Konveyör Özelliklerinin Belirlenmesinde ve Konveyör Tasarımında en sık yapılan on hata

Martin Engineering tarafından kaleme alınan “ Konveyör Özelliklerinin Belirlenmesinde ve Konveyör Tasarımında en sık yapılan on hata” adlı makalenin 1.kısmını sizlerle paylaşıyoruz.

Konveyör sistemleri; madencilik, kömür ve cevher işlemenin yanı sıra agrega ve çimento imalatı da dahil olmak üzere çok çeşitli dökme malzeme işleme faaliyetlerinin can damarıdır. Günümüzün modern sistemlerinde, her zamankinden daha yüksek hacimlere varan yüklerin daha yüksek hızlarda taşınması bekleniyor. Dökme yüklerin, kaçak malzemeyi en aza indirerek güvenli, uygun ve güvenilir şekilde taşınmasına yönelik kullanıcı beklentileri artarken, konveyör özelliklerinin belirlenmesi ve konveyör tasarımı süreçlerindeki geleneksel uygulamalar, bu beklentileri karşılayamaz hale gelmiştir.

Bantlı konveyörler; aşırı yükleme, aşırı kullanım veya bakımsız bırakma yoluyla hor kullanılmaktadır. Kimi zaman bu hataların üçü birden yapılmaktadır. Esasında tasarımcılar ve imalatçılar, her türlü olumsuz koşul altında çalışmaya devam eden çok sağlam sistemler sunma konusunda o kadar iyi iş çıkarmıştır ki konveyörler, yüzlerce farklı bileşenin özenle bir araya getirilmesiyle tasarlanan sistemler yerine, seri üretilip kiloyla satın alınabilen mallar gibi görülmeye başlamıştır.

Bu bakış açısından yola çıkan birçok işletme sahibi, konveyörleri yalnızca dökme yükleri A Noktasından B noktasına belirlenen hızla taşıyan son derece basit ekipmanlar olarak görür. Gerçekteyse konveyörler, temel proseslerin neredeyse tamamıyla etkileşime giren karmaşık sistemlerdir. Dolayısıyla tasarım ve özellik belirleme aşamalarında kestirme yollara başvurulmasının güvenlik, üretim verimi ve çevre üzerindeki etkileri son derece büyük ve yaygın olmaktadır. Bu koşullarda daha düşük risk, daha iyi sürdürülebilirlik ve daha düşük ömür çevrimi maliyetleri sağlamaya yönelik tasarımları içeren trendler ön plana çıkmakta ve tasarımla ilgili kararlar, konveyör sisteminin ilk kullanılmaya başladığı dönemdeki performansının yanı sıra gelecekteki performansını da etkilemektedir.

Konveyörler, temel proseslerin neredeyse tamamıyla etkileşime giren karmaşık sistemlerdir.

Ne yazık ki ömür çevrimi maliyetlerini dikkate almak yerine en düşük fiyatlı ürünü satın almak standart uygulama haline gelmiştir. Ancak son derece kusurlu olan bu uygulama, genellikle sermaye giderleri içinde gerekli tasarım öğeleri için ayrılmış fonun işletme bütçesine aktarılmasına neden olmaktadır. Bu bütçe değişiklikleri, ilk maliyeti düşük olan tasarımın bakım maliyetinin yüksek olmasından, değişen ihtiyaçlara ya da koşullara göre tadilat gerekliliklerinin ortaya çıkmasından veya orijinal ekipmandaki eksikliklerin giderilmesi için gereken fonun aslında hiçbir zaman ayrılmamış olmasından ileri gelmektedir.

Konveyör özelliklerinin uygun şekilde belirlenmemesi, tasarımların yalnızca fiyat hedeflerini karşılamaya yönelik geliştirilmesi ve hasıraltı edilen finansman usulsüzlükleri gibi faktörlerin tamamı, çok sayıda soruna katkıda bulunur. Bu sorunlar, konveyörün kullanım ömrü boyunca sürebilen verim düşüklüğüne, kazalara, kirliliğe ve hukuki süreçlere bağlı yüksek maliyetler doğurur. Uzmanlar tarafından düzenlenen on maddelik listede, bir konveyörün güvenliğini, temizliğini ve verimini zamanla düşürebilecek en yaygın tasarım hataları listelenmiştir. Böylece tesis sahiplerinin ve fabrika yöneticilerinin, karar alırken yalnızca satın alma fiyatına odaklanma tuzağına düşmesinin önlenmesi amaçlanmıştır.

