دستگاه های TBM در ایران و انواع آنها
یکی از دوستان در کامنت ها خواسته بودند که در مورد دستگاه های حفاری مکانیزه در ایران و انواع اون توضیحاتی رو بدم.
باید در این مورد این توضیح رو بدم که هنوز در ایران هیچ شرکتی موفق به طراحی و ساخت و یا حتی بهسازی دستگاه های TBM نشده. البته وجود تحریم های بین المللی هم متأسفانه بر شدت ضعف ما در این ضمینه تأثیر زیادی داشته.
اما در سال های اخیر به خصوص دهه هشتاد ، یعنی از سال 1372 که اولین پروژه در ایران با حفاری تمام مکانیزه توسط TBM توسط نیروهای ایرانی و در قرار گاه سازندگی خاتم و با حمایت شرکت های آلمانی و ایتالیایی آغاز شد تا به حال شرکت های زیادی اقدام به خرید دستگاه های TBM و تجهیزات حفاری مکانیزه نموده اند که سهم شرکت های اروپایی در این میان سهم قابل توجهی است.
شرکت های سازنده دستگاه ها و تجهیزات حفاری مکانیزه اغلب در لیست تحریم ایران قرار دارند و از فروش دستگاه و تکنولوژی و نیز سیستم های پشتیبانی جلوگیری می کنند. از این رو در سال های اخیر واسطه هایی همچون امارات متحده و چین سهم بالایی در صادرات تکنولوژی از طریق ایجاد واسطه میان کشور های سازنده و ایران برقرار کرده اند.
از جمله شرکت های بین المللی و توانمند در طراحی و تولید دستگاه های حفاری مکانیزه می توان به شرکت های:
سلی ایتالیا
هرنکشت آلمان
ویرس آلمان
ان اف ام فرانسه
و بسیاری دیگر نام برد. که این چهار شرکت 85% از سهم فروش در ایران را به خود اختصاص دادند.
در 5 سال اخیر یک شرکت چینی به نام NHI با همکاری شرکت ان اف ام فرانسه و تحت لیسانس این شرکت دستگاه های حفاری رو خریداری و بنا به سفارشات ایران اونها رو بهینه سازی کرده و به ایران می فروشد.
در ایران شرکت سلی از پیشگامان صنعت حفاری مکانیزه می باشد و هم اکنون در بسیاری از پروژه ها به عنوان مشاور و راهبر فعالیت میکند.
شرکت NFM فرانسه هم در این سال ها با دستگاه های EPB سهم بسیار بالایی در حفاری مترو های شهری در ایران دارند.
به عنوان مثال شرکت Keyson ایران در پروژه قطار شهری اهواز از TBM EPB Mode شرکت NFM فرانسه استفاده میکند.
شرکت فاطر در خط هفت متروی شهری تهران از TBM EPB Mode شرکت SELI بهره می برد و SELI نقش راهبر را نیز بر عهده دارد .
شرکت حرا در پارت دو خط هفت متروی شهری تهران از TBM EPB Mode شرکت SELI استفاده میکند و این شرکت ایتالیایی پشتیبانی فنی را نیز برعهده دارد.
شرکت رهاب در متروی شهری مشهد با TBM EPB Mode شرکت NFM فرانسه کارمی کند که توسط NHI Group چین برای این پروژه بهسازی شده است.
در پروژه های انتقال آب در غرب کشور هم شرکت آلمانی Herrenknecht با دستگاه های TBM Hard Roch Double Shield خود سهم بالاتری در ساخت دستگاه ها دارد.
در ایران و در پروسه حفاری Hard Rock دستگاه های Double shield طرفدار بیشتری دارد.
اصولاً جنس سنگ ها و مسیر های چند بافتی امکان استفاده از دستگاه ها با تیپ های دیگر را کاهش میدهد.
البته لازم به ذکر است که پروژه ها نیز عمدتاً برای کاهش هزینه ها تنها از یک یا دو دستگاه در تمام مسیر استفاده می کنند.
در صورتی که در پروژه های طولانی ، به عنوان مثال متروی بین المللی اسپانیا از 7 نوع مختلف از دستگاه های شرکت هرنکنشت آلمان برای حفاری در کل مسیر استفاده شد.
