山特维克电动铲运机电缆卷缆系统的研究与改进

1　山特维克电动铲运机在梅山矿业的应用电动铲运机具有清洁环保、故障率低、生产能力大等优点。梅山矿业公司自1993年以来,先后从瑞典山特维克公司引进了TORO400E、TORO1400E和LH514E三种大型电动铲运机,目前最高单机产量达到60万吨/台年。随着技术的不断升级,电动铲运机卷缆系统经历了从TORO400E的全液压控制到TORO1400E的电液结合再到LH514E的模块化控制的三个发展阶段。梅山铁矿见证了这个发展过程,并根据自身实际使用需求和维护经验,进行了国产化技术改造和改进,更好地满足了生产要求。
2　山特维克电动铲运机卷缆系统工作原理2.1　TORO1400E电动铲运机卷缆系统工作原理TORO1400E电动铲运机卷缆系统采用电、液一体的控制方式,其工作原理如图1所示。PLC控制模块使液压系统与机械控制部分得到简化,通过对电缆收放压力的线性控制实现了电缆的恒张力。
1-负载感应主泵;2-补油泵;3-阻尼缸;4-单向阀组;5-VB阀;6-散热器;7-旁通阀;8-卷缆马达;9-单向阀;10-节流阀;11-VA阀;12-过滤器图1　TORO1400E电动铲运机卷缆系统工作原理图1中,收缆阀VA作为远程遥控阀,通过控制负载感应变量泵的斜盘角度实现主泵流量的改变,使收缆速度与车速匹配,保证电缆的恒张力。而放缆阀VB则通过与车速成比例地改变马达的出口背压,使放缆速度与车速匹配,实现电缆的恒张力工作。PLC是系统传感器和卷缆阀之间的媒介。该控制系统的控制过程如下:传感器→PLC处理→模式选择→放大器→卷缆阀(收缆阀或放缆阀)→执行元件→反馈→传感器
2.2　LH514E电动铲运机卷缆系统工作原理LH514E电动铲运机卷缆系统从TORO1400E的PLC控制升级到模块化控制,可实时监控卷缆系统工作状态并显示在操作显示屏上(如图2所示),可视化程度大大提升。图2中,73bar为收放缆压力,96 A为主电机电流,20为电缆盘绕圈数,卷缆盘的三个指针方向代表电缆导向臂的位置。这些数值和位置会随着设备的移动呈线性变化。图2　LH514E电动铲运机卷缆系统仪表盘LH514E电动铲运机卷缆系统的工作原理见图3。
收缆时,来自主泵的压力油从卷缆马达7的A口流向B口,经电液比例溢流阀8返回油箱。阀8的P口压力设定值(即背压)与线圈的电流成正比,电流增大时,P口的压力按比例增大,从而实现收缆时电缆卷盘转速随车速的降低而降低。单向阀4防止油液流向低压侧。保持电缆恒张力所需的压力由铲运机的行走速度、方向和卷盘上电缆的圈数共同决定。收缆时,随着车速的变化,电液比例阀8线圈的电流也成比例变化,从而使负载感应变量主泵的输出压力和流量也随车速成比例改变,实现电缆恒张力工作状态。放缆时,电液比例阀8通过其线圈电流与车速成比例改变而实现卷缆马达出口B的背压与车速成比例变化,进而实现电缆的恒张力状态。
1-负载感应主泵;2-补油泵;3-遥控溢流阀;4-单向阀;5-安全阀组;6-阻尼缸;7-卷缆马达;8-电液比例溢流阀;9-散热器;10-单向阀;11-溢流阀;12-电液比例溢流阀图3　LH514E电动铲运机卷缆系统工作原理3　电动铲运机优缺点对比TORO1400E和LH514E铲运机卷缆系统对比见表1。
4　TORO1400E卷缆控制系统改进4.1　改进方案通过对比,显而易见LH514E铲运机的卷缆系统的先进性、可靠性都更好。因此,我们对TORO1400E电动铲运机卷缆系统进行了如下改进:由于卷缆系统VA和VB阀故障率高、维修难度大且维修成本高,我们将VA和VB阀更换成先导溢流阀,考虑到放缆过程