吳連方

(中鋁礦業(yè)有限公司, 河南鄭州 450041)

WD-400型電動挖掘機電控及機械改造

吳連方

(中鋁礦業(yè)有限公司, 河南鄭州 450041)

針對WD-400型電動挖掘機電能損耗大、電氣系統(tǒng)故障率高、機械部分磨損嚴重、作業(yè)效率低的現(xiàn)狀,結(jié)合近年來電氣控制新技術(shù)在電動挖掘機上的應(yīng)用成果和礦山的生產(chǎn)實踐,提出了電控及機械改造方案,生產(chǎn)試用表明,改造工作達到了預期效果。

電動挖掘機;電氣控制;設(shè)備改造

電動挖掘機,俗稱電鏟,在我國露天礦山廣泛使用。中鋁礦業(yè)澠池礦原有兩臺撫順挖掘機廠生產(chǎn)的WD-400型電鏟,承擔著主要的采掘工作。該電鏟為試制型產(chǎn)品,共生產(chǎn)出廠了 5～6臺,缺點較多,主要表現(xiàn)為:

(1)機組為機電機能量轉(zhuǎn)換,電能損耗大,效率低;

(2)電氣控制系統(tǒng)難以維護,故障率高,生產(chǎn)作業(yè)率低;

(3)大架支撐不穩(wěn),回轉(zhuǎn)機構(gòu)故障較多,維護費用高。

為此,礦山曾經(jīng)暫停了電鏟的使用。目前為了盤活固定資產(chǎn),充分發(fā)揮設(shè)備效能,滿足生產(chǎn)需要,結(jié)合電氣控制技術(shù)的發(fā)展和其他礦山的經(jīng)驗,對這兩臺電動挖掘機進行了電控及機械部分改造。

1 存在的主要問題

電鏟拖動方式為高壓原動機-發(fā)電機-電動機組,缺點較多,能量轉(zhuǎn)換效率低,電能損耗大,噪聲大;繼電控制系統(tǒng)難以滿足電鏟的挖掘控制特性,經(jīng)常造成電氣故障,電氣系統(tǒng)維護工作量大,維護費用高,造成作業(yè)效率低。

因大架負荷過重,支撐不穩(wěn),繃繩、提斗繩斷股、斷絲超標,大架個別部位開焊或出現(xiàn)裂紋,鏟斗與鏟桿各連接銷軸、銷套磨損嚴重;平臺部分中心軸銅套間隙過大,需拆除并改造原有輥盤機構(gòu)及環(huán)軌,回轉(zhuǎn)機構(gòu)抱閘剎車疲軟,且調(diào)整裝置失效。

2 改造措施

2.1 電控部分

重點是將原有磁放大電控系統(tǒng)改造為可控硅電控系統(tǒng),將原來采用的發(fā)電機組發(fā)電提供電力拖動改造為采用可控硅整流技術(shù)提供能源進行拖動,即將原有的磁放大電控柜和發(fā)電機組取消,采用可控硅電控系統(tǒng)為各機構(gòu)直流電機供電和調(diào)速,并采用3PLC集中控制,避免 1臺出故障整機不會動的現(xiàn)象。采用節(jié)能效果更好的四象限控制,讓勢能轉(zhuǎn)換為電能返回電網(wǎng);無諧波污染電網(wǎng);有完整的電氣故障監(jiān)測系統(tǒng)和保護功能;設(shè)置變壓器過熱報警系統(tǒng)及控制系統(tǒng)過熱降溫措施;選用具有良好抗震與散熱性能的電氣元件,配備強行散熱裝置,防止因散熱不好引起的故障,并按下列技術(shù)參數(shù)要求進行改造:

(1)提升電動機的最大堵轉(zhuǎn)電流至 1050A,過電流達到 1500A;

(2)改造后挖掘周期不大于 24s,靜態(tài)響應(yīng)時間小于 2s,動態(tài)響應(yīng)時間小于 0.01s;

(3)運行中功率因數(shù)不小于 0.9,節(jié)能效果要大于 25%。

系統(tǒng)主要元器件選用:采用英國 CT公司的Mentor Ⅱ型全數(shù)字直流執(zhí)行器;Mentora系列直流驅(qū)動器;三菱 FX1N-60RM-001PLC控制器。

2.2 機械部分

機械部分改造主要考慮提高大臂穩(wěn)定性,改造大臂根部支撐;改善回轉(zhuǎn)機構(gòu),改造輥盤及環(huán)軌,使之更符合運動學原理。具體措施如下:

(1)焊補修復:大架個別部位開焊或裂紋,推牙齒條及保險牙裂紋開焊,進行堆焊修復處理。

(2)加固大架根部支撐:在大架下部兩側(cè)加焊內(nèi)凹半球形支架,并對支架加固處理;在對應(yīng)回轉(zhuǎn)平臺支座兩端外側(cè)再分別增加焊接一個支座。

(3)改善緩沖裝置:制作大架緩沖擋板、框架,加工更換后緩沖木,修復緩沖系統(tǒng),減少電鏟挖掘作業(yè)時因晃動產(chǎn)生的沖擊力。

(4)改裝固定上下輥軌:由于輥輪支架嚴重斷裂變形,輥軌前后方向嚴重磨損,而該型號電鏟早已停產(chǎn),無備件更換,擬用太原重型機械廠備件改裝。兩者輥軌、滾子面技術(shù)參數(shù)均有差異,考慮用手工加工壓板固定,使圓弧半槽充分得到利用,內(nèi)外扣緊。上下環(huán)形輥軌,除了利用原有的螺孔用螺栓固定外,還利用環(huán)形輥軌的截面,自制加工成 F形的壓板及扇形鐵板,輥軌平面接觸部分采用不銹鋼焊條,內(nèi)外焊接以求達到平整牢固。

