WD-400型电动挖掘机电控及机械改造

吴连方

(中铝矿业有限公司, 河南郑州 450041)

WD-400型电动挖掘机电控及机械改造

吴连方

(中铝矿业有限公司, 河南郑州 450041)

针对WD-400型电动挖掘机电能损耗大、电气系统故障率高、机械部分磨损严重、作业效率低的现状,结合近年来电气控制新技术在电动挖掘机上的应用成果和矿山的生产实践,提出了电控及机械改造方案,生产试用表明,改造工作达到了预期效果。

电动挖掘机;电气控制;设备改造

电动挖掘机,俗称电铲,在我国露天矿山广泛使用。中铝矿业渑池矿原有两台抚顺挖掘机厂生产的WD-400型电铲,承担着主要的采掘工作。该电铲为试制型产品,共生产出厂了 5～6台,缺点较多,主要表现为:

(1)机组为机电机能量转换,电能损耗大,效率低;

(2)电气控制系统难以维护,故障率高,生产作业率低;

(3)大架支撑不稳,回转机构故障较多,维护费用高。

为此,矿山曾经暂停了电铲的使用。目前为了盘活固定资产,充分发挥设备效能,满足生产需要,结合电气控制技术的发展和其他矿山的经验,对这两台电动挖掘机进行了电控及机械部分改造。

1 存在的主要问题

电铲拖动方式为高压原动机-发电机-电动机组,缺点较多,能量转换效率低,电能损耗大,噪声大;继电控制系统难以满足电铲的挖掘控制特性,经常造成电气故障,电气系统维护工作量大,维护费用高,造成作业效率低。

因大架负荷过重,支撑不稳,绷绳、提斗绳断股、断丝超标,大架个别部位开焊或出现裂纹,铲斗与铲杆各连接销轴、销套磨损严重;平台部分中心轴铜套间隙过大,需拆除并改造原有辊盘机构及环轨,回转机构抱闸刹车疲软,且调整装置失效。

2 改造措施

2.1 电控部分

重点是将原有磁放大电控系统改造为可控硅电控系统,将原来采用的发电机组发电提供电力拖动改造为采用可控硅整流技术提供能源进行拖动,即将原有的磁放大电控柜和发电机组取消,采用可控硅电控系统为各机构直流电机供电和调速,并采用3PLC集中控制,避免 1台出故障整机不会动的现象。采用节能效果更好的四象限控制,让势能转换为电能返回电网;无谐波污染电网;有完整的电气故障监测系统和保护功能;设置变压器过热报警系统及控制系统过热降温措施;选用具有良好抗震与散热性能的电气元件,配备强行散热装置,防止因散热不好引起的故障,并按下列技术参数要求进行改造:

(1)提升电动机的最大堵转电流至 1050A,过电流达到 1500A;

(2)改造后挖掘周期不大于 24s,静态响应时间小于 2s,动态响应时间小于 0.01s;

(3)运行中功率因数不小于 0.9,节能效果要大于 25%。

系统主要元器件选用:采用英国 CT公司的Mentor Ⅱ型全数字直流执行器;Mentora系列直流驱动器;三菱 FX1N-60RM-001PLC控制器。

2.2 机械部分

机械部分改造主要考虑提高大臂稳定性,改造大臂根部支撑;改善回转机构,改造辊盘及环轨,使之更符合运动学原理。具体措施如下:

(1)焊补修复:大架个别部位开焊或裂纹,推牙齿条及保险牙裂纹开焊,进行堆焊修复处理。

(2)加固大架根部支撑:在大架下部两侧加焊内凹半球形支架,并对支架加固处理;在对应回转平台支座两端外侧再分别增加焊接一个支座。

(3)改善缓冲装置:制作大架缓冲挡板、框架,加工更换后缓冲木,修复缓冲系统,减少电铲挖掘作业时因晃动产生的冲击力。

(4)改装固定上下辊轨:由于辊轮支架严重断裂变形,辊轨前后方向严重磨损,而该型号电铲早已停产,无备件更换,拟用太原重型机械厂备件改装。两者辊轨、滚子面技术参数均有差异,考虑用手工加工压板固定,使圆弧半槽充分得到利用,内外扣紧。上下环形辊轨,除了利用原有的螺孔用螺栓固定外,还利用环形辊轨的截面,自制加工成 F形的压板及扇形铁板,辊轨平面接触部分采用不锈钢焊条,内外焊接以求达到平整牢固。

