SYSTEMY WSPOMAGANIA W INYNIERII PRODUKCJI Inynieria Systemw Technicznych
2016 z. 2(14)
77
7
WYZNACZENIE EFEKTYWNOCI
WYKORZYSTANIA KOMBAJNU CIANOWEGO Jarosaw BR ODNY, Kinga STECUA
7.1 WPROWADZENIE
Rosnca od kilkunastu lat koncentracja wydobycia wgla kamiennego odbywa si
gwnie w wyniku zwikszenia dugoci cian eksploatacyjnych oraz podwyszenia wy-
dajnoci wykorzystywanych do tego celu maszyn. Proces ten powoduje, i w przedsi-
biorstwach grniczych, eksploatacja odbywa si w coraz mniejszej liczbie cian eksploa-
tacyjnych przy jednoczenie zwikszajcym si wydobyciu jednostkowym. Jest to moli-
we dziki wprowadzeniu dugich frontw eksploatacyjnych umoliwiajcych peniejsze
wykorzystanie mechanizacji i automatyzacji procesu urabiania i transportu urobku.
Dziaania te w sposb istotny wpyny na rozwj nowych systemw maszynowych wy-
korzystywanych do tego typu eksploatacji [2, 6, 7, 8].
Obecnie do bezporedniej eksploatacji zoa w systemie cianowy wykorzystuje
si zmechanizowany kompleks cianowy, w skad ktrych wchodz, kombajn cianowy,
przenoniki cianowy i podcianowy, kruszarka oraz obudowa zmechanizowana. Kom-
pleksy te umoliwiaj mechanizacj procesu urabiania, co przekada si na wysok kon-
centracj wydobycia oraz zapewniaj bardzo wysoki poziom bezpieczestwa zaodze.
Czynniki te powoduj, i w najbliszych latach cianowe systemy eksploatacji z wyko-
rzystaniem zmechanizowanych kompleksw cianowych powinny by dominujcym
sposobem podziemnej eksploatacji surowcw mineralnych.
Wszystkie maszyny wchodzce w skad zmechanizowanego kompleksu cianowe-
go tworz, zgodnie z niezawodnociowym punktem widzenia, struktur szeregow,
w ktrej awaria jednej z nich powoduje przerw w pracy caego kompleksu. Zasadnym
wydaje si jednak stwierdzenie, e najistotniejsze znaczenie w procesie eksploatacji ma
kombajn cianowy. Maszyna ta ma za zadanie odspajanie skay (w tym gownie wgla)
od calizny oraz jej zaadunek na przenonik cianowy. Kombajn cianowy stanowi, wic
pierwsze ogniwo w procesie eksploatacji, a jego znaczenie dla efektywnoci caego tego
procesu jest bardzo due. Na rys. 7.1 przedstawiono widok kombajnu cianowego dwu-
ramiennego w czasie pracy [9].
Obecnie wykorzystywane w przedsibiorstwach grniczych kombajny s maszy-
nami charakteryzujcymi si bardzo dobrymi parametrami technicznymi. Dua ich moc
oraz stabilna konstrukcja umoliwiaj prowadzenie, teoretycznie cigej eksploatacji
przy bardzo wysokiej wydajnoci. W praktyce jednak moliwoci kombajnw wykorzy-
stywane s tylko w czci. Przyczyn tego stanu s zarwno zmienne czynniki grniczo-
2016 z. 2(14)
Redakcja: E. MILEWSKA
78
geologiczne eksploatowanego pokadu, jak rwnie techniczne i organizacyjne. Czynniki
te powoduj zmniejszenie efektywnoci wykorzystania kombajnu, co w sposb bezpo-
redni przekada si na niepene wykorzystanie pozostaych maszyn wchodzcych
w skad kompleksu i wpywa na obnienie wynikw ekonomicznych przedsibiorstwa.
