WD-400型電動(dòng)挖掘機(jī)電控及機(jī)械改造

吳連方

(中鋁礦業(yè)有限公司, 河南鄭州 450041)

WD-400型電動(dòng)挖掘機(jī)電控及機(jī)械改造

吳連方

(中鋁礦業(yè)有限公司, 河南鄭州 450041)

針對(duì)WD-400型電動(dòng)挖掘機(jī)電能損耗大、電氣系統(tǒng)故障率高、機(jī)械部分磨損嚴(yán)重、作業(yè)效率低的現(xiàn)狀,結(jié)合近年來(lái)電氣控制新技術(shù)在電動(dòng)挖掘機(jī)上的應(yīng)用成果和礦山的生產(chǎn)實(shí)踐,提出了電控及機(jī)械改造方案,生產(chǎn)試用表明,改造工作達(dá)到了預(yù)期效果。

電動(dòng)挖掘機(jī);電氣控制;設(shè)備改造

電動(dòng)挖掘機(jī),俗稱電鏟,在我國(guó)露天礦山廣泛使用。中鋁礦業(yè)澠池礦原有兩臺(tái)撫順挖掘機(jī)廠生產(chǎn)的WD-400型電鏟,承擔(dān)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(tái),缺點(diǎn)較多,主要表現(xiàn)為:

(1)機(jī)組為機(jī)電機(jī)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(hù),故障率高,生產(chǎn)作業(yè)率低;

(3)大架支撐不穩(wěn),回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)故障較多,維護(hù)費(fèi)用高。

為此,礦山曾經(jīng)暫停了電鏟的使用。目前為了盤(pán)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(yàn),對(duì)這兩臺(tái)電動(dòng)挖掘機(jī)進(jìn)行了電控及機(jī)械部分改造。

1 存在的主要問(wèn)題

電鏟拖動(dòng)方式為高壓原動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)組,缺點(diǎn)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(hù)工作量大,維護(hù)費(fèi)用高,造成作業(yè)效率低。

因大架負(fù)荷過(guò)重,支撐不穩(wěn),繃?yán)K、提斗繩斷股、斷絲超標(biāo),大架個(gè)別部位開(kāi)焊或出現(xiàn)裂紋,鏟斗與鏟桿各連接銷(xiāo)軸、銷(xiāo)套磨損嚴(yán)重;平臺(tái)部分中心軸銅套間隙過(guò)大,需拆除并改造原有輥盤(pán)機(jī)構(gòu)及環(huán)軌,回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)抱閘剎車(chē)疲軟,且調(diào)整裝置失效。

2 改造措施

2.1 電控部分

重點(diǎn)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(lái)采用的發(fā)電機(jī)組發(fā)電提供電力拖動(dòng)改造為采用可控硅整流技術(shù)提供能源進(jìn)行拖動(dòng),即將原有的磁放大電控柜和發(fā)電機(jī)組取消,采用可控硅電控系統(tǒng)為各機(jī)構(gòu)直流電機(jī)供電和調(diào)速,并采用3PLC集中控制,避免 1臺(tái)出故障整機(jī)不會(huì)動(dòng)的現(xiàn)象。采用節(jié)能效果更好的四象限控制,讓勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能返回電網(wǎng);無(wú)諧波污染電網(wǎng);有完整的電氣故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和保護(hù)功能;設(shè)置變壓器過(guò)熱報(bào)警系統(tǒng)及控制系統(tǒng)過(guò)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(qiáng)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(jìn)行改造:

(1)提升電動(dòng)機(jī)的最大堵轉(zhuǎn)電流至 1050A,過(guò)電流達(dá)到 1500A;

(2)改造后挖掘周期不大于 24s,靜態(tài)響應(yīng)時(shí)間小于 2s,動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間小于 0.01s;

(3)運(yùn)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(guó) 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(dòng)器;三菱 FX1N-60RM-001PLC控制器。

2.2 機(jī)械部分

機(jī)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(jī)構(gòu),改造輥盤(pán)及環(huán)軌,使之更符合運(yùn)動(dòng)學(xué)原理。具體措施如下:

(1)焊補(bǔ)修復(fù):大架個(gè)別部位開(kāi)焊或裂紋,推牙齒條及保險(xiǎn)牙裂紋開(kāi)焊,進(jìn)行堆焊修復(fù)處理。

(2)加固大架根部支撐:在大架下部?jī)蓚?cè)加焊內(nèi)凹半球形支架,并對(duì)支架加固處理;在對(duì)應(yīng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)支座兩端外側(cè)再分別增加焊接一個(gè)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(fù)緩沖系統(tǒng),減少電鏟挖掘作業(yè)時(shí)因晃動(dòng)產(chǎn)生的沖擊力。

