电机驱动旋挖钻机可行性研究

胡志民，郜 星HU Zhi-min, GAO Xing(徐州徐工基础工程机械有限公司，江苏 徐州 221004)

电机驱动旋挖钻机可行性研究

胡志民，郜 星
HU Zhi-min, GAO Xing
(徐州徐工基础工程机械有限公司，江苏 徐州 221004)

[摘 要]对电机驱动旋挖钻机的可行性进行了研究，从电机驱动旋挖钻机的发展意义，产品方案的可行性，技术参数的可行性，生产制造能力的可行性以及该种旋挖钻机的亮点进行分析研究。

[关键词]旋挖钻机；电机驱动；分析

1 现状分析

目前，国内有三一、山河智能、金泰和恒天九五4家企业研发发动机-电动机混合动力的旋挖钻机。有资料显示，三一的SR200D样机包含2台90kW的电动机及1台193.5kW的发动机。山河智能和金泰在研究混合动力旋挖钻机，采用电动机单独驱动或电动机-发动机共同驱动，利用发电机回收钻杆和钻头下降势能及上车回转动能向超级电容充电，进而借助超级电容的电力辅助电动机或发动机工作，从而减轻整机消耗负载恒天九五JU90多功能电旋挖钻机采用110kW的电动机，回转角度为180°。目前，这些混合动力的旋挖钻机普遍存在的问题都是动力线要托在整机后面来回摆动。

现阶段，国内4家企业所做发动机、电动机混合动力旋挖钻机所出的样机都是小吨位，移动范围小，所需电机容量小、电路容量小，实施更具可行性。电机驱动旋挖钻机只需在旋挖钻机基础上，针对部分部件结构如转台、配重、机棚、液压系统、电气系统等做出相应改动即可。

2 技术可行性分析

电机驱动旋挖钻机主机借用旋挖钻机的主机部分，如底盘行走机构、驾驶室、主副卷扬系统、变幅机构、钻桅、动力头系统、钻杆钻头等，回转平台、机棚和配重做出相应改动。

本文以徐工XR150旋挖钻机（表1）改电机驱动为例分析。

表1 徐工XR150旋挖钻机性能参数

2.1 液压系统

液压系统采用A11VO145LRDS功率和压力控制，先导泵、辅助齿轮泵、液压油散热器、马达等，关键液压元件采用力士乐进口件，中心回转体按照导电要求进行特殊制造。液压泵可以采用单组泵控制系统，与发动机之间采用离合变速箱或双组泵控制系统。

2.2 电气系统

如果利用发动机驱动采用DC24V直流供电，旋挖钻机的电气系统已经很成熟，功能主要有：发动机启动、熄火，水温、工作小时、机油压力、液压油温、油位、燃油油位、工作压力、成孔深度的检测显示等功能；液压系统的电磁换向控制功能；钻杆高度限位功能；自吸泵开关、灯光照明、雨刷、雨刷喷水、电源总开关等辅助功能。这些功能所需要的电源都是DC24V直流电压，发动机自带的发电机即可满足要求。如果采用380V电动机作为旋挖钻机动力，需新增电动机、电路转换器、上下车的过渡导电环、软启动装置及电路相关附件等，相关技术已经可以满足要求。

2.3 动力电源的接入

电机驱动旋挖钻机核心技术是电动机动力电线的介入，采用从回转中心体心穿过，同时采用导电环接线过渡。导电环现在常规使用到的大电流范围为小于2 000A。从国内外小吨位旋挖钻机的型号和发动机功率这个表可以看出，其所使用的发动机功率都在130kW左右。若使用160kW的电动机，中心回转体导电环接线电流约为1 000A，满足设计要求。

2.4 数据对比

以133kW的康明斯发动机为例，油耗为220g/kWh，1天工作10h，用油约293L，油价7 元/L，费用约为2 051元。考虑132kW的电机，功率相当，同样工作时间耗电约为1 320kWh，工业用电1元/kWh，费用约为1 320元，同比节省731元，节省比例为35.6%。

同样条件下，298kW的康明斯发动机油耗约656L，费用约为4 592元。考虑315kW的电机，费用约3 150元，同比节省1 442元，节省比例为31.4%。

通过以上数据比较可知，使用电机驱动旋挖钻机比发动机在耗能费用上可节省30%左右，效益可观，且无尾气排放，噪音小，绿色环保。相对大吨位旋挖钻机，小吨位旋挖钻机耗能节省比例更高，移动范围小，所需电机容量小、电路容量小，更具可行性。

3 成本分析

此方案需增加成本分析如表2所示。

表2 增加成本比较

估计新增成本约11万元。按照钻机的使用费用来看1年工作200天，每天节省约728元，共可节省费用约14.5万元，1年节省费用就可以与新增加的成本持平。考虑到使用时需增加电缆电路，且工作时需人力来移动电缆，所以与同类产品相比在使用费用上的竞争力不明显，但可以为公司的销售增加一个亮点。

（编辑 于 洋）

［中图分类号］TU67

［文献标识码］B

［文章编号］1001-1366(2015)03-0044-02

［收稿日期］2014-12-13

Research of feasibility of motor driven rotary drilling rig