电动液压台车相序自动转换技术应用

崔永峰

(山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿， 山东 莱州 261442)

电动液压台车相序自动转换技术应用

崔永峰

(山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿， 山东 莱州 261442)

本文对电动液压台车在实际使用过程中，电控系统相序转换存在的繁琐问题进行了阐述与分析，通过对电控系统相序控制部分进行自动转换改造，解决了存在的问题，并创造了显著的经济效益。

电动液压台车； 相序控制； 自动转换

0 引言

山特维克公司的DD311电动液压凿岩台车和DS311电动液压锚杆台车，是隧道和地下矿山开采中重要的掘进和支护设备，两种设备的底盘结构相同，工作臂根据设备承担的任务不同，加装了专业的工作机构，形成了可以完成不同任务的两种设备，但是两种设备的基本配置通用性非常高，都属于电动液压台车类设备。

两种设备都适用于40 m2以上断面的平巷和隧道的快速精准掘进及锚杆支护工作，设备底盘为铰接式重型底盘，有坚固的防砸驾驶棚，由柴油机驱动，采用静液压传动机构带动前后四轮同时运行，可以在14%的坡度上以5 km/h的速度运行。工作部分由三相异步电动机带动液压泵组，其中的主工作泵为一台德国Rexroth公司的A10VO100型轴向柱塞泵，为液压系统的冲击和推进功能提供动力，另一台齿轮泵为液压系统的旋转功能提供动力，采用液控先导式钻进系统，钻孔施工节能、高效、安全。三山岛金矿作为全国最大的黄金矿山之一，同时也是机械化程度最高的金属矿山，为了满足矿山井下生产需求，从2013年开始批量引进使用山特维克公司生产的DD311电动液压凿岩台车和DS311电动液压锚杆台车，对扩大生产规模，提高工作效率，降低工人劳动强度和生产成本，保障工作安全，起着举足轻重的作用。

1 现场工作状况分析

DD311电动液压凿岩台车和DS311电动液压锚杆台车主电机功率55 kW，空压机电机功率7.5 kW，水泵电机功率4 kW，工作电压380 V，主电机采用Y- Δ降压启动方式，空压机电机、水泵电机采用直接启动方式。为确保设备安全运行，对三台电机的相序要求是必须保证电机正转，如果电机反转将会严重损坏设备，造成重大经济损失。投入使用的四台DS311锚杆台车和二台DD311凿岩台车全部是标准配置，配电系统设计有一个相序保护继电器K320，三相交流电源接入后，如果相序正确，电机控制回路内的相序继电器辅助触点闭合，PLC输入点得电，输出点控制的继电器得电闭合，电机可以正常启动；如果相序不正确，PLC输入点不得电，PLC输出点相序错误指示灯点亮，电机控制回路内的相序继电器辅助触点断开，电机不能启动。在每次接电作业时都要试验和倒换相序，司机从台车操作室走到电缆接电地点，距离80～100 m，来回行走影响作业效率。同时根据井下采场的实际情况，岩石的稳定性很容易每时每刻都会发生状态变化，遇到合适的因素就会发生掉落，操作人员如果经常暴露在不稳定的岩石下，很容易发生被人身伤害事故。针对这一情况，决定对设备的电控部分进行技术改造，达到设备每次接电作业后不用试验和倒换相序，三相交流电相序自动转换到设备电机运行所需的正确相序，操作人员可直接进行作业的目的。

2 实施方案

(1)对照设备生产方提供的电气图纸，经过技术人员分析论证，决定对电控系统的主回路、控制回路进行局部改造，从理论上确定了改造方案。之后对设备的主电控箱内部空间进行了确认，存在安装新增电器元件的空间，具备实施改造方案的条件。

(2)计算台车负载总功率和最大电流，根据功率和电流选择电器元件。根据公式：

P=√3×3U×Ie×cosφ×η

(1)

式中P—电动机额定功率，kW；U—电动机线电压，V；Ie—电动机额定电流，A； cosφ—电动机功率因数，取0.85；η—电动机效率，取0.9。

主电机功率55 kW，额定电流为：

Ie=P/√3×3U×cosφ×η=55×103/380×1.732×0.85×0.9=109.2 A。

水泵电机功率4 kW，额定电流为：

Ie=P/√3×3U×cosφ×η=4×103/380×1.732×0.85×0.9=7.9 A。

空压机电机功率7.5 kW，额定电流为：

Ie=P/√3×3U×cosφ×η=7.5×103/380×1.732×0.85×0.9=14.8 A。

台车额定负载电流=109.2 A+7.9 A+14.8 A=131.9 A。

经过计算，台车最大负载电流在130 A左右，设计在主电控箱内增加2台交流接触器(K106和K107)，根据计算电流，选用上海人民电器厂生产的交流接触器，型号为CJ20- 160，额定工作电流160 A线圈电压380 V，增加1只相序继电器(K321)，选用山特维克公司进口产品，重新设计后的电气原理图见图1。

