Applicability ofMathematicalModels in Defining the Behaviour Kinetics Distinction Among Microbial Strains

Mathematical models were applied to define the behaviour kinetics distinction among microbial strains. In the first series of experiments the growth kinetics of microbial colonies of several S. rimosus mutant strains cultivated on agar plates were compared. Then, the interest was focused on the chosen two strains, in order to express mathematically their differences with respect to their colony growth and antibiotic biosynthesis kinetics. Finally, the behaviour of selected three S. rimosus derivative strains at different culture conditions was subjected to the study, with an aim to define strain distinction parameters. Mathematical models based on the three-dimensional growth concept and describing the microorganism growth, substrate uptake and antibiotic biosynthesis kinetics were developed. The computer simulation was applied to verify the applicability of mathematical models. The excellent agreement of computer simulation with experimental data confirmed the hypothesis that the kinetics parameters can be successfully applied to define the behaviour distinction among different S. rimosus strains. In the case of selected three strains, S. rimosus R6–500, S. rimosus MV9R-1 and MV9R-2, it was established that they can be distinguished by their growth kinetics parameters, their substrate uptake kinetics parameters and their antibiotic biosynthesis kineticsparameters. The strain S. rimosus R6–500 showed to be superior with respect to all kinetics parameters, the strain S. rimosus MV9R-2 showed to be slightly inferior to it, whereas the strain S. rimosus MV9R-1 showed to be inferior with respect to the both mentioned strains, especially because it showed the pronounced active biomass reduction rate at all investigated culture conditions. Based on these and the corresponding previous results one can conclude that appropriate mathematical models can be recommended for defining parameters of microbial behaviour distinction among different microbial strains of S. rimosus species

Analysis of the Dynamic Response as a Basis for the Efficient Protection of Large Structure Health Using Controllable Frequency-Controlled Drives

Continuous earthmoving machines, such as bucket-wheel excavators (BWEs), are the largest mobile terrestrial machines exposed to the working loads of a periodic character. This paper aims to launch a new idea regarding the preservation of the load-carrying structures of these machines by the means of implementing a controllable frequency-controlled drive of the excavating device. Successful implementation of this idea requires a detailed analysis of the dynamic response of the load-carrying structure in order to determine the domains of frequency of revolutions of the bucket-wheel-drive electromotor (FREM) where the dynamic response of the structure is favorable. The main goal of the presented research was the development of a unique three-step method for the identification of the FREM ranges, where the vibroactivity of the load-carrying structure is within the allowed boundaries. A methodologically original study of the dynamic response was conducted on a unique dynamic model of the BWE slewing superstructure that allows for continuous variation of the FREM, i.e., of the frequency of excitation caused by the forces resisting the excavation. Validation of the spatial reduced dynamic model of the slewing superstructure and the corresponding mathematical model, as well as the overall approach to the determination of the dynamic response, were performed by the means of vibrodiagnostics under the real exploitation conditions. Application of the developed method has yielded: (1) the resonant-free FREM domains; (2) the FREM domains, where the structure is not exposed to the excessive dynamic impacts; and (3) the frequency ratio ranges defining the resonant areas. Additionally, the results of the research have pointed out that the resonant-free state represents a necessary but insufficient condition for the proper dynamic behavior of the BWE slewing superstructure

Analysis of the Dynamic Response as a Basis for the Efficient Protection of Large Structure Health Using Controllable Frequency-Controlled Drives