Rys. 7.1 Widok kombajnu cianowego w czasie pracy
rdo: opracowanie wasne
Dla poprawy tego stanu konieczne staje si podjcie dziaa majcych na celu iden-
tyfikacj przyczyn powodujcych niepene wykorzystanie posiadanych przez przedsi-
biorstwo grnicze maszyn. W kolejnym etapie, na podstawie uzyskanych wynikw nie-
zbdne jest opracowanie wytycznych i rekomendacji dla sub utrzymania ruchu oraz
kierownictwa tych przedsibiorstw, w celu podjcia niezbdnych dziaa i decyzji dla
poprawy tego stanu. Aby podjte dziaania byy skuteczne, konieczne jest przeprowa-
dzenie bada i analiz aktualnego stanu wykorzystanie posiadanych przez przedsibior-
stwa grnicze zasobw technicznych w tym w szczeglnoci uytkowanych maszyn gr-
niczych. Temu celowi su badania i analizy, ktrych wyniki przedstawiono w niniej-
szym opracowaniu.
Jak ju wczeniej wspomniano, badaniami objto kombajn cianowy pracujcy
w przedsibiorstwie grniczym i wykorzystywany do podziemnej eksploatacji wgla ka-
miennego systemem cianowym. Na podstawie danych pozyskanych z systemu automa-
tyki przemysowej okrelono, wykorzystujc zaoenia modelu efektywnoci cakowitej
(OEE), dostpno i wydajno kombajnu oraz w oparciu o informacje z zakadu prze-
rbczego, jako urobku, traktowanego w tym procesie, jako produkt kocowy. Uzyska-
ne dane umoliwiy wyznaczenie wskanikw czstkowych oraz wskanika efektywno-
ci cakowitej OEE badanego kombajnu dla 66 zmian roboczych. Uzyskane wyniki jedno-
znacznie udowodniy dua zmienno wyznaczonego wskanika oraz, dla wikszoci
zmian roboczych niezadowalajc jego warto.
SYSTEMY WSPOMAGANIA W INYNIERII PRODUKCJI Inynieria Systemw Technicznych
2016 z. 2(14)
79
7.2 WYNIKI BADA I ANALIZ
Do wyznaczenia efektywnoci badanego kombajnu wykorzystano model efektyw-
noci cakowitej OEE, bdcy ilociowym narzdziem stosowanym do oceny strategii
TPM. W modelu tym analiz przeprowadza si w trzech obszarach obejmujcych dost-
pno maszyny jej wydajno (wykorzystanie) oraz jako uzyskanego produktu. Dla
kadego z tych obszarw wyznacza si wskanik czstkowy, ktrych iloczyn, wyraony
w procentach okrela efektywno cakowit badanej maszyny [1, 3, 4, 5, 8].
Wskanik dostpnoci okrela, jak cz z planowanego czasu pracy maszyny lub
zestawu maszyn, nazwanego czasem operacyjnym, wykorzystanego bezporednio do
produkcji. Wskanik wydajnoci lub wykorzystania, okrela stosunek iloci wszystkich
wytworzonych wyrobw do iloci planowanej, natomiast wskanik jakoci wyznacza
stosunek wyrobw dobrych do oglnej liczby wyrobw. Mona, wic przyj, e wska-
nik efektywnoci cakowitej okrela stopie wykorzystania maszyny lub systemu w sto-
sunku do stanu, w ktrym spenione s wszystkie plany w zakresie czasu pracy, wydaj-
no oraz jako wyrobw. Warto wskanika wynoszca jeden (w procentach 100%)
jest stanem idealnym, w ktrym proces produkcyjny przebiega zgodnie z przyjtym pla-
nem.
W analizowanym przypadku badaniom poddano kombajn cianowy, dla ktrego
w pierwszym etapie wyznaczono wskanik dostpnoci. W celu wiarygodnego wyzna-
czenia tego wskanika skorzystano z rejestrowanych, przez system automatyki przemy-
sowej, parametrach jego pracy. Rejestracja ta odbywa si automatycznie i jest niezale-
na od operatora kombajnu, co powoduje, i pozbawiona jest bdw zwizanych z jego
subiektywnymi odczuciami i interpretacjami.