(4)改裝固定上下輥軌:由于輥輪支架?chē)?yán)重?cái)嗔炎冃?輥軌前后方向嚴(yán)重磨損,而該型號(hào)電鏟早已停產(chǎn),無(wú)備件更換,擬用太原重型機(jī)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(dá)到平整牢固。

3 改造施工方案

3.1 施工準(zhǔn)備

為確保兩臺(tái)WD-400型電動(dòng)挖掘機(jī)改造順利實(shí)施,制定詳細(xì)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(fù)的范圍和所需備件、材料的清單。

(2)設(shè)備解體改造前,需對(duì)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)使用狀態(tài)和擬改造修復(fù)部件再次確認(rèn)。

(3)選擇、平整作業(yè)場(chǎng)地,面積不小于 40m×60m,保持出入通道暢通,確保吊車(chē)和其他運(yùn)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(wú)裂紋和損壞,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際制定切實(shí)可行的修理焊接工藝,嚴(yán)格按照工藝方案施工。

(2)拆卸平臺(tái)部件:首先拆解機(jī)棚和司機(jī)室,將機(jī)棚拆解的部件按順序編號(hào),并將連接件分類(lèi)保存;拆除平臺(tái)上部的電控設(shè)備、電機(jī)和機(jī)組以及平臺(tái)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(tái)分解,配重約 35t;拆除回轉(zhuǎn)立軸部件和回轉(zhuǎn)減速機(jī),放置于指定位置,等待拆檢;拆解雙腳支架,檢查有無(wú)裂紋和損壞。拆除提升減速機(jī)、提升卷筒和提升機(jī)構(gòu)等,放置于指定位置,等待拆檢;松開(kāi)中央樞軸螺母;取下中部平臺(tái),放置于指定位置,下部朝上,拆下變幅機(jī)構(gòu),等待拆檢。

(3)行走底盤(pán)部分:將履帶鏈打開(kāi),將底盤(pán)部分吊起支撐牢固;將主動(dòng)輪、支輪、拉緊輪等拆下;打開(kāi)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(kāi)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(fù)

(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(bǔ)方案,更換過(guò)度磨損和損壞的零部件。

(2)檢查提升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)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(fù)方案。

(3)檢查機(jī)棚、通風(fēng)除塵裝置,根據(jù)每個(gè)部件具體損壞和變形情況確定修復(fù)方案,然后校平、修補(bǔ)、除銹、噴漆。

(4)檢查變幅減速箱磨損情況,確定修復(fù)方案。

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

(6)檢查行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)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(fù)方案。

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

(8)根據(jù)拆檢結(jié)論和改造修復(fù)方案,對(duì)電鏟各部件進(jìn)行改造、修復(fù)或更換。

3.4 組裝調(diào)試

嚴(yán)格按照以下順序進(jìn)行組裝調(diào)試:組裝行走底盤(pán)部件、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、大架部;安裝電控系統(tǒng)和布線;組裝機(jī)棚、司機(jī)室和通風(fēng)除塵裝置;組裝大架部與回轉(zhuǎn)平臺(tái);初步調(diào)試電控系統(tǒng);起大架、穿斗桿;進(jìn)行電控系統(tǒng)的調(diào)試和試運(yùn)行;進(jìn)行設(shè)備空負(fù)荷試車(chē)和負(fù)荷試車(chē);最后進(jìn)行設(shè)備檢查和驗(yàn)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(dòng)快、能耗低、對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊電流等優(yōu)點(diǎn),還可以節(jié)省一定的成本費(fèi)用。由于大架根部支撐得以加固,使大架能夠承受較大的負(fù)荷,減輕了作業(yè)時(shí)的晃動(dòng)。輥盤(pán)及環(huán)軌的改造修復(fù),提高了回轉(zhuǎn)時(shí)的可靠性、穩(wěn)定性,確保了安全運(yùn)行。生產(chǎn)實(shí)踐表明,改造工作達(dá)到了預(yù)期效果。

[1] 科通電氣,礦用挖掘機(jī)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(jī)大臂支撐改造[J].礦山機(jī)械,2009,(10):80～81.

2010-03-14)

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