WK-35電鏟下盤分離變頻驅(qū)動控制裝置的應(yīng)用

皮海平

（江西銅業(yè)集團公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

目前運行于電鏟的電氣調(diào)速系統(tǒng)主要有三種形式: 發(fā)電機-電動機組直流調(diào)速系統(tǒng)、可控硅直流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，變頻調(diào)速其優(yōu)越的調(diào)速性能和交流電動機的高可靠性注定了它將逐步取代直流調(diào)速系統(tǒng)成為當今世界電鏟電氣調(diào)速的主要形式，采用變頻調(diào)速系統(tǒng)也將是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。2009年至今德興銅礦先后引進了4臺WK-35變頻電鏟，全部是由太原重工制造的采用變頻調(diào)速系統(tǒng)電鏟，斗容量為35m3，成為了德興銅礦露采主要生產(chǎn)設(shè)備，2009年引進的電鏟已經(jīng)進入設(shè)備的大修維修期，為了實現(xiàn)上下盤舉升分離后，既能實現(xiàn)下盤左右履帶行走的獨立控制驅(qū)動，又能實現(xiàn)下盤中心軸與上盤中心孔的精準對位［1］，必須要有2套變頻驅(qū)動裝置，如果用電鏟自身驅(qū)動裝置，電鏟上盤必須通入6kV的高壓電，啟動高壓變頻器，操作人員在電鏟的操作室操作，操作人員無法看到下盤的左右履帶與4臺同步舉升的千斤頂?shù)木嚯x。為了實現(xiàn)安全可靠高效，必須設(shè)計選用一套合適的低壓變頻驅(qū)動裝置［2］。

2 變頻器驅(qū)動裝置設(shè)計

2.1 維修WK-35電鏟下盤行走計算

（1）下車總重量：360t。

（2）單條履帶在平路行駛時所受阻力Fz：Fz=247.47kN，計算結(jié)果包含下車部分平地行走時的擠壓和啟動時慣性阻力。

（3）平路行駛時電機所需驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T：T=Fz·db/2·n·i=1083.9Nm，其中db為履帶節(jié)距（1.44），i為傳動比（206），n為效率（0.798）。

（4）選用132kW的標準電機，額定轉(zhuǎn)速為980r/min，額定轉(zhuǎn)矩為1286Nm，大于1083.9Nm。

當電機過載1.8倍時，最大轉(zhuǎn)矩為2315Nm，這時需要160kW的變頻器［3］：實際選用變頻器功率為200kW，380V，其最大輸出電流為555A的變頻器。

2.2 變頻器的主電路設(shè)計

WK-35電鏟下盤行走機構(gòu)(含履帶、底架中央樞軸等)總重約360t。維修時選用2臺功率200kW電源等級380VAC裝置對應(yīng)左右行走機構(gòu)獨立驅(qū)動，連同進線側(cè)組件（刀熔開關(guān)等）成柜設(shè)計，主要功能是完成維修時通過行走機構(gòu)獨立驅(qū)動，實現(xiàn)下部機構(gòu)的移動和復位，操作方式兼具有本地操作和遙控操作功能，驅(qū)動柜上進線下出線，柜內(nèi)接線如圖1所示。

圖1 柜內(nèi)接線圖

2.3 變頻器的操作面板設(shè)計

本地操作方式：本地操作為柜體面板操作，面板設(shè)置如圖2所示，操作旋鈕或按鈕以字母S打頭，第二位字母L表示左側(cè)裝置驅(qū)動控制，第二位字母R表示右側(cè)裝置驅(qū)動控制，第二位沒有L或R為左右側(cè)統(tǒng)一控制。

圖2 面板設(shè)置

柜內(nèi)設(shè)置有急停S2和復位S10按鈕，分別用于在緊急情況下停止設(shè)備和故障發(fā)生時復位設(shè)備。以操作右側(cè)驅(qū)動為例，面板操作時，先將控制類型旋鈕SR1打到本地，本地控制有效。然后扳動啟動按鈕SR3將設(shè)備上電，運行指示燈SR4顯示運行狀態(tài)。如果需要恒速運行通過前進、后退旋鈕SR5操作，旋鈕回復到停止狀態(tài)后控制速度回零。如果需要電動，則按下JOG前進或者JOG后退操作，按下有效，松開停止［4］。驅(qū)動結(jié)束后，將啟動旋鈕SR3返回至停止狀態(tài)。

遙控操作方式：為方便操作，克服操作視線不佳的情況，本套裝置配有遙控控制器，同樣可以完成任務(wù)。操作遙控器輕巧便攜，結(jié)實耐用,可視距離100m內(nèi)有效，面板分為主功能區(qū)與輔助功能區(qū)，如圖3所示。

圖3 遙控器設(shè)置

遙控器也有急停按鈕，按下后設(shè)備緊急停車。以遙控器操作右側(cè)行走驅(qū)動為例，首先將柜門操作方式旋鈕打在遠程位置，遠程控制有效。然后扳動啟動旋鈕SR3將設(shè)備上電，運行指示燈SR4顯示運行狀態(tài)。按下遙控器啟動按鈕，使能遙控器，長按右前按鈕，設(shè)備以恒速向前運行，點動按下右前按鈕，設(shè)備以點動方式向前運行［5］。長按右后按鈕，設(shè)備以恒速向后運行，點動按下右后按鈕，設(shè)備以點動方式向后運行。

3 行走車間試車Trace曲線

3.1 控制方式

采用開環(huán)U/f標準控制。

3.2 左行走曲線

采集曲線說明（圖4～圖8）：r63-紅色（曲線1）-電機速度；r72-藍色（曲線2）-輸出電壓；r68-黃色（曲線3）-輸出電流。速度從0遞加至400rpm（50rpm遞增），再從400rpm遞減至0（50rpm遞減），再從0遞增至-400rpm（50rpm遞增），再從-400rpm遞減至0（50rpm遞減）。

圖4 曲線全圖（1）

圖5 速度從0遞增至400rpm

圖6 速度從400rpm遞減至0

圖7 速度從0遞增至-400rpm

圖8 速度從-400rpm遞減至0

3.3 右行走曲線

采集曲線說明（圖9～圖13）：r63-紅色（曲線1）-電機速度；r72-藍色（曲線2）-輸出電壓；r68-黃色（曲線3）-輸出電流。速度從0遞加至400rpm（50rpm遞增），再從400rpm遞減至0（50rpm遞減），再從0遞增至-400rpm（50rpm遞增），再從-400rpm遞減至0（50rpm遞減）。

圖9 曲線全圖（2）

圖10 速度從0遞增至400rpm

圖11 速度從400rpm遞減至0

圖12 速度從0遞增至-400rpm

圖13 速度從-400rpm遞減至0

3.4 空載試車

左右行走電機在正負400rpm內(nèi)運轉(zhuǎn)正常。

4 應(yīng)用效果

（1）操作簡單，運行平穩(wěn)，可前進、后退、左右轉(zhuǎn)向。中心軸與中心孔的準確對位。

（2）無需大型吊車，工程機械拖拉設(shè)備，節(jié)省了維修下盤的輔助設(shè)備人員工時費用，縮短了維修的工作周期。

（3）變頻器驅(qū)動下盤的實際工作輸出電流在400A左右，完全符合設(shè)計要求范圍，保證了變頻器可靠運行［6］。

5 結(jié)語

驅(qū)動裝置已用于電鏟大修，實際效果良好，運行穩(wěn)定，不僅節(jié)省了大量人力，且設(shè)計成本低，裝置操作簡單，安全可靠，易于操作，保障了電鏟大修進度及維修質(zhì)量。