Rys. 7.2 Czasowe przebiegi natania prdw pobieranych przez silniki organw
urabiajcych kombajnu cianowego oraz jego prdko posuwu
rdo: opracowanie wasne
2016 z. 2(14)
Redakcja: E. MILEWSKA
80
Podstawowymi parametrami, ktre wykorzystano do wyznaczenia dostpnoci ba-
danego kombajnu, s natenia prdw pobieranych przez silniki organw urabiajcych
i silniki posuwu kombajnu oraz jego pooenie okrelane wzgldem sekcji obudowy
cianowej. Jako pomocniczy parametr przyjto prdko przemieszczania si (posuwu)
kombajnu. Przyjte parametry umoliwiy wyznaczenie rzeczywistych czasw pracy
kombajnu oraz wstpn analiz przyczyn zarejestrowanych przestojw. Na rys. 7.2
przedstawiono czasowe przebiegi natania prdw pobieranych przez silniki organw
urabiajcych kombajnu cianowego odniesione do prdko jego posuwu, a na rys. 7.3
czasowe przebiegi prdkoci posuwu kombajnu oraz zmiany pooenia kombajnu dla
166,7 minut przykadowej zmiany roboczej.
Rys. 7.3 Czasowe przebiegi prdkoci posuwu kombajnu
oraz jego pozycji w wyrobisku cianowym
rdo: opracowanie wasne
Na rys. 7.4 przedstawiono czasowe przebiegi natania prdw pobieranych przez
silniki posuwu kombajnu cianowego dla przyjtego czasu wraz z pooeniem kombaj-
nu. Podstaw przyjcia zakresu czasowego, dla ktrego przedstawiono przebiegi reje-
strowanych parametrw by fakt, i obejmuje on jeden cykl pracy kombajnu, ktry pra-
cuje w systemie jednokierunkowego urabiania. Cykl ten obejmuje zawrbianie kombaj-
nu, urabianie zasadnicze (prdko robocza) oraz jego powrt (prdko manewrowa).
W zalenoci od zmiany roboczej, dla badanego okresu pracy zarejestrowano od
ok. 2,5 do 4 takich cykli na jedn zmian robocz. Jako zmian robocza przyjto tzw.
czarne zmiany, tzn. takie, w czasie ktrych prowadzona bya bezporednia eksploatacja
zoa.
SYSTEMY WSPOMAGANIA W INYNIERII PRODUKCJI Inynieria Systemw Technicznych
2016 z. 2(14)
81
Rys. 7.4 Natania prdw pobierane przez silniki posuwu kombajnu cianowego
wraz z pooeniem kombajnu
rdo: opracowanie wasne
W oparciu o zarejestrowane przebiegi wyznaczono wskaniki dostpnoci kombaj-
nu. Dla przedstawionych na rysunkach 2, 3 i 4 przebiegw wskanik ten wynis 83,5%,
a dla caej zmiany roboczej (trwajcej 360 minut), w ktrej mieci si ten fragment
wynis 76,4%. Na rys. 7.5 przedstawiono wyznaczone wartoci wskanikw dostpno-
ci dla wszystkich 66 badanych zmian roboczych oraz warto redni, ktra wyniosa
72,14,8%. Dla badanego zakresu, najnisza warto tego wskanika wyniosa 55,1%
a najwysza 83,3%.
Rys. 7.5 Wartoci wskanika dostpnoci kombajnu cianowego dla 66 zmian
roboczych
rdo: opracowanie wasne
2016 z. 2(14)
Redakcja: E. MILEWSKA
82
Podstaw wyznaczania wskanika wydajnoci by plan techniczno-ekonomiczny
kopalni, w ktrym ujto planowan zmianow wydajno
