بررسی عملکرد سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک

در این مطلب قصد داریم، راجع به سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک صحبت کنیم و مزایای استفاده از این نوع لودرها در معدن را برای شما شرح دهیم.

سال های زیادی است که اهمیت استفاده از سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD برای مالکین معادن روشن شده است. این سیستم های بارگیری طی چند سال گذشته با مشکلاتی نظیر افزایش بهره وری، کاهش هزینه نگهداری، افزایش امنیت و قابلیت اطمینان و افزایش تعداد مونتاژ روبرو بوده است. در صورت ورود سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک به بازار این صنعت با دو چالش افزایش امنیت و قابلیت اطمینان و افزایش تعداد مونتاژ بیشتر از نسخه های معمولی خود روبرو خواهند شد . یکی از مهمترین نکات در فعالیت سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک برنامه نویسی صحیح کامپیوتری برای سیستم و حفظ برنامه ریزی می باشد . در این سیستم ها اپراتور مستقیما پشت دستگاه نیست و در صورت خرابی های لحظه ای نمی تواند کاری بکند و هر تغییر اصولی در کدهای برنامه و یا خرابی های تصادفی در آن می تواند سبب افت کیفیت و زیان مالی برای معدن میشود . عملکرد لودر تونلی LHD اتوماتیک دقیقا مانند بازی های حسی حرکتی بوده و شما در اتاق کنترل ، سیستم را از طریق موس، کیبورد و یا یک صندلی خاص که بسته به شرکت طراح است ، کنترل می کنید و از روی دوربین های کارگذاری شده بر روی لودر محل خود را تشخیص می دهید . معادن برای استفاده از این سیستم ها باید دانش پرسنل خود درباره  کامپیوتر و برنامه نویسی  افزایش دهند تا قدرت نگهداری و هدایت این سیستم های بارگیری را داشته باشند . با توجه به دلایل فوق تعداد بسیار محدودی از معادن حاضر به سرمایه گذاری روی سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک هستند . در ادامه متن مجموعه ای از تجربیات با سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD در اسکاندیناوی و سراسر جهان آورده شده است که این تحقیقات توسط دانشگاه Luleå گردآوری شده است و در متن زیر شما قادر به مشاهده نتایج این تحقیق گسترده خواهید بود. این تحقیق در پی بررسی ملاحظات نگهداری این سیستم ها و عواملی است، که سبب شده این سیستم ها به چند معدن بزرگ محدود شوند و استفاده از آن ها در معادن کوچک ممنوع شود.

اهمیت استفاده از سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD  اتوماتیک :

سیستم های معمولی لودر تونلی  LHDدر بیشتر معادن زیرزمینی برای بارگیری ، حمل و نقل مواد معدنی و خاکبرداری  استفاده می شود .  LHDها معمولا دارای طولی بین  8 تا 15  متر و وزنی بین 20 تا 75 تن را دارند . آنها با استفاده از دیزل و برق با عملکردی نسبتا پایین در محیط های پرگرد و غبار با سرعت  20 تا 30 کیلومتر بر ساعت کار می کنند . لودرهای تونلی LHD اتوماتیک به منظور افزایش بهره وری ،  ایمنی و قدرت مانور دهی در تونل های تنگ در معادن بزرگ استفاده می شوند . با استفاده از سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک می توان ، امکان کنترل سیستم های بارگیری از خارج معدن را برای اپراتور ها محقق کرد . اپراتور با استفاده از اینترنت از طریق موبایل ، لب تاپ و تبلت می توانند کار کنند و در ضمن شما با داشتن تنها یک اپراتور به طور همزمان می توانید بیش از ده سیستم بارگیری لودر تونلی LHD را کنترل کنید و ایمنی و بهره وری را با هم ارتقا دهید . شما می توانید چند اپراتور به صورت شیفتی داشته باشید و پرسنل قدیمی شما به صورت نوبتی فعالیت کنند . استفاده از این سیستم برای اپراتورها امنیت و انعطاف پذیری کاری بالایی را تامین می کند .