Continuous earthmoving machines, such as bucket-wheel excavators (BWEs), are the largest mobile terrestrial machines exposed to the working loads of a periodic character. This paper aims to launch a new idea regarding the preservation of the load-carrying structures of these machines by the means of implementing a controllable frequency-controlled drive of the excavating device. Successful implementation of this idea requires a detailed analysis of the dynamic response of the load-carrying structure in order to determine the domains of frequency of revolutions of the bucket-wheel-drive electromotor (FREM) where the dynamic response of the structure is favorable. The main goal of the presented research was the development of a unique three-step method for the identification of the FREM ranges, where the vibroactivity of the load-carrying structure is within the allowed boundaries. A methodologically original study of the dynamic response was conducted on a unique dynamic model of the BWE slewing superstructure that allows for continuous variation of the FREM, i.e., of the frequency of excitation caused by the forces resisting the excavation. Validation of the spatial reduced dynamic model of the slewing superstructure and the corresponding mathematical model, as well as the overall approach to the determination of the dynamic response, were performed by the means of vibrodiagnostics under the real exploitation conditions. Application of the developed method has yielded: (1) the resonant-free FREM domains; (2) the FREM domains, where the structure is not exposed to the excessive dynamic impacts; and (3) the frequency ratio ranges defining the resonant areas. Additionally, the results of the research have pointed out that the resonant-free state represents a necessary but insufficient condition for the proper dynamic behavior of the BWE slewing superstructure

Validation of the number of buckets on the working device of a bucket wheel

The method for validation of the number of buckets on the working device of a bucket wheel excavator from the aspect of dynamic behaviour of the system, partially presented in this paper, was developed on the basis of the original spatial reduced dynamic model of the bucket wheel excavator with two masts, which enables modal analysis and analysis of the dynamic response of the system for continuous variation of constructional parameters and parameters of excitation. The set of 16 seemingly acceptable solutions, all of which satisfied the rigid design restrictions which were: (a) use of the same bucket wheel drivetrain, (b) preservation of the theoretical capacity, (c) possibility of the excavation of soil of the fourth category and (d) preservation of the superstructure centre of gravity position, was analyzed. On the basis of limiting vertical and lateral accelerations, derived from dynamic coefficients prescribed by the code DIN 22261-2, of the bucket wheel centre, which for a proper geometrically-designed bucket wheel excavator structure represents a well grounded indicator of its dynamic behaviour, 14 out of 16 analyzed solutions were discarded, yielding the set of possible solutions to only 2, the originally designed one (with 17 buckets) and the solution with 20 buckets installed on the bucket wheel

Temporary Leaning of the Gas Oil Storage Tank Structure During Bottom Sanation

The design concept of temporary leaning of the gas oil storage tank bearing structure used during substitution of the worn out section of the bottom plates in the zone of the central column support is presented in the paper. On the basis of comparative analysis of the results obtained using finite element structural calculations of the designed state and the state of the central column leaning on the temporary supports, it was determined that by the implementation of the temporary support, the stress-strain state of the bearing structure, which corresponds to the designed stress-strain state of the construction, is obtained. Besides, the strength proof of the structure of temporary support including its welded joint to the central column is also presented in the paper

Validation of the number of buckets on the working device of a bucket wheel

The method for validation of the number of buckets on the working device of a bucket wheel excavator from the aspect of dynamic behaviour of the system, partially presented in this paper, was developed on the basis of the original spatial reduced dynamic model of the bucket wheel excavator with two masts, which enables modal analysis and analysis of the dynamic response of the system for continuous variation of constructional parameters and parameters of excitation. The set of 16 seemingly acceptable solutions, all of which satisfied the rigid design restrictions which were: (a) use of the same bucket wheel drivetrain, (b) preservation of the theoretical capacity, (c) possibility of the excavation of soil of the fourth category and (d) preservation of the superstructure centre of gravity position, was analyzed. On the basis of limiting vertical and lateral accelerations, derived from dynamic coefficients prescribed by the code DIN 22261-2, of the bucket wheel centre, which for a proper geometrically-designed bucket wheel excavator structure represents a well grounded indicator of its dynamic behaviour, 14 out of 16 analyzed solutions were discarded, yielding the set of possible solutions to only 2, the originally designed one (with 17 buckets) and the solution with 20 buckets installed on the bucket wheel

Temporary Leaning of the Gas Oil Storage Tank Structure During Bottom Sanation

The design concept of temporary leaning of the gas oil storage tank bearing structure used during substitution of the worn out section of the bottom plates in the zone of the central column support is presented in the paper. On the basis of comparative analysis of the results obtained using finite element structural calculations of the designed state and the state of the central column leaning on the temporary supports, it was determined that by the implementation of the temporary support, the stress-strain state of the bearing structure, which corresponds to the designed stress-strain state of the construction, is obtained. Besides, the strength proof of the structure of temporary support including its welded joint to the central column is also presented in the paper