به این صورت که پس از بررسی کامل زمین شناختی و طراحی پلن حفاری برای بخش های مختلف زمین در طول مسیر حفاری، یک نوع از دستگاه که مناسب آن نوع حفاری و متریال بود طراحی و ساخته شد و در آن مقطع به کار گزفته شد.
در صورتی که در ایران و در یک پروژه 54کیلومتری با وجود شرایط سخت و خاص محیط حفاری به دلیل وجود گاز های سولفاته کننده و وجود مقدار ریزش درونی آب به تونل، تنها یک دستگاه به کار گرفته شده است و همین امر موجب شد تا هزینه نگهداری و تعمیرات آن بیشتر از خرید یک دستگاه مشابه دیگر شود. سر انجام نیز پروژه پس از 7سال تأخیر منحل شد!!
پروژه ای که خودم در آن مدتی کمتر از یک سال کار کردم....
اما در سال های اخیر به خصوص دهه هشتاد ، یعنی از سال 1372 که اولین پروژه در ایران با حفاری تمام مکانیزه توسط TBM توسط نیروهای ایرانی و در قرار گاه سازندگی خاتم و با حمایت شرکت های آلمانی و ایتالیایی آغاز شد تا به حال شرکت های زیادی اقدام به خرید دستگاه های TBM و تجهیزات حفاری مکانیزه نموده اند که سهم شرکت های اروپایی در این میان سهم قابل توجهی است.
شرکت های سازنده دستگاه ها و تجهیزات حفاری مکانیزه اغلب در لیست تحریم ایران قرار دارند و از فروش دستگاه و تکنولوژی و نیز سیستم های پشتیبانی جلوگیری می کنند. از این رو در سال های اخیر واسطه هایی همچون امارات متحده و چین سهم بالایی در صادرات تکنولوژی از طریق ایجاد واسطه میان کشور های سازنده و ایران برقرار کرده اند.
از جمله شرکت های بین المللی و توانمند در طراحی و تولید دستگاه های حفاری مکانیزه می توان به شرکت های:
سلی ایتالیا
هرنکشت آلمان
ویرس آلمان
ان اف ام فرانسه
و بسیاری دیگر نام برد. که این چهار شرکت 85% از سهم فروش در ایران را به خود اختصاص دادند.
در 5 سال اخیر یک شرکت چینی به نام NHI با همکاری شرکت ان اف ام فرانسه و تحت لیسانس این شرکت دستگاه های حفاری رو خریداری و بنا به سفارشات ایران اونها رو بهینه سازی کرده و به ایران می فروشد.
در ایران شرکت سلی از پیشگامان صنعت حفاری مکانیزه می باشد و هم اکنون در بسیاری از پروژه ها به عنوان مشاور و راهبر فعالیت میکند.
شرکت NFM فرانسه هم در این سال ها با دستگاه های EPB سهم بسیار بالایی در حفاری مترو های شهری در ایران دارند.
به عنوان مثال شرکت Keyson ایران در پروژه قطار شهری اهواز از TBM EPB Mode شرکت NFM فرانسه استفاده میکند.
شرکت فاطر در خط هفت متروی شهری تهران از TBM EPB Mode شرکت SELI بهره می برد و SELI نقش راهبر را نیز بر عهده دارد .
شرکت حرا در پارت دو خط هفت متروی شهری تهران از TBM EPB Mode شرکت SELI استفاده میکند و این شرکت ایتالیایی پشتیبانی فنی را نیز برعهده دارد.
شرکت رهاب در متروی شهری مشهد با TBM EPB Mode شرکت NFM فرانسه کارمی کند که توسط NHI Group چین برای این پروژه بهسازی شده است.
در پروژه های انتقال آب در غرب کشور هم شرکت آلمانی Herrenknecht با دستگاه های TBM Hard Roch Double Shield خود سهم بالاتری در ساخت دستگاه ها دارد.
در ایران و در پروسه حفاری Hard Rock دستگاه های Double shield طرفدار بیشتری دارد.
اصولاً جنس سنگ ها و مسیر های چند بافتی امکان استفاده از دستگاه ها با تیپ های دیگر را کاهش میدهد.
