橡膠履帶電動收鹽機的設(shè)計與應(yīng)用

李明雷

(大連鹽化集團有限公司，遼寧 大連 116309)

大連鹽化集團有限公司(以下簡稱“公司”)淘汰了傳統(tǒng)的人力收鹽方式，現(xiàn)在應(yīng)用浮吸式收鹽方式。浮吸式收鹽流程是以20.6 kW 履帶式拖拉機作為牽引動力，后懸掛新型吸鹽泵和集鹽斗，吸鹽泵將蒸發(fā)池內(nèi)的鹽鹵混合物通過漂浮輸鹽管道輸送至岸邊，岸邊往復(fù)篩對鹽鹵混合物分離，原鹽被皮帶輸送機輸送到運鹽小火車。這種收鹽方式節(jié)約勞動力，降低勞動負(fù)荷，扒鹽期間池內(nèi)可以正常長鹽，增加產(chǎn)量，具有機械收鹽、管道輸送、鹽鹵分離和移動速度快、維修簡便的特點，為實現(xiàn)收鹽機械化奠定了基礎(chǔ)［1］。

在實際使用中發(fā)現(xiàn)，履帶式拖拉機故障率高，維修成本居高不下，嚴(yán)重影響了浮吸式收鹽的使用。履帶式拖拉機的故障主要表現(xiàn)在以下幾點，首先是鋼制履帶不耐鹵水腐蝕，其次變速箱和發(fā)動機部分浸泡在鹵水中，腐蝕嚴(yán)重，最后是履帶式拖拉機用柴油動力的成本高，污染環(huán)境。為此，公司決定自行開發(fā)制造橡膠履帶電動收鹽機，歷時1 a 研發(fā)、設(shè)計、制造、調(diào)試完成，取得良好的運行效果。

1 結(jié)構(gòu)組成

橡膠履帶電動收鹽機用于直接進結(jié)晶池收鹽，產(chǎn)量50 t/h，工作時結(jié)晶池正常長鹽。結(jié)晶池面積16 000 m2左右，腐蝕性強，年平均溫度10.5 ℃，極端氣溫37.8 ℃，最低溫度-19.13 ℃。

該收鹽車以電力驅(qū)動，整車采用遙控和操作臺控制，降低人工的操作強度;電力驅(qū)動比傳統(tǒng)的內(nèi)燃機驅(qū)動節(jié)能環(huán)保，并且清潔衛(wèi)生，減少對鹽的污染;車輛的走行，通過兩臺變頻器對兩條履帶進行單獨控制，整車具有起步平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向半徑小等優(yōu)點，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 收鹽機主要技術(shù)參數(shù)Tab.1 Technological data of the harvester

橡膠履帶收鹽車的控制系統(tǒng)采用三菱變頻器和PLC，系統(tǒng)穩(wěn)定故障率低。該機主要有五部分組成，分別為履帶走行裝置、底座、集鹽器升降裝置、收鹽泵和電氣系統(tǒng)，整機重約為2.8 t，如圖1 所示。

圖1 收鹽機三維模型Fig.1 Three-dimensional model of the harvester

2 履帶走行裝置

履帶走行裝置是自動化集鹽車的走行設(shè)備，能夠支承主機重量，能夠?qū)崿F(xiàn)前進、后退轉(zhuǎn)彎行走等功能。該裝置由“四輪一帶”(驅(qū)動輪、支重輪、導(dǎo)向輪、托輪、履帶)，張緊裝置和緩沖彈簧及減速電機等組成。

原20.6 kW 拖拉機使用金屬履帶，接地比壓小，對農(nóng)田壓實、破壞程度輕，特別適合在低、濕地作業(yè)，而且除田間作業(yè)外，還在農(nóng)田基本建設(shè)和小型水利工程中用作推土機，綜合利用程度較高。但金屬履帶用于鹽田使用腐蝕嚴(yán)重，磨損較快，維修費用高。因為橡膠履帶耐鹽水腐蝕，對鹽層損傷小，可減輕車身質(zhì)量，降低能耗，具有良好的行駛性能，因此，此設(shè)計選用橡膠履帶。履帶兩輪間距1 220 mm，寬280 mm。

驅(qū)動輪、支重輪、導(dǎo)向輪、托輪采用合金鋼材質(zhì)，經(jīng)淬火處理后耐磨性好，使用壽命變長。支重輪、導(dǎo)向輪采用深溝球軸承，可以通過一次性加黃油潤滑，免去使用中還需要中途維護和保養(yǎng)加油的煩惱。軸端雙密封結(jié)構(gòu)，保證潤滑油密封不外漏，并能有效防止泥水進入輪腔。

履帶底盤具有左右兩臺減速電機。走行電機采用三相變頻異步電機，帶電磁制動及制動手動釋放，具體型號為YZP132M -4，7.5 kW，AC 380，50 Hz。走行減速系統(tǒng)由兩部分組成，一為立式減速機速比39.88，變頻電機先與其相連;二為錐形齒輪箱速比1.5，其一端與走行驅(qū)動輪相連，另一端與立式減速機相連。減速系統(tǒng)總速比為59.82。走行驅(qū)動輪節(jié)圓直徑為Φ430. 5 mm。整車在工作時速度為20 m/min，最高運行速度為34 m/min。速度可以根據(jù)現(xiàn)場情況進行調(diào)節(jié)。整車以差速形式實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

