На канатах надежности
С внедрением новых отечественных разработок лифтовые установки станут гораздо безопаснее, компактнее и экономичнее.
Горожане так привыкли к лифтам, что давно перестали бояться этих висящих на стальных канатах «ящиков» и требуют их бесперебойной работы. А если остановившийся лифт и не думает снова начать движение? Главная опасность — внезапно оборвавшиеся тросы и, увы, падение кабины в лифтовую шахту. Как не допустить аварийной ситуации и возможной гибели людей? Ответ готовы дать днепропетровские ученые.
К примеру, доцент кафедры строительной, теоретической и прикладной механики Национального горного университета (НГУ) Дмитрий Колосов знает о канатах все и даже больше. Он один из продолжателей научной школы по созданию, расчету и конструированию резинотросовых тяговых и уравновешивающих канатов (РТК), а также резинотросовых конвейерных лент (РТЛ) для использования их в горнодобывающей промышленности. Начало таким исследованиям положил еще в 70-х годах известный ученый в области шахтного подъема профессор Федор Флоринский.
Сегодня Дмитрий Колосов углубленно исследует резинотросовый тяговый орган (или попросту канат), который используется в промышленных целях. Как утверждает ученый, вполне логично применить практические выводы исследований и для усовершенствования лифтовых подъемников. Ведь канаты являются одними из основных составляющих как промышленных шахтных подъемных установок, так и грузопассажирских лифтовых подъемников. Поэтому рекомендации по их изготовлению и эксплуатации, а также созданию новых конструкций отечественных высокопрочных и надежных РТК и РТЛ годятся как для промышленных целей, так и для нужд жилищного хозяйства.
Круглый? Нет, плоский!
Первоначально во всем мире и в Украине шахтные подъемные сосуды — грузовые скипы и грузолюдские клети — опускались и поднимались на стальных круглых канатах, и альтернативы им долгое время не было. При этом для обеспечения нормальной работы подъемной установки необходимо использование так называемых уравновешивающих канатов в качестве противовесов. Усилия отечественных и зарубежных ученых были направлены в основном на совершенствование подъемных канатов. Уравновешивающим же, несущим нагрузку только собственного веса, уделялось значительно меньше внимания. С увеличением глубин шахт отчетливо проявились проблемы, связанные с поведением именно этих канатов. Они перекручивались в стволе шахты, быстро коррозировали и изнашивались вследствие непосредственного контакта с армировкой ствола, шахтными водами и «мулькой». При значительно большем, чем для подъемных канатов, запасе прочности срок службы уравновешивающих канатов незначительно отличался от срока службы подъемных и составлял 2—3 года.
Разработки последователей и учеников профессора Флоринского, ученых из Днепропетровского горного института (ныне НГУ) Леонида Колосова и Виталия Безпалько буквально произвели переворот в области шахтного подъема. Они впервые предложили применять в качестве уравновешивающих не стальные круглые, а плоские резинотросовые канаты. Что и было впервые внедрено на ряде шахт Украины (в Кривбассе), Беларуси и Казахстана в 1971 году. Результаты опытно-промышленной эксплуатации уравновешивающих РТК показали, что они по всем параметрам выигрывают в работе. Срок службы увеличился почти в 4 раза, канаты не перекручивались в стволе и, что важно, отсутствовало дополнительное удлинение каната от его раскручивания. Кроме этих достоинств, РТК абсолютно не подвержены коррозии, ведь стальные тросы, уложенные в этот канат, не ржавеют благодаря резиновой защитной оболочке. Более чем 40-летний успешный опыт изготовления и эксплуатации плоских уравновешивающих РТК на шахтах Кривбасса послужил основой для дальнейшего развития этого направления — использования РТК не только в качестве уравновешивающих, но и подъемных и тяговых.
В 1994—1999 годах на основе совместной работы ученых НГУ и Криворожского железорудного комбината впервые в СНГ была смонтирована и запущена в производство технологическая линия по производству плоских РТК и РТЛ. Это позволило не только насытить рынок Украины, но и осуществить поставки за рубеж. По отдельным техническим параметрам отечественные РТК превосходят аналогичные польские фирмы SAG, а по цене они почти в два раза дешевле.
Из клети — в лифты
— В условиях глубоких обводненных шахт уравновешивающие РТК проявили себя блестяще. Почему бы не оснастить всю шахтную установку такими надежными и долговечными канатами? — говорит Дмитрий Колосов. — На основе разработок нашего университета, ведущихся под руководством профессора Сергея Блохина, на Криворожском железорудном комбинате в 2009 году в башенном копре шахты «Гвардейская-2» на отметке +87 впервые в мировой практике смонтирована промышленная лифтовая подъемная установка грузоподъемностью 400 килограммов, где в качестве подъемных и уравновешивающих канатов применены плоские РТК. В мировой практике такого опыта еще не было. Из наиболее близких аналогов могу назвать лишь использование плоских тяговых канатов в полиуретановой оболочке для грузового и пассажирского лифтового подъема фирмой Otis (США), однако эти тяговые канаты в несколько раз дороже отечественных. Мы предложили совершенно новый подход к использованию РТК, который и дешевле аналога (оболочка не полиуретановая, а резиновая), и производится на мощностях нашего отечественного предприятия. При этом лифтовой подъемник оснащен контролирующей системой постоянного мониторинга состояния канатов: обрыв одного из стальных тросов приводит к мгновенной остановке всего подъемника, что позволяет избежать аварии и увеличить срок эксплуатации канатов до 10—12 лет.