البته لازم به ذکر است که پروژه ها نیز عمدتاً برای کاهش هزینه ها تنها از یک یا دو دستگاه در تمام مسیر استفاده می کنند.
در صورتی که در پروژه های طولانی ، به عنوان مثال متروی بین المللی اسپانیا از 7 نوع مختلف از دستگاه های شرکت هرنکنشت آلمان برای حفاری در کل مسیر استفاده شد.
به این صورت که پس از بررسی کامل زمین شناختی و طراحی پلن حفاری برای بخش های مختلف زمین در طول مسیر حفاری، یک نوع از دستگاه که مناسب آن نوع حفاری و متریال بود طراحی و ساخته شد و در آن مقطع به کار گزفته شد.
در صورتی که در ایران و در یک پروژه 54کیلومتری با وجود شرایط سخت و خاص محیط حفاری به دلیل وجود گاز های سولفاته کننده و وجود مقدار ریزش درونی آب به تونل، تنها یک دستگاه به کار گرفته شده است و همین امر موجب شد تا هزینه نگهداری و تعمیرات آن بیشتر از خرید یک دستگاه مشابه دیگر شود. سر انجام نیز پروژه پس از 7سال تأخیر منحل شد!!
پروژه ای که خودم در آن مدتی کمتر از یک سال کار کردم....
بررسی تخصصی الکتروموتور های دستگاه TBM
الکتروموتور ها
(اطلاعات فوق تخصصی که هیچ کس به شما نمی گوید!!)
در TBM به دلیل بالا بودن جریان مصرفی ورودی دستگاه و نیز محدودیت در فضای جایگیری لوازم نیاز است الکتروموتور ها تا حد امکان کوچکتر و با جریان مصرفی پایین تر اما با توان مناسب تر انتخاب شوند.
از این رو عموماً الکتروموتور ها از نوع طبقاتی آسنکرون با ولتاژ کار بیشتر از 400 ولت انتخاب میشوند و برای پایین آوردن جریان مصرفی در رنج گشتاور مشخص معمولاً از درایو برای راه اندازی استفاده می شود.
به طور خیلی خلاصه و قابل درک مطلب اینگونه است. شما یک الکتروموتور دارید. به دلیل محدودیت هایتان می خواهید جریان کمتری مصرف کنید اما بازده کافی داشته باشید. ولتاژ ثابت است و فقط از رنج خاصی برای کارکرد می توانید استفاده کنید، مثلاً 380 یا 690 . برای بالا بردن دور و توان موتور می توانید جریان را تا حد خاصی افزایش دهید. اما این چیزی نیست که می خواهید!!
نگران نباشید! درایو این کار را برای شما انجام می دهد. درایو های کنترل فرکانسی با تغییر فرکانس مقدار دور موتور را کاهش و یا افزایش می دهند. در نتیجه جریان کار افزایشی ندارد. البته همه موتور ها نمیتوانند در رنج های مختلف فرکانس کارکنند. در اکثر الکتروموتور ها بر روی پلاک میزان رنج فرکانس مشخص شده که عموماً بین 50 تا 60 هرتز هستند.
یکی از پرآوازه ترین و بزرگ ترین شرکت های تولید و پشتیبانی الکتروموتور های طبقاتی-فرکانسی شرکت Elin EBG اتریش است.
انتخاب توان الکتروموتور ها بسته به اندازه قطر حفاری و کاتر هد و نیز تعداد الکتروموتور ها متفاوت است. اما عموماً از الکتروموتور هایی با توان نامی 250Kw تا 470Kw استفاده می شود.
البته اطلاعات فنی برای هر موتور متفاوت است . همیشه خود شرکت Detail محصول را در یک دفترچه به همراه محصول ارسال میکند. به عنوان مثال این Detail یک الکتروموتور از شرکت Elin به سفارش شرکت WIRTH برای TBM مدل TB 458 E/TS هستش که من در پروژه قمرود با اون کار کردم. این موتور از نوع سه فاز آسنکرون با روتور قفسی، ولتاژ کار 690 با کنترل فرکانس Hz 50-0، اتصال داخلی بسته به نوع کارکرد Y/∆/D ، با درجه حفاظتی بالا - 60~80IP ، طراحی شده برای شرایط کاری سنگین S-90% ، پکیج بسته و خنک کاری استاتور با آب انجام میشود ، وزن در حدود 1400Kg ، روانکاری با گریس مخصوص و به مقدار مشخص ، عایق بندی Class H ، توان خروجی 280Kw ، دور 1480 در دقیقه ، جریان کارکرد در پیک 295A ، گشتاور در پیک 1807Nm ، راندمان 95/8% ، ضریب بار 0/87 .
