Багери

иновации в сектора

Без съмнение, багерите са големи, „жадни” машини и разходът на гориво винаги ще бъде проблем. Производителите трябва да се съобразяват и с факта, че в много части на света са в сила закони за ограничаване на вредните емисии. Най-строги са изискванията в Европа, САЩ и Япония, където действащите в момента междинни разпоредби – Клас IIIB/Етап 4 са резултат от прехода към финалния Клас IV/Етап 4.

Ефективно управление
Един добър пример е фирма JCB – единствената фирма, която с двигателите си Ecomax постига нива на емисиите, отговарящи на Клас IIIB, без да бъдат използвани изпускателни системи за последваща обработка, като филтър за твърди частици (DPF) или селективна каталитична редукцуя (SCR). Този вид двигатели имат редица предимства. На първо място, с по-малкия брой бордови системи продажната цена се запазва по-ниска. Прецизното изпълнение на двигателя оптимизира разхода на гориво, а разходите за консумативи намаляват, тъй като не е налице филтър за твърди частици (DPF). Благодарение на това, могат да бъдат използвани стандартни масла, вместо по-скъпите варианти с ниско съдържание на прахови частици, които е необходимо да бъдат използвани при наличието на системи за последваща обработка. Не на последно място, няма нужда от допълнителни консумативи като карбамиден разтвор ‘Ad Blue’, който се изисква при селективна каталитична редукцуя (SCR). JCB вече оборудва средния си клас багери от 11 до 22 тона с двигателите Ecomax.

Нови технологии
В последно време, все повече се преминава към усилване на традиционните източници на захранване с нови системи за още по-големи икономии на гориво. Най–обсъждана е хибридната технология, където Komatsu е ясен лидер. Първите хибридни багери са представени през 2008 г. и оттогава компанията отчита продажби на над 2 000 бр. подобни машини в 20 тонния клас, които са реализирали над 1 милион часа в работен режим. Последната версия – 21,2 тонният модел HB215LC-1 бе представен на изложението Bauma. По данни на производителя, машината осигурява до 25% по–малък разход на гориво и въглеродни емисии, в сравнение с традиционен багер. Това се постига благодарение на улавянето на енергия, която иначе се изразходва за спиране на въртеливото движение на горната част. Вместо за спиране на това движение, специален генератор преобразува енергията в електричество, което се съхранява в кондензатор и впоследствие се използва отново за задвижване на горната част на машината или за подпомагане на двигателя, съгласно командите, подавани от бордовия компютър.

Към момента Komatsu е единственият производител, който разполага с хибриден багер в производство и въпреки, че и други производители, включително Doosan, Hitachi и Hyundai са показвали прототипи на хибридни багери в 20–тонния клас на различни изложения през последните няколко години, досега на пазара не се наблюдава голямо изобилие от подобни машини. Според представители Volvo Construction Equipment на всяка една хибридна машина, която дадена компания произвежда, трябва да осигурява солидна икономическа обосновка за клиента, поради което вниманието на фирмата е насочено към ефективния разход на гориво и практическото приложение на машините. Компанията продължава да осъществява изследователска дейност в сферата на хибридните машини и вече разполага с богат опит, благодарение на Volvo Bus. Когато компанията предлага нов продукт на пазара, най–важното е той да има практическо приложение за клиентите. Преди няколко години компанията представи прототип на хибриден колесен товарач, задвижван от електромотор, успоредно с традиционен дизелов двигател.

Hitachi пусна на пазара хибридния багер ZH210LC-5 - първият модел от новата генерация багери. ZH210LC-5 е по-икономичен за собственика, по-лесен за работа и по-добър към околната среда. Багерът е снабден е с високотехнологично оборудване, възприето от хидравличните, електрическите и работещите на батерии багери. Разработена е система TRIAS-HX, понижаваща разхода на гориво и отделянето на вредни емисии с до 31%. ZH210LC-5 има същата производителност, както другите багери от средния клас на серията Zaxis-5 на Hitachi.

Хидравлични хибриди
Въпросът за разходи и ползи за клиентите мотивира Caterpillar да поеме по различен път за разработването на това, което компанията описва като хибрид. Въпреки, че определението за хибрид е машина, оборудвана с комбинация от енергийни системи, Caterpillar възприема по-широк поглед върху понятието и дефинира като хибриди всички машини, които могат да възстановяват изразходвана енергия.

Моделът 336E H е багер в 36 тонния клас, оборудван с хидравличен акумулатор за улавяне на изразходвана енергия. В миналото също са проектирани багери с хидравлично-помпена скоростна кутия, но този модел е проектиран с номинална честота на въртене на двигателя от приблизително 1 500 оборота в минута, тъй като при такава честота се постига най–нисък разход на гориво. Това се компенсира с по–голяма помпа за осигуряване на цялата хидравлична мощност, която е необходима, като контролът се осъществява по електронен път, за да бъде сигурно, че машината няма да намали производителността и да влоши представянето си. Налице е и система за адаптивен контрол на клапана ACS, която служи за оптимизиране на наличния поток. Хидравлично масло се използва където и когато трябва, в точно определено количество. Това означава, че няма загуба на хидравличен поток в цикъл, за който не е необходим. Хибридният елемент улавя спирачната енергия в хидравличен акумулатор.

