何照建

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司采礦車間，云南文山 663701）

0 引言

隨著云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司露天礦山開采規(guī)模增大，中小型礦山開采設(shè)備高耗能、低效率的問(wèn)題凸顯，展現(xiàn)出設(shè)備大型化的發(fā)展趨勢(shì)。2012年，公司相繼引進(jìn)3臺(tái)利勃海爾電動(dòng)液壓鏟（R9250E和R9350E）（以下簡(jiǎn)稱“電鏟”）。作為省內(nèi)首家引進(jìn)電鏟的礦山企業(yè)，公司開始對(duì)電鏟在露天礦山的使用管理與維護(hù)進(jìn)行探索實(shí)踐。

電鏟運(yùn)用于大型露天礦山可發(fā)揮其鏟裝效率高的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)企業(yè)也面臨著設(shè)備大型化、現(xiàn)代化后的一系列管理難題，只有從使用、維修、保養(yǎng)及管理多方面根據(jù)實(shí)際使用條件摸索適應(yīng)自己的方式，并不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝、改善作業(yè)條件和探索維護(hù)維修及管理措施，才能使電鏟作業(yè)效率最大化。

結(jié)合長(zhǎng)期使用液壓挖掘機(jī)積累的數(shù)據(jù)，不斷從使用、維護(hù)和管理方面，探索總結(jié)出高效、經(jīng)濟(jì)使用電動(dòng)液壓鏟的各項(xiàng)措施，為礦山企業(yè)提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

1 電鏟的使用條件和運(yùn)行效率介紹

電鏟具有鏟斗容積大、機(jī)身和工作半徑大的特點(diǎn)，這就對(duì)露天礦山采掘工作面的大小和平整度提出較高要求，同時(shí)，要發(fā)揮電鏟高達(dá)10 000 m/臺(tái)班的理論臺(tái)班生產(chǎn)能力，則需研究鏟裝設(shè)備配套和爆破作業(yè)方式等關(guān)鍵要素。

1.1 剝離作業(yè)面要求

通過(guò)生產(chǎn)技術(shù)人員研究，與中小型液壓挖掘機(jī)較為常用的“之”形采掘推進(jìn)方式不同，電鏟采用條帶式推進(jìn)的方式挖掘效率較高?；跅l帶式挖掘方式，通過(guò)收集電鏟作業(yè)的實(shí)測(cè)最大挖掘半徑、最大挖掘高度和最大卸載高度，計(jì)算的電鏟（R9250E）采掘帶寬度為20 m，并結(jié)合配套運(yùn)輸設(shè)備的最小轉(zhuǎn)彎半徑、車輛尺寸、道路至外側(cè)坡頂線的距離、臺(tái)階坡底線至內(nèi)側(cè)道路距離等運(yùn)行參數(shù)，計(jì)算的電鏟最小工作平臺(tái)寬度為35 m。

1.2 鏟裝設(shè)備的配套使用

通常，小型液壓挖掘機(jī)不與大型運(yùn)輸設(shè)備搭配使用，避免運(yùn)輸設(shè)備待裝造成低效高耗的弊端，同理，電鏟鏟裝效率的有效發(fā)揮應(yīng)避免與小型運(yùn)輸設(shè)備配套使用，縮短運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)出裝車位的時(shí)間，且需根據(jù)運(yùn)輸距離測(cè)算合理的挖掘設(shè)備與運(yùn)輸設(shè)備的數(shù)量搭配。研究表明，采用100 t級(jí)礦用卡車與電鏟配合完成鏟裝作業(yè)，也是目前較為合理的配套方式。設(shè)備基本參數(shù)：電鏟型號(hào)為利渤海爾R9250，鏟斗容積15 m，最大挖掘半徑15.5 m，最大挖掘高度15.2 m，最大卸載高度10.3 m；卡車為特雷克斯TR100，堆裝容積57 m3，額定載重量91 t，外形尺寸10 820 mm×5151 mm×4850 mm，最大爬坡度 30%。

使用發(fā)現(xiàn)，運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)出裝車位的不同運(yùn)行路線，對(duì)電鏟運(yùn)行效率有不同影響。公司常用環(huán)形調(diào)車方式和雙折返式調(diào)車方式：環(huán)形調(diào)車方式能節(jié)約更多調(diào)車時(shí)間，雙折返式調(diào)車能使電鏟不間斷連續(xù)作業(yè)，有效節(jié)約電鏟停機(jī)等車入換的時(shí)間。因此，根據(jù)實(shí)際情況綜合使用2種調(diào)車方式可增加電鏟效率。

