1、問(wèn)題的提出
轉(zhuǎn)載機(jī)的給料機(jī)是自移式破碎機(jī)的重要組成部分，系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)方式，由2臺(tái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，2臺(tái)直齒減速機(jī)．4臺(tái)液壓泵，2臺(tái)液壓馬達(dá)．2臺(tái)行星減速機(jī)和驅(qū)動(dòng)軸、液壓管路等構(gòu)成。系統(tǒng)經(jīng)2臺(tái)250 kW主驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，經(jīng)2臺(tái)直齒減速機(jī)帶動(dòng)4臺(tái)液壓泵產(chǎn)生系統(tǒng)壓力．驅(qū)動(dòng)2臺(tái)l500 r/min液壓馬達(dá)工作，經(jīng)過(guò)2臺(tái)行星減速機(jī)減速后驅(qū)動(dòng)主驅(qū)動(dòng)軸，帶動(dòng)刮板工作。由于現(xiàn)場(chǎng)T作環(huán)境惡劣，粉塵嚴(yán)重，設(shè)備振動(dòng)大，冬季與夏季溫差大，液壓系統(tǒng)及元件多次出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響設(shè)備可靠運(yùn)行。液壓系統(tǒng)設(shè)備元件較多，導(dǎo)致故障率偏高。系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)要求高，工藝復(fù)雜，維修困難，嚴(yán)重影響半連續(xù)采煤系統(tǒng)的正常運(yùn)行。隨著工業(yè)傳動(dòng)技術(shù)的日趨提高．變頻器驅(qū)動(dòng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各種工況，故考慮是否可以用ACS800驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)替代液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，本文就此問(wèn)題進(jìn)行全面技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析比較，探討應(yīng)用ACS800變頻驅(qū)動(dòng)給料機(jī)的可行性。
2、技改的關(guān)鍵問(wèn)題
2.1使用ACS800的可行性
(1)轉(zhuǎn)載機(jī)的給料機(jī)工作特點(diǎn)①多數(shù)空載啟動(dòng)，基本無(wú)過(guò)載現(xiàn)象，偶然帶額定負(fù)載啟動(dòng)，受料斗最多有70 t煤炭；②要求零速啟動(dòng)，速度范圍在0～0.6 r/min．可以手動(dòng)控制緩慢加速或減速，速度在0.3—0.5 m/min使用較多并穩(wěn)定運(yùn)行；③穩(wěn)定運(yùn)行中外界負(fù)載基本穩(wěn)定，沖擊性較小；④環(huán)境溫度較低，當(dāng)溫度低于-5℃時(shí)，啟動(dòng)料斗壁加熱器；當(dāng)溫度升至30℃時(shí)，停止加熱。粉塵較大，防護(hù)等級(jí)應(yīng)IP54；
⑤控制與保護(hù)應(yīng)完善，便于司機(jī)監(jiān)控。
(2)ACS800的特點(diǎn) ABB生產(chǎn)的傳動(dòng)模塊具有很寬功率、電壓范圍，低噪聲、低干擾，有多種內(nèi)、外設(shè)功能模塊，提供控制、保護(hù)、監(jiān)測(cè)、編程和通信等功能，柜體內(nèi)結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，特別是啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程平滑，無(wú)震動(dòng)力矩，可以保證電動(dòng)機(jī)低速時(shí)具有額定轉(zhuǎn)矩，而且效率高，對(duì)電網(wǎng)沖擊小，故障率低。由此特點(diǎn)可知．采用ACS800驅(qū)動(dòng)完全可以滿足給料機(jī)驅(qū)動(dòng)的需要。
2.2方案確定與主要設(shè)備選型
(1)ACS800驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由1臺(tái)ACS800傳動(dòng)，2臺(tái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，2臺(tái)行星減速機(jī)組成。
(2)主要設(shè)備選型
①減速器選型現(xiàn)在系統(tǒng)使用的行星減速器要求額定輸入功率130 kW．輸入轉(zhuǎn)速1500 r/min．考慮設(shè)備多數(shù)運(yùn)行時(shí)間都在0.3～0.5 m/min低速狀態(tài)，且交流異步電動(dòng)機(jī)一般轉(zhuǎn)速1 488 r/min可以通過(guò)ACS800超調(diào)不超過(guò)5%來(lái)滿足1 500 r/min的工作需要，因此行星減速器可以繼續(xù)保留使用：
②驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)選型 由給料機(jī)額定驅(qū)動(dòng)功率
板式給料機(jī)額定驅(qū)動(dòng)功率
PN=1.3Fzv/1 000 77=307.27/kW
板式給料機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率Pml =(1.1～1.6)PN