Минимизација ризика у експлоатацији и одржавању роторних багера

Последице отказа свих висококапацитетних машина јесу врло велики финансијски губици и озбиљни ризици по сигурност и здравље. Када је реч о багерским јединицама, финансијски губици изазвани застојем производње због отказа основне машине у систему површинске експлоатације, односно складиштења и отпреме угља, најчешће знатно превазилазе финансијске губитке изазване директном материјалном штетом, зависно од њиховог капацитета и врсте материјала који се откопава (угаљ или јаловина) [1‐5]. О величини негативних економских ефеката изазваних отказима/хаваријама упечатљиво говори податак да у САД и Европској унији укупни трошак изазван отказима машина и система износи приближно 4% од БНП [6]. Примена техничког решења омогућава решавање следећих проблема: • подизање нивоа одржавања, ефективности, поузданости и сигурности роторних багера, односно БТО/Д/У система; • подизање нивоа економичности експлоатације БТО/Д/У система; чиме се вишетрукуко смањују ризици током експлоатације и одржавања багерских јединица. Осим тога, применом техничког решења стварају се основе за: • управљање поузданошћу и сигурношћу БТО/Д/У система; • испуњавање критеријума ригорозне регулативе везане за заштиту животне средине и сигурност руковалаца и одржавалаца. На значај примене техничког решења у термоенергетици Србије упућују следећечињенице: • највећи произвођачи елекричне енергије у Србији су термоелектране. Према [7], 2014. године 65,1% електричне енергије у Србији произведено је из лигнита, док је у 2015. години 70,3 % електричне енергије добијено из поменутог извора; • РБ „Колубара“ даје ≈75% производње лигнита у Србији [7]; • у цени електричне енергије угаљ учествује са ≈60%; • одржавање механизације на површинским коповима учествује са 35‐40% у цени угља; • у односу на пројектовани номинални век (35‐40 година), просечне старости машина (31,6 год. багера за континуални ископ, 31,1 год. одлагача и самоходних транспортера) и њихових капацитета (28,3 год. багера за континуални ископ, 27,2 год. одлагача и самоходних транспортера) у РБ „Колубара“, врло су високе; • сат застоја БТО/Д/У у РБ „Колубара“ нормира се као индиректна материјална штета у износу од 5000‐15000 €, зависно од капацитета машине, односно материјала који се откопава/транспортује

Минимизација ризика у експлоатацији и одржавању роторних багера

Последице отказа свих висококапацитетних машина јесу врло велики финансијски губици и озбиљни ризици по сигурност и здравље. Када је реч о багерским јединицама, финансијски губици изазвани застојем производње због отказа основне машине у систему површинске експлоатације, односно складиштења и отпреме угља, најчешће знатно превазилазе финансијске губитке изазване директном материјалном штетом, зависно од њиховог капацитета и врсте материјала који се откопава (угаљ или јаловина) [1‐5]. О величини негативних економских ефеката изазваних отказима/хаваријама упечатљиво говори податак да у САД и Европској унији укупни трошак изазван отказима машина и система износи приближно 4% од БНП [6]. Примена техничког решења омогућава решавање следећих проблема: • подизање нивоа одржавања, ефективности, поузданости и сигурности роторних багера, односно БТО/Д/У система; • подизање нивоа економичности експлоатације БТО/Д/У система; чиме се вишетрукуко смањују ризици током експлоатације и одржавања багерских јединица. Осим тога, применом техничког решења стварају се основе за: • управљање поузданошћу и сигурношћу БТО/Д/У система; • испуњавање критеријума ригорозне регулативе везане за заштиту животне средине и сигурност руковалаца и одржавалаца. На значај примене техничког решења у термоенергетици Србије упућују следећечињенице: • највећи произвођачи елекричне енергије у Србији су термоелектране. Према [7], 2014. године 65,1% електричне енергије у Србији произведено је из лигнита, док је у 2015. години 70,3 % електричне енергије добијено из поменутог извора; • РБ „Колубара“ даје ≈75% производње лигнита у Србији [7]; • у цени електричне енергије угаљ учествује са ≈60%; • одржавање механизације на површинским коповима учествује са 35‐40% у цени угља; • у односу на пројектовани номинални век (35‐40 година), просечне старости машина (31,6 год. багера за континуални ископ, 31,1 год. одлагача и самоходних транспортера) и њихових капацитета (28,3 год. багера за континуални ископ, 27,2 год. одлагача и самоходних транспортера) у РБ „Колубара“, врло су високе; • сат застоја БТО/Д/У у РБ „Колубара“ нормира се као индиректна материјална штета у износу од 5000‐15000 €, зависно од капацитета машине, односно материјала који се откопава/транспортује