1.3 爆破作業(yè)方式

爆破效果對(duì)電鏟挖掘效率影響非常大，如果巖石破碎效果和松散性較差，大塊率高，必然使鏟裝效率低下。通過(guò)引進(jìn)了毫秒延時(shí)導(dǎo)爆雷管、磁電雷管、空氣間隔器、中繼起爆具等爆破器材，孔內(nèi)裝藥結(jié)構(gòu)采用間隔裝藥，且孔內(nèi)進(jìn)行了延時(shí)起爆，孔外也進(jìn)行孔外延時(shí)，實(shí)現(xiàn)了微差爆破。對(duì)不同區(qū)域的爆破設(shè)置不同的孔網(wǎng)參數(shù)，有效降低炸藥單耗，提高延米爆破量，礦山爆破質(zhì)量提升明顯，提高了電鏟挖掘效率。

2 電鏟的維修保養(yǎng)

2.1 日常點(diǎn)檢及定期維護(hù)

電鏟有別于其他液壓挖掘機(jī)的是能量傳遞方式，即電能轉(zhuǎn)化為液壓能，再由液壓缸輸出機(jī)械能。因此，電氣系統(tǒng)配置的電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力柜等部件是其他燃油驅(qū)動(dòng)的液壓挖掘機(jī)沒(méi)有的，點(diǎn)檢和維護(hù)要求有所不同。另外，電鏟動(dòng)力電壓為6 kV高壓，進(jìn)行日常檢查、維護(hù)前需要佩戴達(dá)到絕緣等級(jí)要求的絕緣鞋和絕緣手套，并提前檢查供電纜線磨損情況。

日常點(diǎn)檢包括：①行走系統(tǒng)由履帶、終傳動(dòng)（行走馬達(dá)及減速機(jī)）、引導(dǎo)輪、托鏈輪、支重輪、漲緊裝置及支撐機(jī)架組成，主要檢查磨損、裂紋和油液泄露，以及減速箱表面溫度；②檢查回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)齒面潤(rùn)滑脂是否充分；③泵、閥系統(tǒng)主要檢查密封狀況和運(yùn)行噪聲狀況；④工裝系統(tǒng)（工作臂、油缸和鏟斗）主要檢查油缸是否浸油、漏油，銷軸潤(rùn)滑是否良好，鏟斗和開合斗限位是否準(zhǔn)確；⑤液壓油、齒面潤(rùn)滑脂、工作裝置潤(rùn)滑脂、回轉(zhuǎn)減速箱和行走減速箱齒輪油、分動(dòng)箱油等油箱液位；⑥電氣系統(tǒng)除塵清潔，電機(jī)檢查加注潤(rùn)滑脂。

電鏟定期維護(hù)與其他液壓挖掘機(jī)差異不大。首先需遵照設(shè)備廠家維護(hù)建議進(jìn)行，嚴(yán)格按照保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定期維護(hù)，一般實(shí)際保養(yǎng)的時(shí)間與理論保養(yǎng)時(shí)間差異不能超過(guò)50 h。其次是采用油品取樣檢測(cè)的方式，檢測(cè)保養(yǎng)時(shí)放出的油樣，判斷油中金屬磨損顆粒成分值、黏度、添加劑和酸堿值等重要指標(biāo)是否超標(biāo)，如果可以繼續(xù)使用則適當(dāng)延長(zhǎng)使用時(shí)間并取樣檢測(cè)跟蹤，根據(jù)實(shí)際使用條件確定油品合理的更換周期。這樣可以大大節(jié)約設(shè)備維護(hù)成本。例如1臺(tái)R9250E型電鏟，推薦液壓油更換周期為2000 h，經(jīng)實(shí)際使用并合理延長(zhǎng)至3000 h，每年液壓油使用成本降低5.5萬(wàn)元人民幣。如果更換的油品經(jīng)過(guò)濾后滿足降級(jí)使用的要求，也可以用于其他油品使用等級(jí)較低的設(shè)備。

2.2 周期性預(yù)防性檢修

電鏟鏟裝效率高，故障停機(jī)損失極大，而且電鏟在國(guó)內(nèi)運(yùn)用并不普遍，一旦需要更換部件，則備件需從國(guó)外采購(gòu)，周期長(zhǎng)達(dá)2～4個(gè)月，造成長(zhǎng)期停機(jī)待料的損失，所以預(yù)防性檢修非常重要。在做好日常點(diǎn)檢的基礎(chǔ)上，參考廠家推薦的部件使用壽命周期，及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，采購(gòu)備件，降低維修成本的同時(shí)減少停機(jī)時(shí)間。電鏟通過(guò)點(diǎn)巡檢結(jié)合油樣分析，在處理液壓油缸密封異常、回轉(zhuǎn)馬達(dá)及減速機(jī)磨損、液壓泵磨損等故障時(shí)，均做到隱患早發(fā)現(xiàn)、備件早準(zhǔn)備、故障早期得到檢修，達(dá)到了預(yù)防性檢修的目的。