Dökme yüklerin tanımlanması için yalnızca yığın yoğunluğunun ve yığın açısının kullanılması, on yıllardır süregelen yaygın bir uygulamadır. Konveyör Ekipmanı İmalatçıları Birliği (CEMA), tüm dökme malzemeleri içeren tabloların hazırlanması doğrultusunda sayısız talep almaktadır. Bu beklenti, dökme malzemelerin tüm türevlerinin bir rehber kitaba sığdırılmasının mümkün olduğu yanılgısından kaynaklanmaktadır ve önemli sorunlar barındıran bir yaklaşımdır.

Dökme malzemeyi iyi tanımamaktan ileri gelen en önemli tehlikelerden biri, en temel koşul olan tonajın yeterince ön planda tutulmamasıdır. Konveyörün temel amacı, bir saatte X ton malzemeyi bir yerden başka bir yere taşımaktır. Bu hedefe etkili şekilde ulaşılmazsa diğer tüm koşullar ikinci planda kalır. CEMA 550: Dökme Yüklerin Özellikleri standardında, kömür için ~ 600 ile 980 kg/m ³ arasında değişen sekiz farklı yığın yoğunluğu listelenmiştir. Bu veriler, ortalama yığın yoğunluğunun, şu şekilde büyük ölçüde değişebileceğini göstermektedir: ~790 + 190 kg/m ³ . Bu durumda, sistemin ortalama değer üzerinden tasarlanması halinde, saatlik taşınan malzeme bazında + %25 fazla ya da eksik tasarım yapılabilir.

Dahası, listelenen bu sekiz kömür türevinin yığın açısı 27-45° arasında, yani ortalamadan + 9° sapabilecek şekilde değişkenlik göstermektedir. Bunker veya şutların eğiminin ortalama değere göre tasarlanması, dökme malzemenin hiç akmamasına ya da şut geometrisi tarafından yeterince kontrol edilemeden serbestçe akmasına neden olabilir.

Belirli bir dökme yükün karakterizasyonu için gereken bir dizi tipik testin maliyeti 30.000 ABD doları civarındayken, sistemde tahmini duruş maliyeti ise dakikada yaklaşık 1000 ABD dolarıdır. Bir konveyör sisteminin kullanım ömrü boyunca, yalnızca bir defalık şut tıkanmasının önlenebilmesi bile test masrafını karşılayabilir.

Konveyör bandı, şut astarı ve dökme malzeme arasındaki etkileşim, Bir kuru aşınma test cihazında, 3 cisimli aşınma tekniğiyle ölçülüyor.

Gelecekteki işletim maliyetlerini düşürme bakımından kritik olan diğer birçok değer için benzer argümanlar sunulabilir. Örneğin teklif isteklerinde, topak boyutu ve ince tane yüzdesi genellikle yanlış beyan edilir ve bunun sonucunda sözleşme performansıyla ilgili anlaşmazlıklar ortaya çıkabilir.

Öneri: Taşınacak fiili dökme yükten aldığınız numuneleri, beklenen nem içeriği ve sıkıştırma basıncı aralıklarının tamamında test edin ve konveyör sistemini tasarlamak için bu testlerden elde edilen verileri kullanın.

Bandın düzden olukluya geçtiği yerde yükleme yaparak konveyörün toplam uzunluğundan tasarruf etmek, fiyat hedeflerine ulaşmak için yaygın olarak başvurulan pratik bir uygulamadır. Fiyat hedeflerini karşılamak amacıyla konveyörü kısaltmak için başvurulan diğer bir yaklaşımsa yarım oluk geçişi olarak adlandırılan bir tasarım tekniğidir. Geçişte yükleme ve yarım oluk geçişi uygulamalarının bir arada kullanılması halinde, bant aşınması, şut aşınması ve döküntü miktarı artabilmektedir.

Geçiş bölgesi, düz bandın oluklu hale geldiği bölgedir.