از این رو عموماً الکتروموتور ها از نوع طبقاتی آسنکرون با ولتاژ کار بیشتر از 400 ولت انتخاب میشوند و برای پایین آوردن جریان مصرفی در رنج گشتاور مشخص معمولاً از درایو برای راه اندازی استفاده می شود.
به طور خیلی خلاصه و قابل درک مطلب اینگونه است. شما یک الکتروموتور دارید. به دلیل محدودیت هایتان می خواهید جریان کمتری مصرف کنید اما بازده کافی داشته باشید. ولتاژ ثابت است و فقط از رنج خاصی برای کارکرد می توانید استفاده کنید، مثلاً 380 یا 690 . برای بالا بردن دور و توان موتور می توانید جریان را تا حد خاصی افزایش دهید. اما این چیزی نیست که می خواهید!!
نگران نباشید! درایو این کار را برای شما انجام می دهد. درایو های کنترل فرکانسی با تغییر فرکانس مقدار دور موتور را کاهش و یا افزایش می دهند. در نتیجه جریان کار افزایشی ندارد. البته همه موتور ها نمیتوانند در رنج های مختلف فرکانس کارکنند. در اکثر الکتروموتور ها بر روی پلاک میزان رنج فرکانس مشخص شده که عموماً بین 50 تا 60 هرتز هستند.
یکی از پرآوازه ترین و بزرگ ترین شرکت های تولید و پشتیبانی الکتروموتور های طبقاتی-فرکانسی شرکت Elin EBG اتریش است.
انتخاب توان الکتروموتور ها بسته به اندازه قطر حفاری و کاتر هد و نیز تعداد الکتروموتور ها متفاوت است. اما عموماً از الکتروموتور هایی با توان نامی 250Kw تا 470Kw استفاده می شود.
البته اطلاعات فنی برای هر موتور متفاوت است . همیشه خود شرکت Detail محصول را در یک دفترچه به همراه محصول ارسال میکند. به عنوان مثال این Detail یک الکتروموتور از شرکت Elin به سفارش شرکت WIRTH برای TBM مدل TB 458 E/TS هستش که من در پروژه قمرود با اون کار کردم. این موتور از نوع سه فاز آسنکرون با روتور قفسی، ولتاژ کار 690 با کنترل فرکانس Hz 50-0، اتصال داخلی بسته به نوع کارکرد Y/∆/D ، با درجه حفاظتی بالا - 60~80IP ، طراحی شده برای شرایط کاری سنگین S-90% ، پکیج بسته و خنک کاری استاتور با آب انجام میشود ، وزن در حدود 1400Kg ، روانکاری با گریس مخصوص و به مقدار مشخص ، عایق بندی Class H ، توان خروجی 280Kw ، دور 1480 در دقیقه ، جریان کارکرد در پیک 295A ، گشتاور در پیک 1807Nm ، راندمان 95/8% ، ضریب بار 0/87 .
Three-phase asynchronous motor
Welded housing / water-cooled stator
280 kW S3-90%, 690 V Y, 50 Hz, 1484 1/min,
IM3001 (B5), IP65 (IP56), RAL9001
Technical description:
Execution: DIN-EN 60034 resp. IEC 60034, ELIN-motorlist
Welded housing / water-cooled stator
Type of construction: IM3001 (B5)
Type of protection motor: IP65
Type of protection climate connection: IP56
Weight (kg): appr. 1400
Colour: RAL9001
IEC-frame size: 280
Terminal box: axial on the NDE Bearing end shield
Line entrance plate: radially downward
2x M80x2 (closed)
2x M20x1,5 (closed)
Shaft end: 1x special
Bearings: DE -> grooved ball bearing (insul.)