2.3 備件國(guó)產(chǎn)化

當(dāng)今國(guó)內(nèi)的裝備制造業(yè)得到長(zhǎng)足發(fā)展，無(wú)論液壓部件還是電氣部件都達(dá)到很高水平，對(duì)于大型進(jìn)口設(shè)備的備品備件，走國(guó)產(chǎn)化途徑是有必要的。電鏟是歐洲進(jìn)口設(shè)備，其備件價(jià)格與國(guó)內(nèi)同類相比十分昂貴，某個(gè)液壓泵總成單價(jià)高達(dá)人民幣100余萬(wàn)人民幣，某斷路器單價(jià)是人民幣60多萬(wàn)元人民幣，引導(dǎo)輪單價(jià)達(dá)人民幣20多萬(wàn)元。從技術(shù)層面看，易損件的國(guó)產(chǎn)化技術(shù)簡(jiǎn)單，國(guó)內(nèi)具備生產(chǎn)資質(zhì)的廠商較多，容易實(shí)施，例如鏟斗極其附件（斗齒、齒根、護(hù)唇等）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，公司通過(guò)國(guó)產(chǎn)化，1臺(tái)電鏟平均采剝170×104m3廢土及礦石，易損件可節(jié)約使用成本150萬(wàn)余元人民幣。液壓油缸的國(guó)產(chǎn)化途徑在國(guó)內(nèi)也行得通，先后從國(guó)內(nèi)定制電鏟開合斗油缸、鏟斗油缸，其使用壽命雖然較原裝油缸縮短，但綜合成本降低數(shù)百萬(wàn)人民幣。電氣系統(tǒng)方面，國(guó)內(nèi)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，具備充分的電氣系統(tǒng)改造和部件國(guó)產(chǎn)化條件。例如，公司1臺(tái)電鏟高壓SF6氣體絕緣斷路器損壞，經(jīng)實(shí)踐論證，用ABB廈門公司生產(chǎn)的VD4-12.06.25 PT 12 kV 630 A DC 220 V、遮斷容量25 kA的真空斷路器，通過(guò)技術(shù)改造可以替代L1SE0942417/12 kV/630 A/AC220 V、遮斷容量25 kA的SF6氣體絕緣斷路器，以及用環(huán)氧樹脂高壓絕緣套管、絕緣板、國(guó)產(chǎn)碳刷及加工銅滑環(huán)改造替代電鏟擊穿的6 kV高壓回轉(zhuǎn)滑環(huán)，運(yùn)行效果良好。

2.4 舊件修復(fù)再利用

基于當(dāng)下工業(yè)發(fā)展和創(chuàng)新出現(xiàn)的新材料、新工藝，以及電鏟備件較昂貴的問(wèn)題，需要利用新材料和新工藝修復(fù)舊件來(lái)延續(xù)備件的使用壽命，降低電鏟的使用成本。自引進(jìn)電鏟后，便不斷發(fā)掘舊件的修復(fù)價(jià)值，電鏟鏟斗價(jià)格約300萬(wàn)人民幣，以公司礦巖情況看正常磨損可使用（3～4）a，但通過(guò)在鏟斗的內(nèi)、外部加焊耐磨鋼板來(lái)防護(hù)（圖1），使用壽命預(yù)計(jì)可達(dá)（6～7）a；采用金屬粉芯焊絲堆焊加固磨損的斗齒、護(hù)唇、引導(dǎo)輪等部件，每年可減少備件成本40余萬(wàn)元人民幣。引導(dǎo)輪和驅(qū)動(dòng)齒圈在使用過(guò)程中不斷磨損，配合面尺寸減小，焊接修復(fù)方法是采用適合焊材對(duì)磨損面進(jìn)行表面多層堆焊，使焊材與母材良好敷熔、填充和硬化，并使填充量與磨損量相當(dāng)，恢復(fù)舊件尺寸到新件的標(biāo)準(zhǔn)，滿足使用要求。如圖2所示為焊接修復(fù)后的引導(dǎo)輪；對(duì)于主控閥這樣材料特殊，耐壓等級(jí)很高的部件，出現(xiàn)裂紋而漏油的故障，使用合適的新型焊接材料和工藝，同樣達(dá)到延長(zhǎng)使用壽命1000 h左右的效果。

3 電鏟的成本管理

電鏟使用成本主要分為備件材料成本、能源成本、折舊成本和人工成本4部分，以電鏟運(yùn)行時(shí)間在（15 000～25 000）h為例，則各類成本在總成本中占比分別為44%，13%，38%和5%，備件材料成本和能源成本約占總成本的57%。