آینده سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک :

سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک با استفاده از فرمان های دستی کنترل می شود ، در ابتدا امکان انتقال سیستم های کنترل به خارج از معدن وجود نداشت و به همین دلیل اپراتورها مجبور بودند از اتاق شیشه ای یا همگام با سیستم حرکت کنند  . این روش به دلیل دید محدود اپراتور تا حدی نامطلوب بود ، مثلا اپراتور به صورت کامل نمی توانست باگت را پر کند  بنابراین شرکت های تولید کننده تصمیم به انتقال اتاق اپراتور به خارج از معدن گرفتند . با کارگذاری چندین دوربین بر روی سیستم های بارگیری و تهیه نقشه های فرضی از دالان ها ،  راهرو ها ، مسیرهای حفاری بعدی و برنامه نویسی چنین امکانی را فراهم کردند و با استفاده از این روش امکان کنترل چندین سیستم بارگیری لودر تونلی LHD با هم فراهم شد . در کل کد نویسی های به کار رفته بسیار منعطف هستند و هر گونه تغییر در نقشه های معدن را می توان بر روی آن ها اعمال کرد همچنین شرکت های متعددی دست به ساخت سیستم های بارگیری لودر تونلی   LHD اتوماتیک زده اند، که از آن ها می توان به سندویک (  تورو سابق ) از سوئد ، اطلس کوپکو ( واگنر سابق ) و کاترپیلار ( الفینستون ) از ایالات متحده آمریکا / استرالیا اشاره کرد . این شرکت ها سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD متعدد با ویژگی های گوناگون شامل کامیونها و لودرهای تونلی LHD تولید کرده اند. سیستم های کنترل نیز بسته به تقاضای شرکت ها که به دلایلی در کشورها و معادن گوناگون با هم متفاوت هستند ، به صورت یکپارچه عرضه می شوند . این سیستم ها در حال پیشرفت هستند تا حدی که این شرکت ها قصد تولید سیستم های تمام اتوماتیک بدون نیاز به اپراتور را دارند . این سیستم بارگیری لودر تونلی LHD در حال پیشرفت است و در بسیاری از معادن جهان کاربرد دارد.

تجارب گذشته در به کارگیری سیستم های بارگیری لودر LHD اتوماتیک :

معادن زیادی از سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD خودکار به منظور حمل و نقل مواد شیمیایی ، دامپینگ و هلدینگ استفاده کرده اند .  با توجه به موفقیت های که این معادن با این سیستم های بارگیری اتوماتیک بدست آورده اند، هنوز هم از این سیستم ها استفاده می کنند . این معادن تست های متعددی در حرکت به سمت جلو و به صورت دنده عقب را انجام داده اند که شماری از آنها موفق بوده اند و برخی دیگر موفقیت آمیز نبودند . طبق نتایج حاصل این لودرها و کامیون های اتوماتیک در همه موارد جز پر کردن باگت لودر بیشتر از انواع عادی موفق بوده اند.

عملیات بارگیری اتوماتیک  :

اولین عملیات بارگیری با LHD های اتوماتیک در سال 1990 آغاز شد و طی هفت سال سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک توسعه یافت . سیستم  نهایی به مدت یک هفته در بخش Noranda´ Brunswick آزمایش شد . این سیستم برای اولین بار در یک دستگاه واگنر ST-8B مورد آزمایش قرار گرفت. طی این آزمایش یک تراموا خودکار توسط یک لودر تونلی LHD اتوماتیک پر می شد و نتایج حاصل با عملکرد مجموعه ای از برترین اپراتورها که به صورت مستقیم با سیستم کار می کردند ، مقایسه شد. میزان کل بارگیری با این سیستم لودر تونلی LHD اتوماتیک 4 درصد بیشتر از حالت معمولی است . پر شدن هر واگن نیز با سرعت 24 درصد بیشتر از حالت عادی صورت گرفت است و بهره وری با کاهش سرعت تراموا افزایش می یابد .