Hem yükleme hem de tahliye bölgelerinde konveyör uzunluğunun bir metre veya daha fazla azaltılmasının yanı sıra yaklaşık iki metrelik bant tasarrufunun sağlanması, konveyör başına maliyeti 15.000 ila 20.000 ABD doları seviyesinde aşağı çekebilir. Konveyörü barındıran binanın küçültülmesi sayesinde ek tasarruflar da sağlanabilir.

Ancak maliyet tasarrufuna yönelik bu tedbirlerin de bir bedeli vardır. Geçişte yükleme ve yarım oluk geçişinin tek başına veya bir arada kullanıldığı pek çok tasarımda, çok kısa süre içinde işletim sorunları ortaya çıkar. Öncelikli sorun, döküntü ve toz şeklinde ortaya çıkan kaçak malzeme sorunudur. Düz kuyruk tamburuyla birinci tam oluklu makara arasındaki bant geçiş yüzeyinin yapısı, yükleme değişimleriyle birlikte bant gerginliğinde meydana gelen değişimlerden etkilenen, modellenmesi zor, karmaşık, 3 boyutlu bir yüzeydir. Bu yüzeyin doğru şekilde modellenmesi neredeyse imkansızdır. Bu durumda şutun banda oturtulabilmesi için son boyutlandırma işlemlerinin, maliyeti artıracak şekilde her zaman sahada yapılması gerekir. Prensipte sahada imalatın fabrikada imalata göre 10 kat daha yüksek maliyetli olduğu kabul edilir.

Geçişte yükleme veya yarım oluk geçişi tekniklerinin kullanılması halinde, şutun geçişte banda paralel başlaması ve daha sonra tam oluklu kısımda bandı izleyebilmek için dışbükey bir eğri oluşturması gerekir. Bunun için gerekli bükme işlemi, ince tanelerin sıkıştığı bir nokta yaratarak astarın ve toz lastiğinin aşınmasını kolaylaştırır ve sonuçta bantta sıkışma hasarına yol açar. Astarın karakteristik “yarım ay” biçimli aşınma bölgesi ve yüklemenin en çalkantılı olduğu bölgedeki makaraların üzerinde bulunan yükleme teknesi, büyük miktarda malzeme kaçağına neden olur. Genellikle bu kaçak malzemelerin daha sonra elle temizlenmesi gerekir.

15.000 ile 20.000 ABD doları arasındaki tasarruf, ek temizlik maliyetlerinin ortaya çıkması, daha sık sızdırmazlık ve astar bakımına ihtiyaç duyulması ve bant ömrünün kısalması nedeniyle hızla erir. Özellik belirleme ve tasarım aşamasında, bu gibi tasarım kararlarına bağlı olarak çok sayıda başka tasarım ve bakım sorunu da ortaya çıkar.

Öneri: Bant tipi ve bant genişliği için önerilen tam oluk geçiş mesafesini kullanın. Yüklemeye birinci tam oluklu makaradan sonra başlayın.

Konveyörün ana tamburlarının çapları, genellikle bant ve bant eki ömrünün uzatılması için bant imalatçısı tarafından, bant gerginliği baz alınarak önerilen minimum değere göre seçilir. Bu tambur çaplarının, diğer bileşenlerin doğru şekilde çalışmasına izin vermeyecek kadar küçük olabileceği ihtimali sıkça gözden kaçırılır. Daha küçük tahrik tamburları kullanıldığında, sarım açısını büyütmek ve konveyörü tahrik etmek için gerekli sürtünmeyi sağlamak amacıyla genellikle saptırma tamburu kullanmak gerekir. Sarım açısını büyütmek için saptırma tamburunun tahrik tamburuna yakın olması gerekir. Bu durum, bandın ve baş tamburun temizlenmesi için kullanılabilen alanı sınırlar ve bandın kirli tarafına temas eden ilk yuvarlanan eleman olan saptırma tamburu üzerinde ciddi birikmeye neden olabilir. Daha küçük ana tamburlar kullanıldığında, bandın üstte ve altta kalan kısımları arasındaki boşluk genellikle bandı koruma ve iyi merkezleme sağlama amacıyla kullanılan kritik aksesuarlar için yetersiz kalır.