3 改造施工方案

3.1 施工準備

為確保兩臺WD-400型電動挖掘機改造順利實施,制定詳細的施工方案。

(1)按照WD-400電鏟改造的技術(shù)要求,初步確定需要改造修復的范圍和所需備件、材料的清單。

(2)設(shè)備解體改造前,需對設(shè)備現(xiàn)場使用狀態(tài)和擬改造修復部件再次確認。

(3)選擇、平整作業(yè)場地,面積不小于 40m×60m,保持出入通道暢通,確保吊車和其他運輸工具能順利出入并安全作業(yè)。

3.2 設(shè)備解體

(1)拆卸大架部:首先將配重箱支撐牢固,抽出斗桿,拆下起重臂,放置于指定位置并支撐牢固。檢查起重臂、斗桿有無裂紋和損壞,根據(jù)現(xiàn)場實際制定切實可行的修理焊接工藝,嚴格按照工藝方案施工。

(2)拆卸平臺部件:首先拆解機棚和司機室,將機棚拆解的部件按順序編號,并將連接件分類保存;拆除平臺上部的電控設(shè)備、電機和機組以及平臺內(nèi)部的電線電纜;將配重鋼球從配重箱中掏出,置于安全地方,防止丟失,然后將配重箱與中部平臺分解,配重約 35t;拆除回轉(zhuǎn)立軸部件和回轉(zhuǎn)減速機,放置于指定位置,等待拆檢;拆解雙腳支架,檢查有無裂紋和損壞。拆除提升減速機、提升卷筒和提升機構(gòu)等,放置于指定位置,等待拆檢;松開中央樞軸螺母;取下中部平臺,放置于指定位置,下部朝上,拆下變幅機構(gòu),等待拆檢。

(3)行走底盤部分:將履帶鏈打開,將底盤部分吊起支撐牢固;將主動輪、支輪、拉緊輪等拆下;打開履帶架減速箱,拆檢齒輪、軸套等磨損情況;拆下行走減速箱和行走開始齒輪系統(tǒng),檢查齒輪、軸套、軸承等磨損情況。

3.3 拆檢改造修復

(1)大架部:根據(jù)拆檢結(jié)果,確定起重臂和斗桿的修理和焊補方案,更換過度磨損和損壞的零部件。

(2)檢查提升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)傳動齒輪、軸承、聯(lián)軸器、抱閘等關(guān)鍵零部件磨損情況,確定修復方案。

(3)檢查機棚、通風除塵裝置,根據(jù)每個部件具體損壞和變形情況確定修復方案,然后校平、修補、除銹、噴漆。

(4)檢查變幅減速箱磨損情況,確定修復方案。

(5)檢查中部回轉(zhuǎn)平臺、雙腳支架等結(jié)構(gòu)件變形情況,確定修復方案。更換環(huán)軌和中央樞軸軸套。

(6)檢查行走機構(gòu)傳動齒輪、軸承、聯(lián)軸器、抱閘等關(guān)鍵零部件磨損情況,確定修復方案。

(7)檢查履帶裝置傳動齒輪、軸套、履帶架軸孔等關(guān)鍵部位磨損情況,確定修復方案。

(8)根據(jù)拆檢結(jié)論和改造修復方案,對電鏟各部件進行改造、修復或更換。

3.4 組裝調(diào)試

嚴格按照以下順序進行組裝調(diào)試:組裝行走底盤部件、回轉(zhuǎn)平臺、大架部;安裝電控系統(tǒng)和布線;組裝機棚、司機室和通風除塵裝置;組裝大架部與回轉(zhuǎn)平臺;初步調(diào)試電控系統(tǒng);起大架、穿斗桿;進行電控系統(tǒng)的調(diào)試和試運行;進行設(shè)備空負荷試車和負荷試車;最后進行設(shè)備檢查和驗收。

4 改造效果

改造后的電控設(shè)備占用空間少,噪音小,判斷故障迅速方便,而且采用模塊結(jié)構(gòu),有助于故障的快速維修。此外,采用可控硅逆變技術(shù),具有啟動快、能耗低、對電網(wǎng)無沖擊電流等優(yōu)點,還可以節(jié)省一定的成本費用。由于大架根部支撐得以加固,使大架能夠承受較大的負荷,減輕了作業(yè)時的晃動。輥盤及環(huán)軌的改造修復,提高了回轉(zhuǎn)時的可靠性、穩(wěn)定性,確保了安全運行。生產(chǎn)實踐表明,改造工作達到了預期效果。

[1] 科通電氣,礦用挖掘機電氣控制設(shè)備產(chǎn)品介紹[R].湘潭:湖南科通電氣設(shè)備制造有限公司,2007.

[2] 郭龍立,原拽龍.WK-4A拉斗挖掘機大臂支撐改造[J].礦山機械,2009,(10):80～81.

2010-03-14)

吳連方(1970-),男,河南睢縣人,高級工程師,主要從事采礦技術(shù)和礦山建設(shè)工作。