WD-400型電動挖掘機電控及機械改造

吳連方

(中鋁礦業有限公司, 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、電氣系統故障率高、機械部分磨損嚴重、作業效率低的現狀,結合近年來電氣控制新技術在電動挖掘機上的應用成果和礦山的生產實踐,提出了電控及機械改造方案,生產試用表明,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。中鋁礦業澠池礦原有兩臺撫順挖掘機廠生產的WD-400型電鏟,承擔著主要的采掘工作。該電鏟為試制型產品,共生產出廠了 5～6臺,缺點較多,主要表現為:

(1)機組為機電機能量轉換,電能損耗大,效率低;

(2)電氣控制系統難以維護,故障率高,生產作業率低;

(3)大架支撐不穩,回轉機構故障較多,維護費用高。

為此,礦山曾經暫停了電鏟的使用。目前為了盤活固定資產,充分發揮設備效能,滿足生產需要,結合電氣控制技術的發展和其他礦山的經驗,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-發電機-電動機組,缺點較多,能量轉換效率低,電能損耗大,噪聲大;繼電控制系統難以滿足電鏟的挖掘控制特性,經常造成電氣故障,電氣系統維護工作量大,維護費用高,造成作業效率低。

因大架負荷過重,支撐不穩,繃繩、提斗繩斷股、斷絲超標,大架個別部位開焊或出現裂紋,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及環軌,回轉機構抱閘剎車疲軟,且調整裝置失效。

2 改造措施

2.1 電控部分

重點是將原有磁放大電控系統改造為可控硅電控系統,將原來采用的發電機組發電提供電力拖動改造為采用可控硅整流技術提供能源進行拖動,即將原有的磁放大電控柜和發電機組取消,采用可控硅電控系統為各機構直流電機供電和調速,并采用3PLC集中控制,避免 1臺出故障整機不會動的現象。采用節能效果更好的四象限控制,讓勢能轉換為電能返回電網;無諧波污染電網;有完整的電氣故障監測系統和保護功能;設置變壓器過熱報警系統及控制系統過熱降溫措施;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,并按下列技術參數要求進行改造:

(1)提升電動機的最大堵轉電流至 1050A,過電流達到 1500A;

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

(3)運行中功率因數不小于 0.9,節能效果要大于 25%。

系統主要元器件選用:采用英國 CT公司的Mentor Ⅱ型全數字直流執行器;Mentora系列直流驅動器;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定性,改造大臂根部支撐;改善回轉機構,改造輥盤及環軌,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:在大架下部兩側加焊內凹半球形支架,并對支架加固處理;在對應回轉平臺支座兩端外側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,減少電鏟挖掘作業時因晃動產生的沖擊力。

(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,無備件更換,擬用太原重型機械廠備件改裝。兩者輥軌、滾子面技術參數均有差異,考慮用手工加工壓板固定,使圓弧半槽充分得到利用,內外扣緊。上下環形輥軌,除了利用原有的螺孔用螺栓固定外,還利用環形輥軌的截面,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)設備解體改造前,需對設備現場使用狀態和擬改造修復部件再次確認。

(3)選擇、平整作業場地,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。

3.2 設備解體

(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,根據現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備、電機和機組以及平臺內部的電線電纜;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;拆除回轉立軸部件和回轉減速機,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,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,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:根據拆檢結果,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、回轉機構傳動齒輪、軸承、聯軸器、抱閘等關鍵零部件磨損情況,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)檢查中部回轉平臺、雙腳支架等結構件變形情況,確定修復方案。更換環軌和中央樞軸軸套。

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

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

(8)根據拆檢結論和改造修復方案,對電鏟各部件進行改造、修復或更換。

3.4 組裝調試

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

4 改造效果

改造后的電控設備占用空間少,噪音小,判斷故障迅速方便,而且采用模塊結構,有助于故障的快速維修。此外,采用可控硅逆變技術,具有啟動快、能耗低、對電網無沖擊電流等優點,還可以節省一定的成本費用。由于大架根部支撐得以加固,使大架能夠承受較大的負荷,減輕了作業時的晃動。輥盤及環軌的改造修復,提高了回轉時的可靠性、穩定性,確保了安全運行。生產實踐表明,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備產品介紹[R].湘潭:湖南科通電氣設備制造有限公司,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,主要從事采礦技術和礦山建設工作。