از دیگر پروژه های معدنی که در گسترش سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک به مدت چهار سال مشارکت داشت،  پروژه عظیم سد المپیک (ODO) در استرالیا بود. آن ها مجموعه ای از تراکتورهای زنجیری و کامیون های اتوماتیک را در فاز بیستم این پروژه به کار بردند ، اما پس از سه شیفت به سه علت متوقف شد . دلایل توقف عدم کنترل صحیح سنگ های با سایز بزرگ ، عدم موفقیت در پر کردن کامل باگت در هفتاد درصد از کل دفعات پر کردن باگت و برخورد تراکتور زنجیری با دیواره ها خصوصا هنگام چرخیدن به چپ بود .

مزایای استفاده از سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک :

در اکتبر سال 1998 ، اولین تامروک 2500 نیمه اقتصادی راه اندازی شد . در معدن کیکروناوارا LKAB سوئد عده ای از محققین تصمیم به کنترل همزمان سه سیستم بارگیری لودر تونلی LHD با یک اپراتور گرفتند . LKAB بارها سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیکی را طراحی و آزمودند ، نتایج این آزمایشات بیانگر افزایش بهره وری ، افزایش دقت کار ،  لغزش کمتر سنگ ها و افزایش عمر لاستیک ها بوده است . طی این تحقیقات به دستگاه های مختلفی آسیب رسیده که اینک نتیجه آن طراحی یک سیستم بارگیری اتوماتیک پیشرفته می باشد.

از دیگر معادنی که به استفاده از سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD  اتوماتیک پرداخته است معادن Stobie Inca در انتاریو سوئد می باشد . گزارش ها حاکی از آن است که از سال 1999 به بعد این شرکت با استفاده از یک سیستم کنترل ابتدا با سه دستگاه لودر تونلی LHD شروع کرده و این مقدار به شش دستگاه نیز رسیده است . آن ها ادعا می کنند استفاده از سیستم بارگیری لودر تونلی LHD خودکار عمر دستگاه ها را افزایش و هزینه تایر و نگهداری را نیز کاهش داده است. این معدن هیچکدام از سیستم های کنترل خود را تغییر نداده است و تنها اپراتورها عوض شده اند . به نظر اپراتورهای که در این معدن فعال هستند، استفاده از این سیستم ها بسیار مثبت ارزیابی شده است .

در سال 2003 ، دو منطقه از معادن ال تنته ، پیپا نورته و دیابلو Regimiento  در شیلی ، به منظور افزایش بهره وری ، در چندین زمینه به استفاده از سیستم های بارگیری لودر معدنی LHD خودکار پرداخته است .  آنها در حال استفاده از لودرهای کاملاً خودکار TORO 0010C LHD بودند که توسط سه تا هفت اپراتور کنترل می شد آن ها مدعی هستند به سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک بیشتر و پرسنل قوی تر در این زمینه نیاز دارند. کاهش هزینه تعویض قطعات یدکی ، ساییدگی و پارگی کمتر تایر در مسیر خطوط ، داغ شدن کمتر موتورها ، برخورد کمتر با دیواره ها و بهره وری بالاتر با هزینه کمتر از دستاورد های این معادن بوده است  .

معدن جندی در استرالیا از ابتدای سال 2008 به مدت هجده ماه  با بهره گیری از یک نوع سیستم بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک (Caterpillar R2900 LHD) با استفاده از یک اپراتور توانسته اند دو سیستم را به طور همزمان کنترل کنند . آن ها توانسته بودند با استفاده سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک هزینه اپراتور را کاهش داده و به میزان قبلی تولید کنند . با استفاده از این سیستم هر اپراتور سه ساعت بیشتر کار کرده و هنگام انفجارها همه پرسنل دور بوده و کامیون ها با سرعت بیشتر بدون کمترین برخورد با دیواره ها خارج می شوند. با استفاده از این سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک هزینه شمع های ثانویه را حذف کنند.