Öneri: En iyi uygulama, en az 600 mm çapında veya en azından bant imalatçısı tarafından önerilen minimum boyutun bir boy üzerinde bir tambur seçmektir.

Konveyör tasarımında uygun erişim sağlanmamasının örnekleri o kadar çoktur ki yalnızca bu konu üzerine bir yazı yazılabilir. Konveyörlerin bir tarafı genellikle duvara çok yakın tutulur ve bakım görevlileri duvar tarafından girmekte zorlanır.

Stratejik konumlandırılmış erişim kapakları, kontrolü ve servisi kolaylaştırır.

Erişim kapakları, bazen çok sınırlı görüş sağladıkları tuhaf yerlere yerleştirilebilmektedir ya da kontrole veya bakıma olanak tanımayacak kadar küçük tutulabilmektedir. Konveyörler bazen zemine o kadar yakın konumlandırılır ki temizlik için konveyörün altına girilemez. Ayrıca uygun kontrol veya bakım için baş tambur etrafındaki platform ve tahrik elemanı konumlarına erişmek de imkânsız olabilmektedir.

Öneri: Erişim şartları ve boşluk değerleri için CEMA’nın Belt Conveyors for Bulk Materials (Dökme Malzemeler için Bantlı Konveyörler) yayınının 7. baskısındaki önerileri uygulayın.

Konveyörü taşıyan yapı, elektrik hattının, tesis hava borularının veya su borularının montajı için uygun alan sağlar. Konveyör yapısına monte edilen elektrik ve boru hatlarının konum kontrollerinin ihlal edilmesi, sık karşılaşılan bir durumdur. Bu borular ve elektrik hatları, genellikle bant gezinmesi anahtarları, bant sıyırıcılar, v-sıyırıcılar ve geri dönüş ruloları gibi kritik elemanların montajını ve servis işlemlerini zorlaştırır.

Bu kablo kanalı, makaraların verimli şekilde değiştirilmesini engellemektedir.

Elektrik ve boru hatlarında nadiren bakım veya yer değiştirme ihtiyacı duyulurken, bunların etrafındaki bileşenler genellikle sık sık kontrole ve servise tabi tutulur. Dahası, genellikle bu hatlar, normalde konveyöre erişim sağlamak için inşa edilmiş olması gereken yürüyüş yolları üzerinde bulunur.

Öneri : Elektrik ve boru hatlarının konveyör boyunca kritik bileşenlere erişimi engellememesini, bir tasarım şartı olarak belirleyin. Baş tambur ve kuyruk tamburu bölümünde, elektrik ve boru hatlarından konveyör bileşenlerine giden bağlantılar esnek tipte olmalıdır.

Bir konveyörün yükleme bölgesindeki yükleme teknesinin dışında kalan serbest bant kenarı, kenar sızdırmazlığı mesafesi olarak adlandırılır. CEMA standardı, yükleme teknelerinin iç boyutları arasındaki mesafenin, oluk açıları dikkate alınmadan düz bant genişliğinin 2/3’üne eşit olmasını gerektirir. Avrupa standardı, serbest bant kenarı için bir denklem öngörür. Standart bant kenarı, taşıyıcı makaralar arasında kalan bölgede malzemenin bandın kenarlarından düşmesini önlemek amacıyla kapasite hesaplarında kullanılır. Bu geçerli standartların hiçbiri, günümüzün toz ve döküntü kontrolü gereksinimlerini karşılamak için ihtiyaç duyulan bant merkezleme ve sızdırmazlık sistemlerini barındırmak için yeterli kenar mesafesini sağlamamaktadır. Serbest kenar mesafesi, bant sızdırmazlığını uygun şekilde sağlamak için gereken mesafeye göre belirlenmelidir. Bant merkezleme payı, daha çok konveyör yapısına ve tambur yüzü genişliklerine bağlıdır. Bant genişliğinin bant merkezleme payı üzerinde önemli bir etkisi yoktur.

Serbest kenar mesafesi, bant sızdırmazlığını uygun şekilde sağlamak için gereken mesafeye göre belirlenmelidir.

Öneri: Bandın sızdırmazlığını sağlamak ve bant kayması için pay tanımak amacıyla ayrılmış serbest bant kenarı, bant genişliğinden bağımsız olarak en az 115 mm olmalıdır.