В разговоре с Дмитрием Колосовым корреспондент поставил вопрос на засыпку: если ученым предложат участвовать в полной модернизации лифтов в жилых домах, то готовы ли они не только теоретически, но и практически к такой масштабной акции?
Молодой ученый ответил утвердительно. Теоретическая и практическая база готова, причем такая, при помощи которой можно совершить переворот в лифтовом хозяйстве Украины. И делать это необходимо, поскольку его состояние, мягко говоря, очень плачевное. По данным Государственной службы горного надзора и промышленной безопасности (Госгорпромнадзора) Украины, только в Днепропетровской области насчитывается более 10 тыс. лифтов в жилых домах, причем почти 2 тыс. отслужили свое и требуют либо замены, либо модернизации. Ежегодно количество таких подъемников увеличивается на 600—800 единиц.
Но замена только канатов в отработавших свой срок подъемниках нецелесообразна, считает Дмитрий Колосов. Раз украинские лифты уже морально и физически устарели, то единственно оправданным решением будет их полная модернизация, которая заключается не только в замене действующих стальных канатов на РТК, но и в установке новой лебедки.
Кстати, проектирование новых безредукторных лебедок (а значит более компактных и дешевых) уже осуществляется в киевском научно-инженерном центре «Электропривод». В результате получим долговечную, надежную, компактную по сравнению с предыдущим поколением подъемников лифтовую установку. Исследователь уверяет: предельный срок эксплуатации новых канатов в комплексе увеличится с 3—4 лет до 10—12. Следовательно, за весь нормативный срок службы лифтового подъемника (в Украине это 25 лет) подъемные канаты необходимо заменить только один раз!
Такая комплексная замена лифтового подъемника уже осуществлена и апробирована на шахте «Гвардейская-2» (г. Кривой Рог). Два года там проводились эксплуатационные испытания на предмет выявления дефектов. На сегодняшний день они успешно завершены, разрешительные документы на дальнейшую эксплуатацию получены. Промышленная лифтовая подъемная установка показала себя исключительно положительно. Благодаря применению плоских канатов с тросовой основой повышается долговечность работы тягового органа, надежность работы лифта, снижается энергопотребление, а также отпадает необходимость в отдельном машинном помещении в связи с уменьшением габаритов приводного блока.
— Для существующих подъемников со стальными канатами при диаметре подъемного троса 14—15 мм согласно действующим нормативам требуется барабан диаметром в 40 раз большим — 600 мм, поэтому нужен технологический этаж, — объясняет Дмитрий Колосов. — При применении РТК мы можем закладывать тросы малого диаметра, причем в большем количестве. Но при этом у нас резко уменьшается диаметр барабана. Если мы заложим в резинотросовый канат тросы диаметром 3,1 мм (как это сделано в Кривом Роге), то получаем барабан в четыре раза компактнее диаметром всего 125 мм. Таким образом, при проектировании новых зданий можно обойтись без технологического этажа, что значительно сократит объемы капиталовложений.
Начало положено
Учитывая положительный результат испытаний РТК на лифтовой установке шахты «Гвардейская-2», руководство ОАО «Кривбассжелезрудком» приняло решение о переоборудовании инспекторского подъема шахты «Заря» на подъемные РТК. Эта установка будет осуществлять подъем людей с горизонта 1340 м. В настоящее время институт «Кривбасспроект» завершает проектные работы, и уже нынешней осенью начнется переоборудование подъемной установки.
Остается отметить, что подобные новаторские разработки получили реальное воплощение благодаря активному содействию и огромной работе, проделанной бывшим главным механиком комбината, а ныне инженером центральной энерголаборатории ОАО «Кривбассжелезрудком» Николаем Шидо. Без него наука так бы и осталась наукой.
Что получит житель многоэтажки?
Дмитрий Колосов подчеркивает: эксплуатационные расходы на лифтовые подъемники, связанные с периодической заменой канатов, сократятся в среднем в 4—5 раз. Для конечного потребителя — жителя многоэтажки — это означает, что 10—12 лет его не будут беспокоить проблемы отказа в работе лифта из-за низкой надежности и недолговечности тяговых канатов и связанные с этим финансовые расходы, а также запрет его эксплуатации государственными надзорными органами вследствие неудовлетворительного состояния или обрывов канатов.
Цифра
В Украине сегодня 112623 лифтовые установки со стальными канатами предыдущего поколения, из них 22906 отработали нормативный эксплуатационный срок и должны быть выведены из эксплуатации или реконструированы. Ожидаемый экономический эффект при обновлении лифтового хозяйства и замене канатов на 22906 лифтовых установках — 34,08—39,97 млн грн, а при дальнейшей замене резинотросовыми канатами всего парка лифтовых установок Украины годовая экономия составит 167,58—196,53 млн грн за счет значительного увеличения долговечности канатов.