考慮到給料機(jī)采用了2臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)需留一定過(guò)載能力，重載啟動(dòng)時(shí)較多，冬季常常還要在料斗煤炭?jī)稣澈髱лd啟動(dòng)．因此取系數(shù)1.6．則總驅(qū)動(dòng)功率Pld=491.6 kW，系統(tǒng)使用2臺(tái)電動(dòng)機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)，選取每臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定功率為250 kW，轉(zhuǎn)速1500 r/min．頻率50HZ，額定電壓380 V，額定電流430 A、功率因數(shù)0.87、IP54。
③ACS800選型
變頻器選型主要考慮變頻器與電動(dòng)機(jī)電壓、電流、轉(zhuǎn)矩最佳匹配問(wèn)題，此外還考慮負(fù)載類(lèi)型和防護(hù)等級(jí)等。結(jié)合給料機(jī)工作條件，按照電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率選擇變頻器是可以滿足工作需要的．對(duì)于連續(xù)工作的變頻器容量可參考電動(dòng)機(jī)額定值選取：
通過(guò)以上計(jì)算可知，變頻器容量應(yīng)在303.6—318 kW。考慮設(shè)計(jì)中電動(dòng)機(jī)按重載啟動(dòng)運(yùn)行選取的．安全系數(shù)較大，變頻器額定電流一般取電動(dòng)機(jī)額定電流的1.1—1.5倍，則變頻器電流473～645 A．通過(guò)變頻器選型手冊(cè)確定變頻器型號(hào)ACS800-07-0400-3。主要參數(shù)如下：工作電壓400 V，電流693A，容量315 kW，IP54。
3、經(jīng)濟(jì)分析與對(duì)比
(1)技改設(shè)備經(jīng)濟(jì)費(fèi)用分析
由于液壓驅(qū)動(dòng)與變頻驅(qū)動(dòng)均使用的行星減速器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)．以下對(duì)比經(jīng)濟(jì)分析中不在考慮該設(shè)備。如表1、表2所示。
只需將液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)費(fèi)用1/2投入到變頻系統(tǒng)改造中即可滿足改造及備件費(fèi)用。
(2)運(yùn)行維護(hù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析
2008—2009年，伊敏露天礦半連續(xù)采煤系統(tǒng)較好地發(fā)揮了設(shè)備的額定工作效率。變頻驅(qū)動(dòng)的工作面帶式輸送機(jī)與采用液壓驅(qū)動(dòng)的給料機(jī)工作性質(zhì)相近，運(yùn)行時(shí)間相同。通過(guò)對(duì)兩者運(yùn)行、維護(hù)各項(xiàng)指標(biāo)的對(duì)比分析，可以更好地反應(yīng)出液壓驅(qū)動(dòng)與變頻器驅(qū)動(dòng)之間的優(yōu)缺點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)效益情況。
①故障率及維修費(fèi)用比較如表3。
2008~2009兩年時(shí)間里，給料機(jī)液壓平均每年故障16次，影響運(yùn)行時(shí)間117.5 h．發(fā)生維修費(fèi)用11萬(wàn)元。工作面帶式輸送機(jī)變頻器平均每年發(fā)生故障5.5次，影響運(yùn)行時(shí)間7.3h。發(fā)生維修費(fèi)用1.9萬(wàn)元。如果將給料機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)改成變頻驅(qū)動(dòng)每年增加設(shè)備運(yùn)行時(shí)間112 h．多生產(chǎn)煤炭112x2000=22.4萬(wàn)t．減少維修費(fèi)用9.1萬(wàn)元。
②日常維護(hù)費(fèi)用比較 給料機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)每年需更換液壓油．合計(jì)材料費(fèi)用15.6萬(wàn)元．更換全部濾器合計(jì)費(fèi)用2萬(wàn)元．處理液壓故障更換液壓原件常發(fā)生液壓油泄漏，需及時(shí)補(bǔ)油，合計(jì)費(fèi)用4萬(wàn)元。工作面變頻器僅需要定期除塵．檢修即可，基本無(wú)維護(hù)費(fèi)用。每年可節(jié)約維護(hù)費(fèi)用21.6萬(wàn)元。
③液壓驅(qū)動(dòng)與變頻器驅(qū)動(dòng)兩者綜合經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析
由以上分析可知，將給料機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)改造成變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)上是完全可行的，改造費(fèi)用170萬(wàn)元。通過(guò)表4經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析可知，改造后每年可節(jié)約日常維護(hù)費(fèi)用28.6萬(wàn)元．節(jié)約故障維修費(fèi)用24.2萬(wàn)元，合計(jì)52.8萬(wàn)元，僅通過(guò)節(jié)約費(fèi)用預(yù)計(jì)1200 d即可收回改造成本。設(shè)備改造后故障率大大降低，減少設(shè)備故障時(shí)間．每年可增加產(chǎn)量2000t/hx57h=11.4萬(wàn)t。增加產(chǎn)值1 140萬(wàn)元。
