1、問題的提出
轉(zhuǎn)載機的給料機是自移式破碎機的重要組成部分，系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動方式，由2臺驅(qū)動電動機，2臺直齒減速機．4臺液壓泵，2臺液壓馬達．2臺行星減速機和驅(qū)動軸、液壓管路等構(gòu)成。系統(tǒng)經(jīng)2臺250 kW主驅(qū)動電動機產(chǎn)生動力，經(jīng)2臺直齒減速機帶動4臺液壓泵產(chǎn)生系統(tǒng)壓力．驅(qū)動2臺l500 r/min液壓馬達工作，經(jīng)過2臺行星減速機減速后驅(qū)動主驅(qū)動軸，帶動刮板工作。由于現(xiàn)場T作環(huán)境惡劣，粉塵嚴重，設(shè)備振動大，冬季與夏季溫差大，液壓系統(tǒng)及元件多次出現(xiàn)故障，嚴重影響設(shè)備可靠運行。液壓系統(tǒng)設(shè)備元件較多，導(dǎo)致故障率偏高。系統(tǒng)維護技術(shù)要求高，工藝復(fù)雜，維修困難，嚴重影響半連續(xù)采煤系統(tǒng)的正常運行。隨著工業(yè)傳動技術(shù)的日趨提高．變頻器驅(qū)動已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各種工況，故考慮是否可以用ACS800驅(qū)動系統(tǒng)替代液壓驅(qū)動系統(tǒng)，本文就此問題進行全面技術(shù)、經(jīng)濟分析比較，探討應(yīng)用ACS800變頻驅(qū)動給料機的可行性。
2、技改的關(guān)鍵問題
2.1使用ACS800的可行性
(1)轉(zhuǎn)載機的給料機工作特點①多數(shù)空載啟動，基本無過載現(xiàn)象，偶然帶額定負載啟動，受料斗最多有70 t煤炭；②要求零速啟動，速度范圍在0～0.6 r/min．可以手動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)定運行；③穩(wěn)定運行中外界負載基本穩(wěn)定，沖擊性較��；④環(huán)境溫度較低，當(dāng)溫度低于-5℃時，啟動料斗壁加熱器；當(dāng)溫度升至30℃時，停止加熱。粉塵較大，防護等級應(yīng)IP54；
⑤控制與保護應(yīng)完善，便于司機監(jiān)控。
(2)ACS800的特點 ABB生產(chǎn)的傳動模塊具有很寬功率、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、監(jiān)測、編程和通信等功能，柜體內(nèi)結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，特別是啟動和制動過程平滑，無震動力矩，可以保證電動機低速時具有額定轉(zhuǎn)矩，而且效率高，對電網(wǎng)沖擊小，故障率低。由此特點可知．采用ACS800驅(qū)動完全可以滿足給料機驅(qū)動的需要。
2.2方案確定與主要設(shè)備選型
(1)ACS800驅(qū)動系統(tǒng)組成
驅(qū)動系統(tǒng)主要由1臺ACS800傳動，2臺驅(qū)動電動機，2臺行星減速機組成。
(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)運行時間都在0.3～0.5 m/min低速狀態(tài)，且交流異步電動機一般轉(zhuǎn)速1 488 r/min可以通過ACS800超調(diào)不超過5%來滿足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)動電動機選型 由給料機額定驅(qū)動功率
板式給料機額定驅(qū)動功率
PN=1.3Fzv/1 000 77=307.27/kW
板式給料機驅(qū)動電動機功率Pml =(1.1～1.6)PN
考慮到給料機采用了2臺電動機驅(qū)動需留一定過載能力，重載啟動時較多，冬季常常還要在料斗煤炭凍粘后帶載啟動．因此取系數(shù)1.6．則總驅(qū)動功率Pld=491.6 kW，系統(tǒng)使用2臺電動機同軸驅(qū)動，選取每臺電動機額定功率為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機電壓、電流、轉(zhuǎn)矩最佳匹配問題，此外還考慮負載類型和防護等級等。結(jié)合給料機工作條件，按照電動機的負載功率選擇變頻器是可以滿足工作需要的．對于連續(xù)工作的變頻器容量可參考電動機額定值選�。�
通過以上計算可知，變頻器容量應(yīng)在303.6—318 kW�？紤]設(shè)計中電動機按重載啟動運行選取的．安全系數(shù)較大，變頻器額定電流一般取電動機額定電流的1.1—1.5倍，則變頻器電流473～645 A．通過變頻器選型手冊確定變頻器型號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)濟分析與對比
(1)技改設(shè)備經(jīng)濟費用分析
由于液壓驅(qū)動與變頻驅(qū)動均使用的行星減速器和驅(qū)動電機．以下對比經(jīng)濟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)動系統(tǒng)費用1/2投入到變頻系統(tǒng)改造中即可滿足改造及備件費用。
(2)運行維護經(jīng)濟對比分析
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)動的工作面帶式輸送機與采用液壓驅(qū)動的給料機工作性質(zhì)相近，運行時間相同。通過對兩者運行、維護各項指標的對比分析，可以更好地反應(yīng)出液壓驅(qū)動與變頻器驅(qū)動之間的優(yōu)缺點及經(jīng)濟效益情況。
①故障率及維修費用比較如表3。
2008~2009兩年時間里，給料機液壓平均每年故障16次，影響運行時間117.5 h．發(fā)生維修費用11萬元。工作面帶式輸送機變頻器平均每年發(fā)生故障5.5次，影響運行時間7.3h。發(fā)生維修費用1.9萬元。如果將給料機液壓驅(qū)動改成變頻驅(qū)動每年增加設(shè)備運行時間112 h．多生產(chǎn)煤炭112x2000=22.4萬t．減少維修費用9.1萬元。
②日常維護費用比較 給料機液壓驅(qū)動每年需更換液壓油．合計材料費用15.6萬元．更換全部濾器合計費用2萬元．處理液壓故障更換液壓原件常發(fā)生液壓油泄漏，需及時補油，合計費用4萬元。工作面變頻器僅需要定期除塵．檢修即可，基本無維護費用。每年可節(jié)約維護費用21.6萬元。
③液壓驅(qū)動與變頻器驅(qū)動兩者綜合經(jīng)濟性對比分析
由以上分析可知，將給料機液壓驅(qū)動改造成變頻驅(qū)動技術(shù)上是完全可行的，改造費用170萬元。通過表4經(jīng)濟性對比分析可知，改造后每年可節(jié)約日常維護費用28.6萬元．節(jié)約故障維修費用24.2萬元，合計52.8萬元，僅通過節(jié)約費用預(yù)計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)備故障時間．每年可增加產(chǎn)量2000t/hx57h=11.4萬t。增加產(chǎn)值1 140萬元。
