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WZY42-6型抓料机双动力源节能改造

发布时间:2020-09-30 03:47

  抓料机通常是由液压挖掘机改装而成,广泛用于钢厂、港口、码头,可装卸废钢、煤炭、矿石等松散物料。我港11台WZY42一6型抓料机主要用于将火车箱内的煤炭抓取出来,堆积在地面上或倒运到货车上。该抓料机采用柴油机为动力,效率低、能耗大、维修成本高、尾气排放多、噪声大,若漏油、漏水,还可能造成环境污染。为节约能源、保护环境,经调研,我们决定对这11台抓料机进行节能改造。改造方法如下:原有的柴油机动力系统不变,新增1套电动机动力源,在卸料场地上设置电源,通过随机电缆将场地内电源接到新增电动机上。抓料机卸料作业时,将柴油机关闭,使用电动机驱动抓料机进行卸料作业。若场地无电源,或长距离转移抓料机时,依然使用柴油机驱动。在原有抓料机回转平台尾部加装电动机、主液压泵、切换阀组等,与原有液压系统组成双泵双回路开式恒功率变量液压系统,使抓料机功率利用率达到最佳状态。改造后的抓料机双动力源如图1所示。抓料一机电动机功率应根据其所驱动的液压泵功率计算,液压泵功率按以下公式进行计算:P=P pQmax/ p=129.36kW式中:P----泵的驱动功率,kW;PP----液压泵的最大工作压力取泵的额定压力的0.8倍,29 AMPa;WZY42-6型抓料机主泵的最大工作压力(Pp)为29.4MPa。主泵的流量(Q max)为264L/min,按照上式计算,电驱动系统的电动机功率为129.36kW。为使电动机具有一定的储备功率,我们选择160kW电动机,杳找相关资料得知,选用功率为160kW、电流为287A、转速为1480r/min的YKP2-315L1-4型电动机最为适宜。由于抓料机启动时需带动主泵启动,启动负荷较大,我们选用西门子ATS22C41 G 220/W型额定电流为388A的启动器。该启动器可控制电动机启动、停止,在轻载时可实现节能作用,并具有多种保护功能。对于其启动电流小问题,通过逐渐增大晶闸管导通角,使启动电流从零线性地升至设定值,以保证电动机能够平稳启动,延长电动机使用寿命。该启动器参数可根据负载及电网供电能力调整,自由地无级调整至最佳的启动电流。该启动器较常用的电动机星/三角启动器和变频器在启动速度、实用性和价格方面更具优势。抓料机作业时需经常短距离移动,为此我们决定选用YCW型通用橡胶电缆。为了保证用电安全,采用三相5线制接线方式(即三相线加地线和零线),根据抓料机用电量,选用截面积为150mm2电缆(即YCW -3×150+2×90型电缆),电缆长度为150m,在电缆外皮间断地套上保护套,以避免电缆外皮的磨损。在回转平台左TPI增加一套T1C-(J3D-)×11型磁滞式电缆卷筒,用于缠绕电缆。该卷筒具有近似恒定力矩的卷紧力,卷筒电动机单向运转,具有堵转力矩(负载过大造成停止转动)可调和自制动功能,能长期堵转而不损坏。且该电缆卷筒体积小、结构简单、易于维护,无需安装制动器,运行可靠。根据电缆长度,确定电缆卷筒外径为2500mm。在回转平台右侧增加1台高度为1000mm、长度为500mm、厚度为400mm的配电箱。内设电源总开关、启动器、控制和保护元件,以保证整机供电和用电安全。配电柜防护级别为IP55级。各电气回路均有保护装置,紧急情况可实现自我保护。在火车轨道沿线、抓料机作业区域内设置2座容量为913kVA的箱式变电站,为该11台抓料机供电。在距火车轨道20m处,每隔50m安装一个容量为200kW的地面接线箱。抓料机通过工业快速插头与接线箱连接,用以给抓料机供电。增加1套西门子S7-200型PLC控制器,将挖掘机变幅、回转、电缆卷筒满盘、电动机动力源相关设备的状态信息及故障信息输入到PLC控制器,并通过PLC控制器输出控制各机构电磁阀的吸合或关闭,使各机构动作得到控制。运用CEB型仪表对压力、温度、油位进行实时监控,对动力系统、液压系统和上作装置进行检测和控制,以便在抓料机出现故障、需要维护时及时报警。该电动机功率较大,需设置液压控制冷却系统。将电动机的冷却器串联在挖掘机冷却系统回路中,使用电动机冷却风扇转动,进行冷却。为避免冷却器背压过高,造成冷却器损坏,在液压控制冷却系统中设置了旁路阀。背压超过0.5MPa时,液压油通过旁路阀可直接流回液压油箱。切换阀用于电动机和柴油机动力切换,切换阀可在驾驶室内通过转换开关控制,不允许2套动力系统并行作业。液压油从液压油箱输出,并联进入电动机和柴油机驱动的2路主泵中,2路主泵排出的压力油通过切换阀进入抓料机多路控制阀,再供给挖掘机工作装置。原挖掘机先导控制系统由柴油机侧面液压泵供油,采用1台小型电动机驱动1台小排量齿轮泵,代替柴油机侧面的液压泵,为抓料机先导控制系统供油。先导油压由直动式溢流阀控制,输出压力为3.5MPa。电动机驱动的先导压力油由电磁换向阀控制。将回转平台向尾部延长2m,安装新增加的电动机、油泵、阀组、电缆卷筒和管道,在回转平台增加配重,以达到平衡。改造前、后回转平台结构对比如图2所示。原抓料机完全使用柴油机为动力,所配柴油机额定功率为194kW,该柴油机燃油消耗率为207g/kWh。以全年均使用。号柴油,且。号柴油单价以5.5元/L计算。考虑到驾驶员操作熟练程度、生产调度、维修、保养及天气因素,抓料机每大利用系数为0.7、耗油量为47.8L/h。按每天运行10.5h计算,3年运行时间为11497.5h,3年油耗为384706L/h、3年柴油消耗成本为211.58万元。如果采用电动机作业,电费按1.1元/kWh、利用系数为0.7计算,电动机输出功率为140kW、3年消耗电费为177.06万元。每台采用电动机作为动力源的抓料机,3年可节省32..31万元。增加电动机动力源后,在抓料机待机、空调、照明、通讯等提供电能不需要柴油机高速运转,而由市电直接供给,这样可以节约大量的能源。同时柴油机工作时间大幅度下降,减少了二氧化碳和尾气的排放。在运行时,电动机较柴油机运转更为平稳,噪声大幅度降低,驾驶员和相关工作人员所处环境得到改善,提高了驾驶员工作的舒适性,其工作环境更加人性化。电动机启动、关机等环节操作程序比柴油机简单,误操作概率降低,减少了操作人员的劳动强度,挖掘机操纵的平稳度和灵敏度均有所提高。同时抓料机有故障时通过 PLC控制器提示,使得司机操作更加便捷和准确。安装电动机后,柴油机运行台时减少、保养间隔时间延长,从而节约大量的润滑油、滤清器等。所用柴油量减少,减小了加油次数,节约了油料管理成本。电动机、电气元件的可靠性好、故障率低,抓料机完好率有很大提高,大大降低了抓料机的维修成本;同时也降低了维修人员的劳动强度。将以上成本进行综合计算,我公司卸煤作业成本山1.5元/t降到0.56元/t。大大降低了运行成本。实践证明,抓料机增加电动机动力源的改造项目,有很好的社会效率和可观的经济效益,节能减排效果更加明显。

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