機(jī)械式挖掘機(jī)與礦用液壓挖掘機(jī)使用成本對比分析

康貴紅

（太原重工股份有限公司技術(shù)中心， 山西 太原 030024）

0 引言

機(jī)械式挖掘機(jī)和礦用液壓挖掘機(jī)主要用于大型露天礦的剝離和采裝作業(yè)，屬于礦用自卸車或者自移式破碎站的上游配套設(shè)備。機(jī)械式挖掘機(jī)（以下簡稱電鏟，見圖1）采用機(jī)械方式傳動，具有挖掘力均勻穩(wěn)定、作業(yè)范圍大、單位能耗低、維護(hù)成本低、整機(jī)壽命長等優(yōu)點，但整機(jī)價格相對較高。礦用液壓挖掘機(jī)（以下簡稱液壓鏟，見圖2）采用液力傳動，具有設(shè)備體積小、重量輕、機(jī)動靈活性好、整機(jī)價格低等優(yōu)點，但挖掘力波動大、作業(yè)范圍小、單位能耗高、維護(hù)成本高、整機(jī)壽命短、關(guān)鍵件國產(chǎn)化率低[1-2]。

圖1 機(jī)械式挖掘機(jī)

圖2 礦用液壓挖掘機(jī)

圖3 電鏟裝車圖

圖4 液壓鏟裝車圖

在現(xiàn)代化高效率、低成本運行的大型露天礦山，電鏟因其節(jié)能、高效、全生命周期使用成本低等優(yōu)點，為大型露天礦山的主力開采設(shè)備，而礦用液壓挖掘機(jī)因其靈活的特點，一般用于電力設(shè)施不完善或頻繁更換工作面的開采工況[3]。

1 原理介紹

1.1 機(jī)械式液壓挖掘機(jī)

機(jī)械式液壓挖掘機(jī)工作原理主要是通過高壓電供給驅(qū)動電機(jī)作為動力源，電機(jī)再驅(qū)動齒輪箱到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成作業(yè)，整機(jī)主要分為三大系統(tǒng)。

1.1.1 機(jī)械系統(tǒng)

機(jī)械系統(tǒng)按照執(zhí)行功能分為五大機(jī)構(gòu)：分別為提升結(jié)構(gòu)、推壓結(jié)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)以及開斗機(jī)構(gòu)。

1.1.2 潤滑和氣路系統(tǒng)

潤滑和氣路系統(tǒng)分為：氣路系統(tǒng)、干油自動集中潤滑系統(tǒng)、開式齒輪油自動集中潤滑系統(tǒng)、減速機(jī)稀油潤滑系統(tǒng)等。

1.1.3 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要由供電系統(tǒng)、變頻控制、超大功率驅(qū)動、狀態(tài)監(jiān)測、故障自診斷、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等組成。機(jī)械式挖掘機(jī)主要適合高壓電網(wǎng)較為完善的大型露天礦山，對供電系統(tǒng)要求較高。

1.2 礦用液壓挖掘機(jī)

礦用液壓挖掘機(jī)為大型露天礦山采礦設(shè)備，太重主要機(jī)型有WYD260/WY260、WYD390/WY390、WYD600、WYD800 等系列產(chǎn)品，徐工主要機(jī)型有XE1350、XE2000、XE2800、XE3000、XE4000、XE5600、XE7000 等噸位車型，驅(qū)動方式采用柴油驅(qū)動或電機(jī)驅(qū)動的不同方式，由柴油機(jī)或電機(jī)提供動力驅(qū)動液壓系統(tǒng)，液壓油經(jīng)過壓力和速度控制后，驅(qū)動油缸完成動作。該挖掘機(jī)采用高效的液壓系統(tǒng)，配備優(yōu)質(zhì)的發(fā)動機(jī)，提供強(qiáng)勁的動力輸出和高效的工作效率。同時配備了先進(jìn)的操作控制系統(tǒng)，包括精確靈敏的操縱桿和多功能顯示屏，使得操作人員能夠輕松掌握和控制挖掘機(jī)的各項功能。此外，系統(tǒng)還具有智能故障自診斷和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，能夠及時檢測并解決潛在問題，提高了工作效率。

2 市場情況介紹

目前國際市場上15 m3以上的礦用液壓挖掘機(jī)主要被小松、卡特彼勒、利勃海爾、日立等廠家壟斷，國內(nèi)三一重工和徐工進(jìn)行了相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)，其中液壓閥組、發(fā)動機(jī)等核心件均采用進(jìn)口，相關(guān)產(chǎn)品也都處于試驗階段。電鏟主要由太重、小松、卡特彼勒等三家壟斷，國內(nèi)新增市場太重產(chǎn)品市場占有率達(dá)95%以上。近年來隨著太重產(chǎn)品力的不斷提升，以及國際環(huán)境變化帶來新的需求，電鏟每年保持25%以上增長，已成為露天礦設(shè)備供應(yīng)重要的一支力量。

