新二区卸车机优化改造技 术 报 告文档格式.docx
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新二区原料场建设于2005年,主要负责新二区265㎡烧结机的混匀料供应和老区高炉块矿的供应。
新二区原料场作为老区唯一的块矿供应料线,肩负着艰巨的责任和使命。
而新二区卸车机是块矿汽车卸料的主要设备,平均每天作业10小时,多数为卸块矿,每逢冬季、雨季来临,受天气影响物料冻结、粘结现象严重,对卸车机螺旋、车体的磨损较大,造成螺旋装配、螺旋驱动系统损坏频繁。
螺旋装配平均每两个月就需更换一次。
螺旋驱动系统也受螺旋装配阻力和震动的影响损坏频繁,2007年一年就更换了8套减速机和电机,成本消耗较大。
且由于卸车机液压系统本身设计和设备上存在缺点,也致使液压故障频发,且故障处理难度大,严重制约了块矿的正常受卸。
2.新技术开发应用条件
卸车机长时间负荷工作,且汽车卸料多为块矿,卸车阻力较大,冬季物料冻结时,对螺旋装配磨损、螺旋驱动系统的正常运行有很大影响。
卸车机螺旋驱动设计上有较大缺陷,其开放式结构在螺旋卸料时频繁与物料摩擦接触,极易造成联轴器、偶合器的损坏。
卸车机螺旋驱动减速机的装配形式为吊挂式其稳定性不好,链条节距较小极易拉伸断裂。
超硬陶瓷耐磨材料在新老区堆取料机料斗和混匀取料机料斗上有过试用,使用期间效果显著,料斗的寿命延长了2-3倍,螺旋卸车机卸料时的螺旋装配所受冲击小于耐磨材料的额定要求,超硬陶瓷耐磨材料可以在卸车机上推广使用。
3台卸车机下共有27个料仓,每台卸车机分管9个料仓,可以根据公司进料情况逐台设备进行实施改造。
3.技术研究思路或方案、方法
(一)减少卸车机易损件的磨耗,主要以增加螺旋装配的耐磨性和使螺旋装配和刮板具备可重复使用的可能性。
①螺旋旋转机构是完成卸车功能的最基本机构,螺旋体是与块矿直接接触的卸料装置,通过螺旋体的旋转,螺旋叶片迅速将车箱内的物料向两侧推出,其中螺旋体与块矿之间的摩擦是造成螺旋体磨耗的主要原因,所以减少螺旋体与块矿之间的摩擦系数是解决问题主要手段,我们使用的乐泰99812型—大颗粒耐磨防护剂可解决这个难题,99812型—大颗粒耐磨防护剂是在高性能的环氧树脂中填充大的陶瓷颗粒和细硬质合金粉。
耐温122°
C,耐滑动磨损,不塌陷,可刮抹的优点。
②解决螺旋装配和刮板更换频繁难题另一途径为对螺旋体和刮板改型,使螺旋体和刮板可以重复使用。
螺旋体直径约为800mm,当螺旋体磨损到直径500mm时螺旋体就不具备卸料的能力,而螺旋体的主轴和剩余150mm高的螺旋叶片没有得到充分利用就废弃了。
经过车间人员的研究分析,将螺旋体直径改为500mm,制作高150mm长300mm螺旋角度与螺旋体相同的刮刀(图1),刮刀上的凹槽与新螺旋连接并用高强螺栓与新螺旋固定。
刮刀磨损后不用更换螺旋而可以直接更换刮刀,延长螺旋体寿命。
图一
刮刀安装示意图二
刮板负责汽车卸料时刮除车底余料。
刮板约比螺旋体外边缘长约50mm,螺旋体余下的物料由刮板清干净,由于频繁与车底接触,造成刮板磨损较快,对卸车机车体造成损害。
刮板高约150mm,在70mm处由一排12个M16螺栓固定,我们在120mm处钻相同孔距的12个螺栓孔。
当刮板磨损了40mm的时候,将刮板下调120mm处的螺栓孔是刮板得到再次利用。
此项改造与螺旋体贴敷耐磨材料不相互冲突。
(二)螺旋体驱动系统的改造,减少由于车体震动、卸料阻力过大引发的减速机、电机损坏。
①螺旋驱动减速机改型。
原减速机为TC12型非标减速机,其本身设计因存在缺陷,输出扭矩达不到要求,且受卸车机震动的影响,减速机高速轴频繁断裂。