NDE -> roller bearing
Lubrication: grease
with relubrication device
Insulation class: H
Water in- and outlet pipe: R 1/2" axial on the NDE - flange
Water inlet temp. (degr.C): max. 25
Water flow (l/min): min. 30
Water pressure (bar): max. 5
Technical data:
Sinus FU – Operation
Output (kW): 280 280
Type of duty: S3-90% S3-90%
Voltage (V): 690 690
Connection: Y Y
Frequency (Hz): 50 50
Speed (1/min): 1484 1480
Full-load current at 690V (A): 282 295
Full-load torque (Nm): 1802 1807
Efficiency (%): 95,8
Power factor: 0,87
Starting current/full-load c.: 10,5
Starting torque/full-load t.: 2,7
Pull out torque/full-load t.: 3,4
Welded housing / water-cooled stator
280 kW S3-90%, 690 V Y, 50 Hz, 1484 1/min,
IM3001 (B5), IP65 (IP56), RAL9001
Technical description:
Execution: DIN-EN 60034 resp. IEC 60034, ELIN-motorlist
Welded housing / water-cooled stator
Type of construction: IM3001 (B5)
Type of protection motor: IP65
Type of protection climate connection: IP56
Weight (kg): appr. 1400
Colour: RAL9001
IEC-frame size: 280
Terminal box: axial on the NDE Bearing end shield
Line entrance plate: radially downward
2x M80x2 (closed)
2x M20x1,5 (closed)
Shaft end: 1x special
Bearings: DE -> grooved ball bearing (insul.)
NDE -> roller bearing
Lubrication: grease
with relubrication device
Insulation class: H
Water in- and outlet pipe: R 1/2" axial on the NDE - flange
Water inlet temp. (degr.C): max. 25
Water flow (l/min): min. 30
Water pressure (bar): max. 5
Technical data:
Sinus FU – Operation
Output (kW): 280 280
Type of duty: S3-90% S3-90%
Voltage (V): 690 690
Connection: Y Y
Frequency (Hz): 50 50
Speed (1/min): 1484 1480
Full-load current at 690V (A): 282 295
Full-load torque (Nm): 1802 1807
Efficiency (%): 95,8
Power factor: 0,87
Starting current/full-load c.: 10,5
Starting torque/full-load t.: 2,7
Pull out torque/full-load t.: 3,4
روتور در هر دو طرف خود به پینیون متصل است. از یک طرف به پین استوانه ای که روتور را به گیربکس متصل می کند و از طرف دیگر به پین چرخ دنده ای که به Safe Set متصل است.
موتور به همراه مجموعه ای به نام Safe Set که بخش حفاظتی الکتروموتور به حساب می آید و بر روی آن نصب شده تحویل می شود. Safe Set به طور مجزا به موتور پیچ شده اما کل بخش های موتور تقریباً پک شده و کاملاً بسته است.
بر روی Terminal Box سه عدد کانکتور U V W قرار دارد که به درایو متصل میشود.
همچنین دمای موتور توسط سنسور های کریستالی به طور مداوم مورد بررسی قرار میگیرند و تعدادی سنسور نیز میزان گریس، آب و درجه حرارت آنها را کنترل می کنند.
آب ی که برای خنک کردن استفاده می شود باید دارای سختی پایین و میزان املاح معدنی کم باشد تا از ایجاد گرفتگی در مجرای خنک کننده جلوگیری شود.
همچنین درجه حرارت موتور باید بین 25 تا 30 درجه سانتیگراد باشد تا گریس به خوبی عمل کند. اگر حرارت کمتر باشد خود موتور دارای یک هیتر است که درجه حرارت را متعادل میکند.
مقدار گریس مورد نیاز برای تمام مدت کارکرد مفید به همراه الکتروموتور در بسته بندی قرار دارد. حتی فکر این را هم کرده اند!!!
انتخاب نوع گریس هم با خوشان است!!
معمولاً این گریس ها ساعت کارکرد دارند و پس از آن باید مجدداً شارژ شوند. پس از چند دوره شارژ می بایست گریس ها کاملاً تخلیه و مجدداً گریس شارژ شود. با اتمام زمان کارکرد ،گریس تبدیل به روغن می شود.