3.1 備件存儲(chǔ)與計(jì)劃

電鏟由于在設(shè)備初期故障期、偶發(fā)故障期和耗損故障期的故障率不同（圖3）。備品備件的儲(chǔ)備也不一樣，隨著設(shè)備各系統(tǒng)運(yùn)行狀況發(fā)生變化，能耗也在改變，但能耗與工礦環(huán)境之間也有密切關(guān)聯(lián)，影響能耗的因素主要是爆破效果、鏟裝設(shè)備配套的合理性、作業(yè)面設(shè)計(jì)等。電鏟在不同的使用時(shí)期內(nèi)，其備件庫(kù)存量和備件類別不同。表1是1臺(tái)電 鏟 （R9250E）2013年至2017年的備件能耗情況。

圖1 鏟斗鋪焊防護(hù)

圖2 引導(dǎo)輪輪焊接修復(fù)

圖3 設(shè)備故障率曲線

表1 電鏟產(chǎn)量、備件消耗及能耗統(tǒng)計(jì)

從表1可以看出，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，電鏟備件材料消耗逐漸增加。初期故障期，日常維護(hù)保養(yǎng)成本及易損件成本在設(shè)備正常生產(chǎn)運(yùn)行中波動(dòng)不大，因?yàn)橐簤罕谩ⅠR達(dá)、減速機(jī)、油缸及四輪一帶等主要總成件有一定的壽命周期，在初期故障期需要磨合，問(wèn)題不大，通常在（15 000～30 000）h發(fā)生較大故障。即在15 000 h前，非易損備件成本遠(yuǎn)低于易損件及維護(hù)保養(yǎng)成本，僅占總備件消耗的6%左右，備件儲(chǔ)備主要考慮維護(hù)保養(yǎng)的備件和潤(rùn)滑油品，以及斗齒類的消耗件。當(dāng)電鏟運(yùn)行至15 000 h后，液壓油缸、回轉(zhuǎn)泵、支重輪、引導(dǎo)輪、液壓泵等均達(dá)到使用壽命，需提前儲(chǔ)備維修備件包和一些總成件，此時(shí)，該類備件庫(kù)存量應(yīng)占電鏟備件總庫(kù)存量的30%～40%。

隨著電鏟使用時(shí)間增長(zhǎng)，進(jìn)入故障偶發(fā)期，甚至是損耗故障期，發(fā)生故障的部位不僅是主要總成件，總體故障率都上升，對(duì)備件儲(chǔ)備量要求較高，這時(shí)，應(yīng)考慮與設(shè)備廠家達(dá)成備件儲(chǔ)備寄售協(xié)議，提前準(zhǔn)備大批即將使用的備件，以備周期性更換。公司3臺(tái)電鏟平均使用時(shí)間達(dá)17 000 h，此時(shí)推進(jìn)的寄售庫(kù)庫(kù)存量已經(jīng)達(dá)到1200萬(wàn)元人民幣左右。如果不做好備件儲(chǔ)備，一旦故障發(fā)生需要更換新備件，廠家的備件生產(chǎn)供應(yīng)周期長(zhǎng)將給設(shè)備使用企業(yè)造成很長(zhǎng)的待料停機(jī)時(shí)間。以電鏟運(yùn)行效率估算，1臺(tái)電鏟停機(jī)1 d造成經(jīng)濟(jì)損失約10萬(wàn)元人民幣。

3.2 研究備件實(shí)際使用壽命

設(shè)備廠家所提供的備件使用壽命存在局限，僅照此制定備件采購(gòu)儲(chǔ)備計(jì)劃是不夠準(zhǔn)確的，受設(shè)備的使用工況和強(qiáng)度的影響較大，所以企業(yè)應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況，同類比較，確定適用于自己的備件實(shí)際使用壽命，以此為參考，使備件計(jì)劃準(zhǔn)確率提高，避免資金占用大或采購(gòu)不及時(shí)的問(wèn)題。表2是公司按照電鏟實(shí)際運(yùn)行狀況編制的備件壽命周期參照表。

4 小結(jié)

電鏟運(yùn)用于大型露天礦山可發(fā)揮其鏟裝效率高的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)企業(yè)也面臨著設(shè)備大型化、現(xiàn)代化后的一系列管理難題，只有從使用、維修、保養(yǎng)及管理多方面根據(jù)實(shí)際使用條件摸索適應(yīng)自己的方式，并不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝、改善作業(yè)條件和探索維護(hù)維修及管理措施，才能使電鏟作業(yè)效率最大化。

表2 電鏟主要備機(jī)壽命周期參照表