德国SEW型减速机具备高性价比,在老区重要料线的驱动改造中使用效果显著,我们根据螺旋驱动的设计要求,选择了SEW型减速机,并配套选购了直齿联轴器。
②链轮、链条加大,由原来24A加大到32A,增加螺旋驱动的运转可靠性,新链轮如图三。
③螺旋驱动电机、大小车电机增加软启动系统和电机智能保护监视器。
螺旋体贴敷耐磨材料后启动惯性增大,电机软启动系统采用三对反并联的可控硅晶闸管串接于交流电动机的定子回路上。
利用可控硅晶闸管的电子开关作用,通过微处理器控制其触发角的大小来改变晶闸管的开通程度,由此来改变电动机输入电压的大小,降低启动电流和启动转矩,给电动机提供一个缓慢增加的电压和平滑的加速度,同时给出最小的启动电流减少电动机启动应力,以达到控制电动机软起的目的。
电机智能保护监视器具有很强的综合分析和逻辑判断能力,可以实现自动识别,抗干扰能力强,可靠性高;
保护的动作特性和功能可以方便的通过改变软件程序来进行选择,调试方便,因而具有较大的灵活性。
同时具有完善的通讯功能,便于构成综合自动化系统,为电机安全运行提供了安全、可靠、灵敏的继电保护。
(三)螺旋升降液压系统改造
①螺旋卸车机主要应用于卸煤,块矿硬度、比重均大于前者,螺旋和刮板插入物料和卸料过程中的阻力大大增加,造成液压缸漏油、损坏,液压阀故障频繁。
根据卸车机液压系统的设计螺旋深入到要求位置,进行卸料时,液压系统保持在恒压浮动补偿状态,液压系统受到影响较小。
但当螺旋和刮板插入物料至达到要求位置时是无法受到恒压浮动补偿装置保护的,此时的系统压力最高可达到17-20mpa,给整个液压系统造成很大损坏,如密封圈变形导致液压缸、阀块漏油;
溢流阀、减压阀失效等故障。
为此,我们在液压系统上增加压力继电器,并为了解决压力继电器易发生失效和误信号的问题。
制作了液压系统的第二层保护,主系统溢流阀改型,在阀内的回油孔上安装一定做薄片,当系统压力高于20mpa并持续30s时,油压会将薄片击穿,液压油将直接回到油箱,起到保护油泵、液压缸的作用,原理图如图三所示,其中液压系统的第二层保护安装在阀块部分。
图四
②卸车机由于在户外作业,极易受天气的影响,山东地区冬季最冷可达到零下20度左右,温度降低液压油的粘度将增高,影响油泵、液压缸、液压阀的正常动作,因此液压站、液压缸、油管的保温工作极为重要,在液压站、油缸、油管上加保温层,将减少温度对液压系统的影响。
③针对液压系统故障多出在油内杂质的问题,制定一份合理的维护计划,每一个月更换一次阀芯;
液压油定期更换和过滤;
所有滤油器上加压力继电器并加连锁,只要滤油器和油路堵塞控制台有报警和显示,维修工可以立即更换清洗。
4.开发(研究)结果和分析
(一)螺旋装配的刮刀式改造,每一个刮刀用5个M16强度10.9的螺栓固定,经过2#卸车机一个月的使用,没有发生螺栓剪断的故障。
按螺旋刮刀可以使用4个月的话其中螺栓需更换1次,即可避免发生刮刀脱落现象。
(二)螺旋驱动减速机和螺旋链条改型后,受到卸车机开放式结构的影响明显减少,驱动系统稳定性明显增强。
(三)软启动采用三相反并联晶闸管作为调压器,使用软启动启动电机,晶闸管的输出电压逐渐增加,电机逐渐加速,电机工作在额定电压的机械特性上,实现平滑启动,降低启动电流,避免启动过流跳闸,待电机达到额定转速时,启动过程结束,增加了卸车机各机构的启动时间,减少了整个系统在启动时所受到的冲击力,有效降低了启动惯性对全车带来的危害。
(四)电机智能保护监视器:
对电机进行过载、轻载、缺相、过压、欠压、堵转、短路、漏电、及三相电路不平衡保护和多方启停控制。
还可以通过RS-485远程通讯接口和PLC、DCS组成网络系统,从而对现场进行操控、运行监控、历史数据查询。