همچنین این موتور ها در شرایط بسیار خاص و سنگین تست می شوند تا از صحت کارکرد آنها اطمینان حاصل شود.
چیز عجیبی که وجود دارد این است که در سه چهار مورد تست برای چهار موتور مختلف مقادیر آنقدر به هم نزدیک هستند که آدم را یاد تولیدات داخلی خودمان می اندازد!!!!!
من خودم تعجب کردم از این همه دقت و کیفیت در ساخت!!!!
مدارک تست الکتروموتور ها را از اینجا دانلود کنید.
موتور ها توسط کابل های فشار قوی 50*3 به درایو متصل می شوند. درایو تمام عوامل کنترلی نظیر دما مقدار گشتاور، فشار، سرعت و وضعیت Safe set را به PLC از طریق ارتباط Profibus انتقال میدهد و اپراتور از داخل کابین آنها را کنترل میکند. اما امکان کنترل دستی نیز هم از روی درایو و هم از طریق ریموت وجود دارد.
درایو از طریق سیستم Auto Tune تمامی موتور را چک و اطلاعات را ذخیره می کند.
توضیحات در مورد بخش درایو ها را به صورت کامل در آینده خواهم نوشت.
موتور به همراه مجموعه ای به نام Safe Set که بخش حفاظتی الکتروموتور به حساب می آید و بر روی آن نصب شده تحویل می شود. Safe Set به طور مجزا به موتور پیچ شده اما کل بخش های موتور تقریباً پک شده و کاملاً بسته است.
بر روی Terminal Box سه عدد کانکتور U V W قرار دارد که به درایو متصل میشود.
همچنین دمای موتور توسط سنسور های کریستالی به طور مداوم مورد بررسی قرار میگیرند و تعدادی سنسور نیز میزان گریس، آب و درجه حرارت آنها را کنترل می کنند.
آب ی که برای خنک کردن استفاده می شود باید دارای سختی پایین و میزان املاح معدنی کم باشد تا از ایجاد گرفتگی در مجرای خنک کننده جلوگیری شود.
همچنین درجه حرارت موتور باید بین 25 تا 30 درجه سانتیگراد باشد تا گریس به خوبی عمل کند. اگر حرارت کمتر باشد خود موتور دارای یک هیتر است که درجه حرارت را متعادل میکند.
مقدار گریس مورد نیاز برای تمام مدت کارکرد مفید به همراه الکتروموتور در بسته بندی قرار دارد. حتی فکر این را هم کرده اند!!!
انتخاب نوع گریس هم با خوشان است!!
معمولاً این گریس ها ساعت کارکرد دارند و پس از آن باید مجدداً شارژ شوند. پس از چند دوره شارژ می بایست گریس ها کاملاً تخلیه و مجدداً گریس شارژ شود. با اتمام زمان کارکرد ،گریس تبدیل به روغن می شود.
همچنین این موتور ها در شرایط بسیار خاص و سنگین تست می شوند تا از صحت کارکرد آنها اطمینان حاصل شود.
چیز عجیبی که وجود دارد این است که در سه چهار مورد تست برای چهار موتور مختلف مقادیر آنقدر به هم نزدیک هستند که آدم را یاد تولیدات داخلی خودمان می اندازد!!!!!
من خودم تعجب کردم از این همه دقت و کیفیت در ساخت!!!!
مدارک تست الکتروموتور ها را از اینجا دانلود کنید.
موتور ها توسط کابل های فشار قوی 50*3 به درایو متصل می شوند. درایو تمام عوامل کنترلی نظیر دما مقدار گشتاور، فشار، سرعت و وضعیت Safe set را به PLC از طریق ارتباط Profibus انتقال میدهد و اپراتور از داخل کابین آنها را کنترل میکند. اما امکان کنترل دستی نیز هم از روی درایو و هم از طریق ریموت وجود دارد.
درایو از طریق سیستم Auto Tune تمامی موتور را چک و اطلاعات را ذخیره می کند.
توضیحات در مورد بخش درایو ها را به صورت کامل در آینده خواهم نوشت.