國內(nèi)市場15 m3以上級別礦用液壓挖掘機(jī)保有量僅10 余臺，主要用于礦山濕軟地面、臺階邊緣等特殊條件下輔助或應(yīng)急作業(yè)。近五年新增量不超過5臺，其中徐工15 m3在華聯(lián)某礦和西藏某礦業(yè)使用，目前西藏礦業(yè)因其可動率過低已停止使用；2019 年徐工第一臺XE7000（34 m3）在準(zhǔn)格爾某露天煤礦試用，2022 年8 月第二臺改進(jìn)型XE7000 下線。

總體而言，液壓挖掘機(jī)憑借其強(qiáng)大的動力系統(tǒng)、穩(wěn)定可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計、先進(jìn)的操作控制系統(tǒng)、多功能的工作裝置和人性化的駕駛室設(shè)計，在重型挖掘任務(wù)中表現(xiàn)出色。然而，用戶在選購時需考慮其重量、燃油消耗以及運輸和維護(hù)成本等因素。

下面將電鏟與液壓鏟具備相近挖掘能力的設(shè)備之間進(jìn)行比較，假設(shè)同等年產(chǎn)量條件下，對比使用壽命、采購價格、能源消耗、備件消耗等主要參數(shù)，最后將電鏟與液壓鏟全生命周期內(nèi)折合成噸成本進(jìn)行比較。

3 WK-12C 電鏟與260 t 級礦用液壓挖掘機(jī)對比

WK-12C 電鏟與260 t 級礦用液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)能力相當(dāng)，根據(jù)某礦方使用情況統(tǒng)計，其主要參數(shù)對比見表1。

表1 WK-12C 與260 t 級液壓鏟參數(shù)

經(jīng)對比，該噸位電鏟的生命周期為液壓鏟的2.5倍，以電鏟的生命周期25 年為基準(zhǔn)，液壓鏟的購置成本是電鏟的1.29 倍，綜合考慮設(shè)備采購成本、備件消耗、能源消耗后，全生命周期折合噸成本液壓鏟是電鏟的2.13 倍。

4 WK-20 電鏟與360 t 級礦用液壓挖掘機(jī)對比

WK-20 電鏟與360 t 級礦用液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)能力相當(dāng)，根據(jù)國內(nèi)某礦方使用情況統(tǒng)計，其主要參數(shù)對比見表2。

表2 WK-20 電鏟與360 t 液壓鏟參數(shù)

經(jīng)對比，電鏟的生命周期為液壓鏟的2.5 倍，以電鏟的生命周期25 年為基準(zhǔn)，液壓鏟的購置成本是電鏟的1.79 倍，綜合考慮設(shè)備采購成本、備件消耗、能源消耗后，全生命周期折合噸成本液壓鏟是電鏟的2.29 倍。

5 WK-35 電鏟與XE7000 礦用液壓挖掘機(jī)對比

WK-35 電鏟與徐工XE7000 礦用液壓挖掘機(jī)生產(chǎn)能力相當(dāng)，其主要參數(shù)對比見表3。

表3 WK-35 電鏟與XE7000 礦用液壓挖掘機(jī)參數(shù)

經(jīng)礦用實際消耗量對比，電鏟的生命周期為液壓鏟的2.5 倍，以電鏟的生命周期25 年為基準(zhǔn)，液壓鏟的購置成本是電鏟的1.66 倍，綜合考慮設(shè)備采購成本、備件消耗、能源消耗后，全生命周期折合噸成本液壓鏟是電鏟的2.32 倍。

在露天礦山的工作實踐中為了提高開采的效率以及安全，會科學(xué)地選用機(jī)械設(shè)備?？偨Y(jié)現(xiàn)階段的露天礦山開采會發(fā)現(xiàn)，礦用挖掘機(jī)是礦山開采工作實踐中不可或缺的設(shè)備，其主要有電鏟和液壓鏟兩種類型。這兩種類型的礦用挖掘機(jī)在實踐中所表現(xiàn)的特點和優(yōu)勢各不相同，適用的條件也有顯著的差異，所以為了保證設(shè)備的科學(xué)利用，需要在實踐中做好設(shè)備的分析與選擇工作。簡言之，露天礦山在開采過程中是選用電鏟挖掘機(jī)還是液壓鏟挖掘機(jī)需要根據(jù)實踐來做判斷，本文僅對部分礦方生產(chǎn)模式進(jìn)行整理，分析討論不同情況下的礦用挖掘機(jī)選擇，這對于實踐工作指導(dǎo)幫助巨大。文章分析研究露天礦山電鏟和液壓鏟的選擇，旨在指導(dǎo)實踐工作，為國內(nèi)其他露天礦選用提供參考。