معدن مالبرت LKAB سوئد برای امتحان کردن Caterpillar R2900G LHD یک دوره آزمایش 12 ماهه داشتند و مدیر این معدن Björn Koorem از استفاده ی سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک بسیار راضی بوده و خبر از افزایش ده تا بیست درصدی تولید و کاهش جراحات داده است .

معایب سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک :

هزینه نگهداری اتاق کنترل INOC (International commerce Terminology) بسیار بالا است . تجهیزات و سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD معدنی به حدی که باید قابل اطمینان نیستند و حالا اگر بدون سرنشین نیز کنترل شوند ، میزان آگاهی از خرابی های به بار آمده در معدن کاهش می یابد. LKAB با همکاری تامروک در اواخر دهه هشتاد توانست یک آزمایش در زمینه لودر های تونلی LHD برگزار کند که در دوره آزمایشی با موفقیت های بالایی همراه بود اما از لحاظ دسترسی و کارایی در معادن زیر زمینی خوب نبود . این سیستم همواره روی سطح صاف امتحان شده بود و این مسئله سبب افول آن شد . قبلا در زمینه سد المپیک که به شما توضیح دادیم ، به نظر اپراتورهای این مجموعه که با سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک کارکرده بودند ، افزایش بیشینه سرعت نتایج منفی را به بار آورده است و چون سیستم های اتوماتیک سریعتر هستند ، کنترل سیستم های بارگیری برای آن ها سخت بوده است .  آن ها چندین بار به دیواره ها برخورد کرده بودند که در معدن کاوی اصلا خوب نیست . در معادن  Stobieاز سیستم بارگیری لودر تونلی LHD خودکار استفاده می شد و در گزارشات مجموعه ای از معایب این سیستم ها آورده شده است . این معدن به سه عیب افزایش حرکت بین سطوح ، کمبود دید اپراتور و عدم تعبیه مکان برای اپراتور روی خود این سیستم های بارگیری اشاره کرده است. کاستل به مجموعه ای از ایرادات سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک اشاره کرده است که از آن جمله می توان به هزینه بالا در اجرا برای پروژه های بزرگ و عدم حذف کامل اپراتورها اشاره کرد . به نظر کاستل اجرای این پروژه ها در محدوده کوچکتر کم هزینه تر است و راندمان را افزایش می دهد. کاستل در حال برنامه ریزی برای نصب این سیستم بارگیری است.

تجارب در زمینه نگهداری سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک :

Woof ادعا می کند به سبب عملکرد بهتر دنده گیربکس ها و موتور در سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک هزینه تعمیرات و نگهداری کاهش می یابد. رانندگی همیشه با وضعیت مطابقت دارد . قابلیت اطمینان و الزامات ایمنی بالا هستند و این امر باعث می شود تا سیستم دارای یک تشخیص خودکار قوی باشد و پستی بلندی ها را به خوبی تشخیص دهد . پاول و همکارانش تغییرات ایجاد شده در یک RoboScoop W را در معدن استوبی توصیف می کنند ، آن ها  برای خدمات نگهداری و روانکاری سیستم زمان معینی را قائل شده اند و برنامه های متعددی برای افزایش بهره وری سیستم طراحی کردند . در معدن ال تنتس پیپا نورت سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک فقط در صورت وجود برنامه ریزی تعمیر و نگهداری عمده از منطقه تولید خارج         می شود.   AutoMineTM   فواصل نگهداری ، سرویس دهی و سوخت گیری را برنامه ریزی کرده است و این کار ها در قسمت خاصی از معدن توسط پرسنل نگهداری صورت می گیرد . برای تمام سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک دفترچه راهنما طراحی شده است . هر چند در این دفترچه قطعی و خرابی های ناگهانی لحاظ نشده است ،  اما پانزده درصد از کل خرابی های ممکنه آورده شده است . تخمین های انجام شده توسط تیم سد المپیک نشان می دهد ، در صورت استفاده از  سیستم اتوماتیک مجموع اپراتورها و پرسنل تعمیر به میزان قبل خواهد بود. مراحل نگهداری نیز شامل سوخت رسانی و تعمیرات در داخل معدن و در جاده ها می باشد.

