на Криворізькому залізорудному комбінаті в 2009 році в баштовому копрі шахти «Гвардійська-2» на позначці +87 уперше у світовій практиці змонтовано промислову ліфтову піднімальну установку вантажо­підйомністю 400 кілограмів, де функції піднімальних і врівноважувальних канатів виконують плоскі ГТК. У світовій практиці такого досвіду ще не було. Із найбільш близьких аналогів можу назвати лише використання плоских тягових канатів у поліуретановій оболонці для вантажного й пасажирського ліфтового підйому фірмою Otis (США), однак ці тягові канати в кілька разів дорожче вітчизняних. Ми запропонували зовсім новий підхід до використання ГТК, що і дешевше аналога (оболонка не поліуретанова, а гумова), і виробляється на потужностях нашого вітчизняного підприємства. При цьому ліфтовий підйомник оснащений контролюючою системою постійного моніторингу стану канатів: у разі обриву одного зі сталевих тросів миттєво зупиняється весь підйомник, що дозволяє уникнути аварії й збільшити термін експлуатації канатів до 10—12 років.

У розмові із Дмитром ­Колосовим кореспондент ­поставив завальне запитання: якщо вченим запропонують брати участь у повній модернізації ліфтів у житлових будинках, то чи готові вони не тільки теоретично, а й практично до такої масштабної акції?

Молодий учений відповів ствердно. Теоретична й практична база готова, причому така, за допомогою якої можна здійснити переворот у ліфтовому господарстві України. І робити це необхідно, оскільки його стан, м’яко кажучи, дуже сумний. За даними Державної служби гірничого нагляду та промислової безпеки (Держгірпромнагляду) України, тільки в Дніпропетровській області налічується понад 10 тис. ліфтів у житлових будинках, причому майже 2 тис. відслужили своє й потребують або заміни, або модернізації. Щорічно кількість таких підйомників збільшується на 600—800.

Але заміна самих лише канатів у підйомниках, що відробили свій термін, недоцільна, уважає Дмитро Колосов. Якщо українські ліфти вже морально й фізично застаріли, то єдино виправданим рішенням буде їхня цілковита модернізація, яка полягає не тільки в заміні діючих сталевих канатів на ГТК, а й у встановленні нової лебідки.

До речі, проектування нових безредукторних лебідок (а отже більш компакт­них і дешевих) уже здійснюється в київському науково-інженерному центрі «Електропривід». У результаті одержимо довговічну, надійну, компактну в порівнянні з попереднім поколінням підйомників ліфтову установку. Дослідник запевняє: граничний термін експлуатації нових канатів у комплексі збільшиться з 3—4 років до 10—12. Отже, за весь нормативний термін служби ліфтового підйомника (в Україні це 25 років) піднімальні канати треба замінити тільки один раз!

Таку комплексну заміну ліфтового підйомника вже здійснено й апробовано на шахті «Гвардійська-2» (м. Кривий Ріг). Два роки там проводилися експлуатаційні випробування щодо виявлення дефектів. Наразі вони успішно завершилися, дозвільні документи на подальшу експлуатацію отримано. Промислова ліфтова піднімальна установка показала себе позитивно. Завдяки застосуванню плоских канатів із тросовою основою підвищується довговічність роботи тягового органа, надійність роботи ліфта, знижується енергоспоживання, а також нема необхідності в окремому машинному приміщенні у зв’язку зі зменшенням габаритів приводного блоку.

— Для наявних підйомників зі сталевими канатами із діаметром піднімального троса 14—15 мм відповідно до чинних нормативів потрібен барабан діаметром у 40 разів більшим — 600 мм, тому потрібний технологічний поверх, — пояснює ­Дмитро Колосов. — Застосовуючи ГТК, ми можемо закладати троси малого діаметра, причому у великій кількості. Але тоді в нас різко зменшується діаметр барабана. Якщо ми закладемо в гумотросовий канат троси діаметром 3,1 мм (як це зробили в Кривому Розі), то одержуємо барабан у чотири рази компактніший діаметром лише 125 мм. Таким чином, проектуючи нові будівлі, можна обійтися без технологічного поверху, що значно скоротить капіталовкладення.

Початок покладено

З огляду на позитивний результат випробувань ГТК на ліфтовій установці шахти «Гвардійська-2» керівництво ВАТ «Кривбасзалізрудком» ухвалило рішення щодо переобладнання інспекторського підйому шахти «Зоря» на піднімальні ГТК. Ця установка здійснюватиме підйом людей із горизонту 1340 м. Наразі інститут «Кривбаспроект» завершує проектні роботи, і вже цієї осені почнеться ­переобладнання піднімальної установки.

Залишається відзначити, що такі новаторські розробки дістали реальне втілення завдяки активному сприянню та величезній роботі, виконаній колишнім головним механіком комбінату, а нині інженером центральної енерголабораторії ВАТ «Кривбасзалізрудком» Миколою Шидо. Без нього наука так би й залишилася­ ­наукою.

Що матиме мешканець багатоповерхівки?

Дмитро Колосов зауважує: експлуатаційні витрати на ліфтові підйомники, пов’язані з періодичною заміною канатів, скоротяться в середньому в 4—5 разів. Для кінцевого споживача — мешканця багатоповерхівки — це означає, що 10—12 років він не перейматиметься проблемами відмови в роботі ліфта через низьку надійність і недовговічність тягових канатів і пов’язані із цим фінансові витрати, а також забороною його експлуатації державними наглядовими органами внаслідок незадовільного стану або обривів ­канатів.

Цифра

В Україні сьогодні 112623 ліфтові установки зі сталевими канатами попереднього покоління, із них 22906 відробили нормативний експлуатаційний термін і мають бути виведені з експлуатації або реконструйовані. Очікуваний економічний ефект після відновлення ліфтового господарства й заміни канатів на 22906 ліфтових установках — 34,08—39,97 млн грн, а у разі подальшої заміни гумотросовими канатами всього парку ліфтових установок України річна економія становитиме 167,58—196,53 млн грн за рахунок значного збільшення довговічності канатів.