電機驅動旋挖鉆機可行性研究

胡志民，郜 星HU Zhi-min, GAO Xing(徐州徐工基礎工程機械有限公司，江蘇 徐州 221004)

電機驅動旋挖鉆機可行性研究

胡志民，郜 星
HU Zhi-min, GAO Xing
(徐州徐工基礎工程機械有限公司，江蘇 徐州 221004)

[摘 要]對電機驅動旋挖鉆機的可行性進行了研究，從電機驅動旋挖鉆機的發展意義，產品方案的可行性，技術參數的可行性，生產制造能力的可行性以及該種旋挖鉆機的亮點進行分析研究。

[關鍵詞]旋挖鉆機；電機驅動；分析

1 現狀分析

目前，國內有三一、山河智能、金泰和恒天九五4家企業研發發動機-電動機混合動力的旋挖鉆機。有資料顯示，三一的SR200D樣機包含2臺90kW的電動機及1臺193.5kW的發動機。山河智能和金泰在研究混合動力旋挖鉆機，采用電動機單獨驅動或電動機-發動機共同驅動，利用發電機回收鉆桿和鉆頭下降勢能及上車回轉動能向超級電容充電，進而借助超級電容的電力輔助電動機或發動機工作，從而減輕整機消耗負載恒天九五JU90多功能電旋挖鉆機采用110kW的電動機，回轉角度為180°。目前，這些混合動力的旋挖鉆機普遍存在的問題都是動力線要托在整機后面來回擺動。

現階段，國內4家企業所做發動機、電動機混合動力旋挖鉆機所出的樣機都是小噸位，移動范圍小，所需電機容量小、電路容量小，實施更具可行性。電機驅動旋挖鉆機只需在旋挖鉆機基礎上，針對部分部件結構如轉臺、配重、機棚、液壓系統、電氣系統等做出相應改動即可。

2 技術可行性分析

電機驅動旋挖鉆機主機借用旋挖鉆機的主機部分，如底盤行走機構、駕駛室、主副卷揚系統、變幅機構、鉆桅、動力頭系統、鉆桿鉆頭等，回轉平臺、機棚和配重做出相應改動。

本文以徐工XR150旋挖鉆機（表1）改電機驅動為例分析。

表1 徐工XR150旋挖鉆機性能參數

2.1 液壓系統

液壓系統采用A11VO145LRDS功率和壓力控制，先導泵、輔助齒輪泵、液壓油散熱器、馬達等，關鍵液壓元件采用力士樂進口件，中心回轉體按照導電要求進行特殊制造。液壓泵可以采用單組泵控制系統，與發動機之間采用離合變速箱或雙組泵控制系統。

2.2 電氣系統

如果利用發動機驅動采用DC24V直流供電，旋挖鉆機的電氣系統已經很成熟，功能主要有：發動機啟動、熄火，水溫、工作小時、機油壓力、液壓油溫、油位、燃油油位、工作壓力、成孔深度的檢測顯示等功能；液壓系統的電磁換向控制功能；鉆桿高度限位功能；自吸泵開關、燈光照明、雨刷、雨刷噴水、電源總開關等輔助功能。這些功能所需要的電源都是DC24V直流電壓，發動機自帶的發電機即可滿足要求。如果采用380V電動機作為旋挖鉆機動力，需新增電動機、電路轉換器、上下車的過渡導電環、軟啟動裝置及電路相關附件等，相關技術已經可以滿足要求。

2.3 動力電源的接入

電機驅動旋挖鉆機核心技術是電動機動力電線的介入，采用從回轉中心體心穿過，同時采用導電環接線過渡。導電環現在常規使用到的大電流范圍為小于2 000A。從國內外小噸位旋挖鉆機的型號和發動機功率這個表可以看出，其所使用的發動機功率都在130kW左右。若使用160kW的電動機，中心回轉體導電環接線電流約為1 000A，滿足設計要求。

2.4 數據對比

以133kW的康明斯發動機為例，油耗為220g/kWh，1天工作10h，用油約293L，油價7 元/L，費用約為2 051元。考慮132kW的電機，功率相當，同樣工作時間耗電約為1 320kWh，工業用電1元/kWh，費用約為1 320元，同比節省731元，節省比例為35.6%。

同樣條件下，298kW的康明斯發動機油耗約656L，費用約為4 592元。考慮315kW的電機，費用約3 150元，同比節省1 442元，節省比例為31.4%。

通過以上數據比較可知，使用電機驅動旋挖鉆機比發動機在耗能費用上可節省30%左右，效益可觀，且無尾氣排放，噪音小，綠色環保。相對大噸位旋挖鉆機，小噸位旋挖鉆機耗能節省比例更高，移動范圍小，所需電機容量小、電路容量小，更具可行性。

3 成本分析

此方案需增加成本分析如表2所示。

表2 增加成本比較

估計新增成本約11萬元。按照鉆機的使用費用來看1年工作200天，每天節省約728元，共可節省費用約14.5萬元，1年節省費用就可以與新增加的成本持平。考慮到使用時需增加電纜電路，且工作時需人力來移動電纜，所以與同類產品相比在使用費用上的競爭力不明顯，但可以為公司的銷售增加一個亮點。

（編輯 于 洋）

［中圖分類號］TU67

［文獻標識碼］B

［文章編號］1001-1366(2015)03-0044-02

［收稿日期］2014-12-13

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