کنترل و ایمنی سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک :

تا سال 1998 LKAB با همراهی Sandvik دو پروژه به نام های SALT I و SALT II را اجرا کردند کی طی آن ها با شکست مواجه شدند. آن ها به ایمنی، کنترل و تولید انبوه مد نظرشان نرسیدند . در پروژه سد المپیک در بین سال های 2002-2003 از دو مدل متفاوت لودر تونلی Copco LHD اتوماتیک با همکاری MineGemTM استفاده شد ، که قابلیت کنترل در آن 90 درصد بود و سرعت کار کردن آن نصف نسخه های عادی بود . به این دلیل پروژه سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک در این معدن متوقف شد .  سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک بر اساس ارتباط رادیویی کار می کرد که توده سنگ های بزرگ موجب اختلال در آن می شدند . پس از این شکست طی سال های 2007-2006 برای اولین بار آزمایشات گسترده ای در معدن Kvarntorp  مرکز آزمایشات شرکت سوئدی اطلس Copco با Atlas Copco ST1010C LHD انجام شد و با کتابچه راهنمای اولیه مقایسه شد تا یک دفترچه راهنمای عالی تدوین شد . معدن طلای استاول در استرالیا از آگوست 2005 سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک MineGemT را استفاده کرد. این معدن با بهره گیری از لودرهای تونلی اتوماتیک به تولید یک نیم برابر در مقایسه با لودرهای عادی دست یافته اند. آن ها قابلیت کنترل سیستم را 85-90٪ درصد توصیف کرده اند. معدنRio Tinto´s Northparkes  با استفاده از سیستم اتوماتیک به کار ده ساعته در هر شیفت دوازده ساعته رسیده است. آن ها قابلیت کنترل سیستم های اتوماتیک را 95 درصد بیان کرده اند.

چالش ها و چشم اندازها

سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD بیش از بیست سال است که وارد بازار شده اند و در معادن مختلف به کار بسته شده اند. ایمنی و قابلیت کنترل دو مقوله و چالش اساسی این سیستم های اتوماتیک هستند. تناقض در بین نتایج معادن مختلف کمی شک برانگیز است ، اما نکاتی کاملا قابل قبول وجود دارد . افزایش دانش پرسنل در زمینه این سیستم ها پاسخگوی این دو چالش اساسی است . چشم انداز مد نظر این صنعت نوپا گسترش هر چه بیشتر می باشد و این به کشورها بستگی دارد . اگر کشورها در پروژه های دولتی از سیستم بارگیری اتوماتیک استفاده کنند ، سایرین نیز ترغیب خواهند شد . شرکت های تولید کننده سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD اتوماتیک طی سال ها کار متمادی به پیشرفت های زیادی در زمینه قابلیت کنترل و عمر سیستم ها دست یافته اند. برای مثال تغییر دنده ها و حرکت لودرها با سرعت بیشتری انجام می شود. در کامیون ها خطوط حرکت بهبود یافته اند و میزان سایش تایرها و گیربکس ها نیز کاهش یافته است. با یک برنامه ریزی صحیح در زمینه نگهداری این سیستم های بارگیری لودر تونلی LHD  می توان عمر سیستم را بهینه کرد و بهره وری را افزود.

سخن آخر

سیستم های بارگیری لودر LHD اتوماتیک می توانند تا حد بالایی به ایمنی کار در شرایط بد معدن کمک کنند  به شرط آنکه تولید کنندگان گام های بزرگتری در این زمینه بردارند و دولت نیز از آن ها حمایت کند . کشور ایران با داشتن حجم انبوهی از معادن در معنای حقیقی به این سیستم های بارگیری نیازمند است . سیستم های بارگیری اتوماتیک طی بیست سال اخیر در صنایع معدنی استرالیا به کار بسته شده اند. آیا زمان تحول فرا نرسیده است؟ ایران باید در زمینه تولید این سیستم های بارگیری تلاش کند و در پی تربیت اپراتورهای در این زمینه باشد .