ECM3 (Emulsion Charging Module, tredje generationen) är FORCITs nya laddningsenhet för tunnel- och gruvdrivning (bild 1). Den nya enheten bygger på de bästa egenskaperna från FORCITs tidigare laddningsenheter ECM1, ECM2 och NT (Nobel Technic), kombinerat med emulsionssensibiliseringsutrustning utvecklad enligt de senaste forskningsresultaten samt den helt nya styrsystemteknologin ForSmart och tillhörande molntjänster.
Modulärt koncept – flexibilitet för olika laddningsbehov
Målet med produktutvecklingsprojektet var att skapa ett modulärt koncept med sen variationspunkt, från vilket standardiserade och förplanerade 1- och 2-pumps laddningsenheter för tunnel- och produktionsladdning enkelt och snabbt kan byggas enligt följande:
- Face 1P: 1-pumps tunnel-laddningsenhet
o 1 pumpmodul, 1–2 laddningsslangar för tunneldrivning - Face 2P: 2-pumps tunnel-laddningsenhet
o 2 pumpmoduler, 1–4 laddningsslangar för tunneldrivning - Multi 1P: 1-pumps tunnel- och produktionsladdningsenhet
o 1 pumpmodul, 1–2 laddningsslangar + utrustning för produktionsladdning - Multi 2P: 2-pumps tunnel- och produktionsladdningsenhet
o 2 pumpmoduler, 1–4 laddningsslangar för tunneldrivning + utrustning för produktionsladdning - Production 1P: 1-pumps produktionsladdningsenhet
o 1 pumpmodul + slanghanteringsutrustning för produktionsladdning
Den sena variationspunkten möjliggör byggnation av olika delmoduler i förväg utan exakt information om slutdestinationen. Modulariteten gör det möjligt att ändra och bygga om maskiner genom att byta, lägga till eller ta bort moduler för nästa kundbehov.
Beroende på pumpenhet kan laddning utföras på en eller två linjer med hjälp av den valfria funktionen för ersättningsladdning. Linjespecifik laddning kan utföras som mekaniserad strängladdning med slangvinda eller manuellt genom att fylla hålen helt.
Som helt nya och modulära funktioner lanseras ECM3 med en 2500 kg matrixtank godkänd för ADR-transport, vilket gör det möjligt att flytta enheten mellan två tunnelarbetsplatser på allmän väg utan att tömma tanken, samt en slangvinda med 800 mm diameter, vilket ger bättre sikt förbi vindan jämfört med tidigare 1100 mm diameter. Slanglängden är oförändrad, 14 m. Grundlösningen för ECM3 är lik tidigare laddningsenheter från FORCIT. Driftspänningen är 400 V, och maskinen kan anslutas direkt till tunnelns kraftledning eller till en mobil plattforms eget kraftsystem. Andra driftspänningar, såsom 690 V och 1000 V, kan användas med hjälp av separat transformator.
Precision och kraft med servomotorer
Till skillnad från tidigare modeller använder ECM3 servomotorer inte bara i slangmataren för produktionsladdning, utan även i slangvindorna för strängladdning vid tunneldrivning. Servomotorerna ger högre matningskraft vid långhålsladdning jämfört med hydrauliska system på marknaden och möjliggör mer exakt hantering än tidigare generationer med konventionella elmotorer eller hydrauliska system.
The Nya ForSmart-styrsystemet – enkel användning och molntjänster
I det nya ForSmart-styrsystemet är principen att använda endast en programkod som innehåller alla funktioner som behövs för olika tunnel- och gruvutrustningar, förprogrammerade. Detta eliminerar behovet av flera olika maskinspecifika programversioner. Olika funktioner och egenskaper hos ECM3-maskinen kan enkelt aktiveras eller avaktiveras via programinställningarna. Till exempel kan en 1-pumpsmaskin ändras till en 2-pumpsmaskin på styrsystemnivå genom att den person som ansvarar för maskinens uppbyggnad ändrar en inställning. På samma sätt kan antalet slangmatningsenheter för strängladdning (1–4 st) vid tunneldrivning eller tillägg av slangmatare för produktionsladdning enkelt bestämmas på plats av FORCITs Site Manager i styrsystemets inställningsmeny.
Det nya styrsystemet innehåller tre olika enkla användargränssnitt för att definiera och välja laddningsrecept och hålinställningar vid tunneldrivning. Mode 1 är helt nytt och utvecklat särskilt utifrån norska användares önskemål. Det är särskilt lämpligt för laddning av långa tunnlar med samma tunnelprofil vid fullortsdrivning. Mode 2 baseras på den välkända ECM2-metoden i Sverige, där laddningsrecept väljs med en separat manuell omkopplare. Mode 3 liknar ECM1-gränssnittet som används av finska användare, där alla funktioner, inklusive val av laddningsrecept, utförs via fjärrkontroll. Själva laddningsdisplayen är identisk i alla tre gränssnittslägen (bild 2). Språkversioner för styrsystemet är finska, svenska, norska och engelska. Andra språk kan användas vid behov.
Varje gränssnitt har något olika fjärrkontroller. Mode 1 och 2 använder fjärrkontroller av samma typ som tidigare ECM2-enheter, medan Mode 3 har en fjärrkontroll identisk med ECM1-enheter som tidigare använts i Finland.
ForSmart-styrsystemet levereras som standard med molntjänster och valbara tillägg. Molntjänster används bland annat för att hantera enhetsspecifika användarrättigheter, dela laddningsrapporter, utföra programuppdateringar, underhåll samt insamling och analys av big data. Insamlingen av big data sker med hjälp av OPC UA-standarden som utvecklats för industriell utrustningskommunikation och det befintliga ForDEX-programvarupaketet. Laddningsrapporter kan distribueras till kunder via molntjänsten som färdiga Power BI-rapporter. Programuppdateringar sker i ForSmarts DevOps-miljö, delvis automatiserat men alltid manuellt godkänt av operatören. Fjärranslutningar kan användas för att fastställa behov av förebyggande underhåll och feldiagnos.
Produktionsprogram för ECM3
Prototypen av ECM3 byggdes som en Face 2P-version (2-pumps tunnel-laddningsenhet) med en ADR-godkänd matrixtank på 2500 kg i början av 2021 och har testats under sommaren och hösten i Vihtavuori samt under verkliga driftsförhållanden i Pyhäsalmi-gruvan. Dessutom pågår installationen av tre nya Face 2P-maskiner för nordiska kunder.
Det är möjligt att implementera det nya ForSmart-styrsystemet och molntjänster i äldre ECM1-, ECM2- och NT-enheter genom att ersätta det befintliga styrsystemet med det nya ForSmart-systemet. Det första uppgraderingsprojektet av en ECM1-enhet är redan igång. I projektet byggs en ursprunglig 1-pumps ECM1-tunnelladdningsenhet, som har varit i kontinuerlig användning hos en finsk kund, om till en 2-pumps Face 2P-maskin.
Text: Janne Lehto
Images: FORCIT Explosives