Унапређење структуре ослоне гусенице међутранспортера одлагача

Одлагачи, заједно са роторним багерима , припадају класи највећих копнених самоходних машина и чине окосницу система површинске експлоатације. Поменути системи представљају једно од најзначајнијих достигнућа у рударству XX века, чији је значај упоредив са значајем који је за рударе XIX века имало откриће и примена динамита. Основни проблем који се решава применом техничког решења јесте проблем чврстоће и еластичне стабилности носеће конструкције ослоне гусенице међутранспортера одлагача (тзв. „мали транспорт“) PA 200‐2200/2000 (произвођач SANDVIK; укупна маса 1737 t; теоријски капацитет 8800 m3/h), који је у експлоатацију уведен 2016. године. У IV БТО (Багер‐Тракасти транспортер‐Одлагач) систему Површинског копа „Поље Ц“ (РБ „Колубара“) спрегнут је са роторним багером SchRs 1400 (произвођач KRUPP), теоријског капацитета 6600 m3/h. Иако је очекивани век носеће конструкције 50 година, већ након четири године експлоатације дошло је до тешке хаварије (01.07. 2020. године) носеће конструкције ослоне гусенице међутранспортера, што је праћено делимичним ослањањем на тло пријемног транспортера, као и међутранспортера. Хаварија се десила током транспорта, односно промене локације машине. Током хаварије, најтежа оштећења доживели су елементи структуре попречног носача у зони везе са носачем круте гусенице. Са обе стране дошло је до гужвања правоугаоних вертикалних лимова и избочавања трапезних вертикалних лимова, што је праћено и пуцањем заварених веза. Истовремено, хоризонтални горњи појасни лим у потпуности је изгубио првобитну форму. Због отказа завртањске везе носача погонског мотора, дошло је до његовог пада на тло. Осим тога, код круте гусенице уочени су и ломови гусеничних чланака. Зглобна гусеница је претрпела незнатна оштећења. Проблем који се решава техничким решењем јесте недовољна чврстоћа и еластична стабилност структуре ослоне гусенице међутранспортера одлагача савремене концепције. Комплексност поменутог проблема проистиче из: • променљивости геометријске конфигурације машине, како током радног процеса, тако и • током транспорта; • релативно великог броја комбинација парцијалних оптерећења; • вишеструких ограничења (просторних и технолошких, пре свега) скупа могућих решења. Осим код одлагача PA 200‐2200/2000, развијено техничко решење успешно је примењено и за парцијалну реконструкцију структуре ослоне гусенице међутранспортера одлагача PA 200‐2400/2200 (РБ „Колубара“, Површински коп „Тамнава Западно поље“, III БТО систем) истог произвођача (SANDVIK). О значају примене техничког решења које, посебно имајући у виду актуелно стање основне рударске механизације у ЕПС‐у, изузетно доприноси стабилизацији производње откривке као предуслова за експлоатацију угља, упечатљиво говори чињеница да је у укупној производњи електричне енергије у Србији доминантно учешће (око 70% [6,7]) електричне енергије добијене из лигнита