图1 电气原理图

(3)在设备的主电控箱内选择合适的位置，根据交流接触器的安装孔进行钻孔攻丝，安装固定2台交流接触器(K106和K107)，1只相序继电器安装在35 mm标准卡轨上。根据原理图进行一次、二次线路配线。

在进行主回路配线时，每根电缆两端都按电工作业标准，用液压压线钳压接制作了铜接头进行联接。为了方便直观的进行三相交流电的相序转换，用黄、绿、红三种颜色的热缩绝缘套管对三相电缆进行标识，既提高了电缆的绝缘效果，又非常美观。在进行控制回路配线时，因进口相序继电器有两对常开、常闭辅助触点，国产交流接触器也有两对常开辅助触点，为了增加辅助触点的容量，对相序继电器的两对辅助触点进行了并接，对交流接触器的两对常开触点也进行了并接，这样只要有一对辅助触点闭合，主回路就能进行正常通电工作。

分别在K106和K107交流接触器上端接线顺序都是L1、L2、L3，K106接触器下端接线顺序L1、L2、L3，K107接触器下端接线顺序L3、L2、L1。为了保证K106和K107交流接触器只能有一台吸合，对K106和K107接触器进行辅助触点互锁，如果外接电源相序正确时，相序继电器K321不能动作，其常闭触点控制K107接触器吸合；当外接电源相序不正确时，相序继电器K321动作，其常开触点闭合，控制K106接触器吸合，三相电源相序可以自动转换到正转状态。

(4)电气控制系统主回路、控制回路配线完毕之后，进行重新检查、核对，然后进行接电试车。经过现场试车，接电后相序自动转换到正转状态，改造取得成功。

图2 技术改造后的主电控箱局部图

3 技术改造后的创新点及效果

(1)针对电动液压台车电控部分存在使用不方便的不足之处，采用合理的设计和元件选型，大胆改进薄弱环节，使用了相序自动转换技术后，缩短了电动液压台车作业前的准备时间，减轻了操作人员的劳动强度，提高了工作效率和设备的使用率。

(2)设备在采场接上交流电后相序自动转换到正转状态，各项性能指标均达到了使用要求，操作工直接就可以进行作业，减少了操作人员在采场内暴露在不稳定岩石下的时间，降低了操作人员发生人身伤害事故的几率。

(3)对主电气控制柜进行三相电源相序自动转换技术改造，是三山岛金矿对该类型进口无轨设备的首次尝试，取得圆满成功，得到了设备生产方面服务工程师的肯定和赞扬，可以在集团内同类型设备推广。

4 经济效益分析

4.1 直接经济效益

(1)单台设备实施相序自动转换技术改造的备件与材料费用：

国产交流接触器(上海人民电器CJ20- 160 A)2台：385元/台×2=770元。

进口相序继电器(山特维克备件)1个：954.3元。

其它辅件：6 m电缆(35 mm2)、15 m铜芯线(1.5 mm2)、6米电缆热缩管(黄、绿、红三种颜色)、24个铜接头(250 A)、8个镀锌螺栓(M6×20)合计约100元。

总投资为：770+954.3+100=1824.3元。

(2)如果让设备生产厂家在单台电动液压台车上增加该项配置，达到改造后的效果，至少要在原机采购价格的基础上增加投资10万元左右。

(3)通过对比可以看出，本次相序自动转换技术改造可以使单台设备节省资金10万元左右，目前有6台设备投入使用，节省设备采购资金10×6=60万元左右。

4.2 间接经济效益

电动液压台车电控部分相序自动转换改造后投入使用以来，设备操作人员每次作业前不用重复进行试验和倒换相序，设备接上交流电后相序自动转换到正常状态，设备直接进入可操作状态，设备操作人员非常满意，满足了矿山增产增效对生产设备的需求，只用很小的投资，创造的效益十分显著，同时对同类型台车进行技术改造积累了宝贵的经验，值得在同行业中推广应用。

Technology Application of Automatically Converting of Electro-hydraulic Jumbo Phase Sequence

CUI Yong-feng

The paper expounds and analyses complex problems of phase sequence converting of electronic control system of electro-hydraulic jumbo in the actual process of using, by remodeling of its phase control section, solves the problems, and creates a significant economic benefits.

electro-hydraulic jumbo； phase sequence control； automatically converting

2015-01-19

崔永峰(1970-)，男，山西朔州人，工程师，大学本科，主要从事进口、国产地下无轨采矿设备日常使用的技术与维护管理工作、采购选型论证、技术与商务洽谈、交机验收、技术培训等工作，现任山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿机械副主任工程师。

TP421.24

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1003-8884(2015)02-0038-03