3 改造施工方案

3.1 施工准备

为确保两台WD-400型电动挖掘机改造顺利实施,制定详细的施工方案。

(1)按照WD-400电铲改造的技术要求,初步确定需要改造修复的范围和所需备件、材料的清单。

(2)设备解体改造前,需对设备现场使用状态和拟改造修复部件再次确认。

(3)选择、平整作业场地,面积不小于 40m×60m,保持出入通道畅通,确保吊车和其他运输工具能顺利出入并安全作业。

3.2 设备解体

(1)拆卸大架部:首先将配重箱支撑牢固,抽出斗杆,拆下起重臂,放置于指定位置并支撑牢固。检查起重臂、斗杆有无裂纹和损坏,根据现场实际制定切实可行的修理焊接工艺,严格按照工艺方案施工。

(2)拆卸平台部件:首先拆解机棚和司机室,将机棚拆解的部件按顺序编号,并将连接件分类保存;拆除平台上部的电控设备、电机和机组以及平台内部的电线电缆;将配重钢球从配重箱中掏出,置于安全地方,防止丢失,然后将配重箱与中部平台分解,配重约 35t;拆除回转立轴部件和回转减速机,放置于指定位置,等待拆检;拆解双脚支架,检查有无裂纹和损坏。拆除提升减速机、提升卷筒和提升机构等,放置于指定位置,等待拆检;松开中央枢轴螺母;取下中部平台,放置于指定位置,下部朝上,拆下变幅机构,等待拆检。

(3)行走底盘部分:将履带链打开,将底盘部分吊起支撑牢固;将主动轮、支轮、拉紧轮等拆下;打开履带架减速箱,拆检齿轮、轴套等磨损情况;拆下行走减速箱和行走开始齿轮系统,检查齿轮、轴套、轴承等磨损情况。

3.3 拆检改造修复

(1)大架部:根据拆检结果,确定起重臂和斗杆的修理和焊补方案,更换过度磨损和损坏的零部件。

(2)检查提升机构、回转机构传动齿轮、轴承、联轴器、抱闸等关键零部件磨损情况,确定修复方案。

(3)检查机棚、通风除尘装置,根据每个部件具体损坏和变形情况确定修复方案,然后校平、修补、除锈、喷漆。

(4)检查变幅减速箱磨损情况,确定修复方案。

(5)检查中部回转平台、双脚支架等结构件变形情况,确定修复方案。更换环轨和中央枢轴轴套。

(6)检查行走机构传动齿轮、轴承、联轴器、抱闸等关键零部件磨损情况,确定修复方案。

(7)检查履带装置传动齿轮、轴套、履带架轴孔等关键部位磨损情况,确定修复方案。

(8)根据拆检结论和改造修复方案,对电铲各部件进行改造、修复或更换。

3.4 组装调试

严格按照以下顺序进行组装调试:组装行走底盘部件、回转平台、大架部;安装电控系统和布线;组装机棚、司机室和通风除尘装置;组装大架部与回转平台;初步调试电控系统;起大架、穿斗杆;进行电控系统的调试和试运行;进行设备空负荷试车和负荷试车;最后进行设备检查和验收。

4 改造效果

改造后的电控设备占用空间少,噪音小,判断故障迅速方便,而且采用模块结构,有助于故障的快速维修。此外,采用可控硅逆变技术,具有启动快、能耗低、对电网无冲击电流等优点,还可以节省一定的成本费用。由于大架根部支撑得以加固,使大架能够承受较大的负荷,减轻了作业时的晃动。辊盘及环轨的改造修复,提高了回转时的可靠性、稳定性,确保了安全运行。生产实践表明,改造工作达到了预期效果。

[1] 科通电气,矿用挖掘机电气控制设备产品介绍[R].湘潭:湖南科通电气设备制造有限公司,2007.

[2] 郭龙立,原拽龙.WK-4A拉斗挖掘机大臂支撑改造[J].矿山机械,2009,(10):80～81.

2010-03-14)

吴连方(1970-),男,河南睢县人,高级工程师,主要从事采矿技术和矿山建设工作。