Caterpillar постига значителни икономии с хидравличните системи. Стойността на една хидравлична система може да достигне до една пета от стойността на електрическа система със същото представяне. Фирмата създава три поколения електрически хибриди, но не ги пуска в продажба, тъй като не счита, че ще донесат значително намаление на разходите за клиентите. Цената на модела 336E H почти навсякъде е с около 9% по–висока от цената на стандартна машина, но с този багер клиентите биха спестили около 25% от разходите за гориво, като лесно може да бъде изчислено възвръщането на инвестицията. Придържането към хидравличните системи е благоприятно и от гледна точка на поддръжката. В това отношение един електрически багер би бил с около 30% по–скъп от стандартна машина. Друг необичаен фактор е изборът на Caterpillar да разработи като първа хибридна машина 36-тонен модел, вместо 20-тонен багер, подобно на конкурентите си. Мотивите за създаване на 20-тонен хибрид са, че продажбата на такъв клас машини е с най–голям дял на пазара. Логичен е въпросът защо Caterpillar избира да разработи първата си хибридна машина в такъв висок клас. Отговорът се крие в срока за възвръщане на инвестицията. С колкото повече машиносмени клиентите натоварват машината, толкова по–кратък е периодът на изплащането й. Всеки, закупил багер от модела 336, ще го използва най – малко за 1 500 работни часа на година. По-вероятно е работните машиносмени да бъдат около 2 000 часа, а най–често дори и повече. В такъв случай преиодът, за който инвестицията по закупуване на по–високия клас машина ще се възвърне, е по–къс от този при закупуване на 20-тонен багер. Поради тази причина, само малка част от машините, които фирмата предлага, ще бъдат в 20-тонния клас. Желанието на клиентите е периодът за изплащане на инвестицията им да бъде не по–голям от три години. Избраният от компанията период е 18 месеца и характеристиките на 336 отговарят много добре на това изискване.

От компанията твърдят, че различни елементи от технологията на 336E H тепърва ще се наблюдават при други машини, в зависимост от това кои компоненти допринасят за намаляване на разходите на клиентите и осигуряват възвръщане на инвестициите им. Продуктовият мениджър на Caterpillar счита, че в бъдеще този вид фирмена технология ще стане стандартна, като вероятно следващото поколение машини дори няма да се нарича хибридно. Очаква се технологията да бъде широко разпространена, тъй като е лесно приложима към 75- или 90-тонни машини. В съвсем близко бъдеще се очаква системите, които Caterpillar е разработила специално за 336E H, да бъдат приложени и при други модели багери на фирмата, като доставчиците на компоненти за индустрията вече започват неофициално да предлагат пакети с подобни елементи за намаляване на разходите за гориво.

Новата Virtual Bleed Off (VBO) система на Bosch Rexroth, например, е предназначена за осигуряване на точното количество хдравличен поток в хидравличния кръг. По този начин не само се пести гориво, но и се осигурява по–удобна работа с машината, както и по–бързото й представяне.

Фирма Doosan приложи системата VBO при моделите верижни багери DX340LC-3 и DX380LC-3, съвместими с Клас IIIB, съгласно директивите за намаляване на вредните емисии, под наименованието D-Ecopower. Технологията осигурява подобряване на производителността с 26%. Постига се икономия на гориво до 12%, благодарение на електронна помпа с контролирано налягане и затворена централна хидравлична система, в зависимост от избрания режим на работа.

По същия начин, хибридният колесен товарач MHL 350 Hybrid Fuchs е плод на партньорство между компаниите Fuchs (главен партньор), Terex и Deutz, които неофициално предлагат хибридни системи. Компактният дизелов двигател TCD 6.1 на Deutz е превърнат в хибриден, с използването на електрически мотор от фирма Bosch, като двете устройства могат да работят последователно или паралелно. Електрическата енергия се съхранява в кондензатори, които улавят изразходваната енергия. Машината разполага и с други устройства за пестене на гориво, като startstop функция, която изключва двигателя, когато машината не се използва. Рестартирането на двигателя е автоматично и се инициира от генератор, който също така поддържа цялата система и осигурява увеличаване на мощността, когато задвижващата система работи при максимално натоварване.

Бъдещето на хибридите
В самото начало на развитието си, изглежда че хибридната технология има място в бъдещия дизайн на багери.

В заключение, бихме могли да отбележим показаната от Liebherr на изложението Bauma интересна концепция, включваща множество системи само в 40-тонна машина. Концептуалният модел верижен багер R 9XX е оборудван едновременно с електрическа и хидравлична система за улавяне и съхраняване на изразходвана енергия. По данни на Liebherr, машината се задвижва от дизелов двигател с мощност 160kW, докато стандартна 40 тонна машина обикновено би била оборудвана с двигател с мощност над 200kW. Освен за улавяне на спирачната енергия, Liebherr е разработила система, предназначена да улавя и изразходвана енергия при понижаване на стрелата и носача.

Хибридите ще станат по-атрактивна опция, ако цените на горивото се повишат, тъй като ефективният разход на горивото ще стане важна част от уравнението при изчисление стойността на машината за целия й жизнен цикъл. Концепцията на Liebherr за R 9XX показва, че при един багер има повече от една възможности да бъдат уловени и използвани загубите на енергия.