3 底座

底座起到連接履帶旋轉(zhuǎn)裝置和集鹽器升降裝置的作用。它是由優(yōu)質(zhì)碳鋼焊接成的箱體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)尺寸長1 070 mm，寬894 mm，高535 mm。其上裝有電控箱等控制系統(tǒng)。

4 集鹽器升降裝置

集鹽器升降裝置的作用就是通過四桿機構(gòu)來實現(xiàn)集鹽器的升降，主要由四桿機構(gòu)、升降用的電動推桿以及集鹽器等構(gòu)成。集鹽器與四桿機構(gòu)通過銷軸連接，四桿機構(gòu)和電動推桿通過軸耳連接。電動推桿通過螺栓連接在底座上。刮板采用不銹鋼焊接。

集鹽刮板升降是依靠電動推桿通過收放行程，帶動四連桿機構(gòu)來實現(xiàn)的。集鹽刮板在工作過程中位置會有所調(diào)整，所以需要電動缸行程可以隨時調(diào)整。為防止電動推桿過度收放行程，其上裝有兩個限位開關(guān)，上限位與下限位。當(dāng)上限位或下限位開關(guān)發(fā)出信號時，電動缸立刻停止工作。電動缸型號DTP3200，電機功率3.0 kW，三相四線制，行程速度25 mm/s。限位開關(guān)型號LJ12A3 -4 - J/PZ，電壓220 V，常閉型，接近距離4 mm。

5 收鹽泵

在山東、河北等鹽場使用收鹽泵為NL125，電機為4 級18.5 kW 電機，接力泵使用2 級22 kW 電機，二級接力對鹽破損大，原鹽收得率降低，產(chǎn)量約30 t/h。在該設(shè)計中，采用YSB100 -200 收鹽泵，電機為2 極30 kW，2 950 r/min，上鹽量50 t/h，沒有使用二次接力泵，降低了對鹽的破損。

6 電氣控制系統(tǒng)

整車需通過鹽灘周圍的拖纜取電，拖纜電源由兩組構(gòu)成，一組控制集鹽泵，另一組作為集鹽車的動力電源。電源為3 相，AC380V，50 Hz。電控柜采用不銹鋼材質(zhì)。整車主要有兩部分需要控制:走行控制，集鹽刮板控制。并以人工遠程遙控和車載操作臺兩種方式進行操作，遙控距離200 m 以上。遙控器和操作臺設(shè)有走行速度，走行方向，啟動，停止，轉(zhuǎn)向，集鹽刮板升降等控制按鈕或手柄。

走行采用變頻器控制，速度可調(diào)整;整車可任意轉(zhuǎn)向;集鹽器離地高度可控制。操作方式采用人工遙控。

7 效益分析

7.1 降低能源消耗

履帶拖拉機帶動的收鹽機行走采用20.6 kW柴油機，鹽泵動力為30 kW 電動機。扒鹽量為30 t/h。噸鹽消耗柴油0.2 L，柴油按0#柴油價格5. 42 元/L，耗電1 kW/t，電費按公司目前價格0.7 元/kW計算。1 t 鹽的能耗費用為:

2 ×0.2 L ×5.42 元/L +1 kW ×0.7 元/kW =2.868 元。

電動收鹽機行走采用2 臺7.5 kW 電動機，鹽泵動力為30 kW 電動機。扒鹽量為50 t/h。

1 t 鹽的能耗費用為:［(2 ×7.5)+30］ ×0.7 ÷50 =0.63 元。

噸鹽減少費用為:2.868 -0.63 =2.238(元)

按公司年扒鹽50 萬t 可節(jié)省費用支出:

50 萬t×2.238 元/t =111.9 萬元。

7.2 增加海鹽產(chǎn)量

由于去掉了二次泵，減少鹽的破碎機率，粉鹽量比改前減少2%，按公司年扒鹽50 萬t 計算，增加1 萬t。按目前市場銷售價格150 元/t 計算，年可增收150 元/t×1 萬t=150 萬元。

7.3 減少維修費用

履帶拖拉機由于變速箱、發(fā)動機容易被鹽水腐蝕，履帶板腐蝕后更換頻率高，造成其每年維修費更換備件費用2 萬元，人工費1 萬元。采用電動橡膠履帶收鹽機后，沒有變速箱和發(fā)動機，橡膠履帶耐腐蝕，更換頻率低，每年維修保養(yǎng)費用約0.5 萬元。合計節(jié)約資金2.5 萬元。

通過以上計算可以得到，應(yīng)用該設(shè)備后每年可以為企業(yè)增加效益:

8 結(jié)論

浮吸式收鹽機是一項重要技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品，此收鹽機由以往的機械人工相結(jié)合收鹽方法轉(zhuǎn)變?yōu)榧儥C械收鹽，操作只需要4 人就能完成，節(jié)約了三分之二勞動力的同時也大大地提高了收鹽工作生產(chǎn)效率，也減輕職工勞動負(fù)荷。而且此收鹽機收鹽不受雨天的影響，也不受季節(jié)的影響，打破傳統(tǒng)的春秋兩季扒鹽的模式，在夏季也能組織扒鹽工作，可以更加科學(xué)合理地安排原鹽銷售，收鹽機還大大提高了蒸發(fā)量的利用率，使收鹽中的鹽田能正常長鹽，大大地提高了原鹽產(chǎn)量。