完善了电机保护,对电机运行过程中的各种运行状况的详细信息进行采集跟踪,通过对故障报警,保护动作(保护跳闸),以及动作延时时间的设定来实现记事准确的保护,保证了生产安全。
同时电机智能保护监控器经过通讯,可以对电机运行状况的详细信息在上位机进行实时监测,并经过计算机数据处理提供管理信息。
在设备可能产生重大故障前,超限报警,可及时提醒工作人员进行处理,避免了不必要的停机。
(五)、液压系统在增加压力继电器,主系统溢流阀改型,在阀内的回油孔上安装一定做薄片后,减少了由于物料冻结、误操作等因素带来的危害,有效的保护了液压回路的安全,使液压系统更加趋于稳定。
液压系统的双重保护系统具有较高的稳定性,其中油压保护主要依靠压力继电器的压力信号,而溢流阀中的薄片只是起到最后一层的保护,当油压超过额定要求的30%-40%并持续一定时间的时候才起作用,避免发生液压缸、油泵等备件损坏的故障。
5.总体性能比较和技术创新点
(一)螺旋装配贴敷超硬陶瓷耐磨材料后,由母体提供抵抗外力的强度、韧性等综合性能,由表面耐磨层提供满足指定工况需要的耐磨性能,适应更复杂的现场生产环境。
(二)螺旋装配的可更换设计,大大的延长了螺旋装配的使用寿命,刮刀磨损后可直接更换刮刀,而不用拆卸螺旋本体的轴承座、链轮等备份,减轻了维修工的工作强度。
(三)改变思维,简单的改变螺旋刮板的固定螺栓位置,即可延长螺旋使用寿命约1个月
(四)螺旋驱动、大小车电动机的起动装置采用HRVS-DN中压软起装置,降低了电动机起动时的启动电流,实现了电动机的平稳、平滑启动,并且降低了启动惯性对系统带来的危害。
(五)LCS600系列智能保护测控装置的应用,LCS600系列能保护测控装置具有很强的综合分析和逻辑判断能力,可以实现自动识别,抗干扰能力强,可靠性高;
同时具有完善的通讯功能,便于构成综合自动化系统,为高压设备安全运行提供了安全、可靠、灵敏的继电保护。
6.结论
此次卸车机改造,所需资金不到30万,改造后卸车机故障率明显降低,螺旋装配和刮板的使用寿命比改造前延长了一倍,螺旋驱动系统没有发生较大故障。
汽车物料受卸效率明显增加。
应用情况报告
卸车机改造后,故障率明显降低,螺旋装配形式的改变和刮板螺栓孔的改造,延长了螺旋装配使用寿命,3个月换一次螺旋改为了4个月换一次刮刀。
螺旋驱动的震动和故障较高的现象得到了解决,电机减速机的至今未发生故障。
液压系统的稳定型也得到了明显提高。
经济效益分析报告
投资:
三台卸车机,新型减速机、链条、联轴器等驱动备件三套费用共10.2万元,刮板三件1.8万元,新式螺旋及三件共9万元;
耐磨材料贴敷约12㎡,耐磨防护剂的单价为1048元/㎡,合计1.26万元;
液压缸、油箱等保温8㎡共0.2万元,油管、新电磁溢流阀、滤芯合计1.3万元。
软启动系统和电机智能保护监控器3套,共1.8万元
总投资:
10.2+1.8+9+1.26+0.2+1.3+1.8=25.56万元。
效益:
每年节省螺旋装配12个,刮板6件,每个螺旋装配4万元,每件刮板1.2万元。
每年需更换刮刀9套,共计4.5万元。
每年节省5套螺旋驱动(减速机、电机、偶合器、链条等)备件,每套驱动约9.8万元;
每年减少螺旋升降液压缸约2个,每个约3万元;
节省液压阀损坏约12个,每件约0.2万元,共2.4万元。
节省备件消耗合计:
4×
12+1.2×
6+9.8×
5+3×
2+2.4-4.5=108.1万元
每年减少故障停机时间约230小时,按每小时上料量800吨/小时计算,节省落地料费用约3.3元/吨×
800吨/小时×
230=60.72万元
按两年收回成本计算则总效益:
60.72+108.10-25.56/2=156.04万元
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