【摘 要】本文主要介紹露天采礦主體設備電鏟的調速系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，詳細闡述了電鏟變頻調速系統(tǒng)與直流調速系統(tǒng)的優(yōu)缺點，并作出了經濟性分析。

【關鍵詞】電鏟 節(jié)能 變頻器

礦山行業(yè)是一個高耗能的行業(yè)，節(jié)能降耗工作在能源和資源匱乏的今天，已經成為每一個企業(yè)的必要負擔個重要責任，對于礦山企業(yè)，節(jié)能降耗是走可持續(xù)發(fā)展的道路降低投入便是增加產出。礦山的節(jié)能降耗不僅僅是企業(yè)和國家的要求，也是這個時代的要求。

一、電鏟調速系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

國外電鏟電氣傳動走過了一條三繞組的G-M機組-可控硅勵磁的G-M機組-可控硅勵磁的G-M機組-可控硅供電的直流電動機驅動-交流變頻調速的漫長道路。目前，電鏟的供電方式產生了根本性的改變，笨重的G-M機組將被新興的變頻調速系統(tǒng)所淘汰。目前國外的電鏟已經開始使用變頻調速系統(tǒng)替換原有的G-M機組，變頻調速系統(tǒng)通過PLC控制所有電氣傳動系統(tǒng)及輔助設備， CPU通過通訊網絡獲取操作臺的操作命令、整流單元及各機構逆變器的運行狀態(tài)和故障信息，并通過邏輯運算，對所有設備進行控制。該系統(tǒng)可將各設備運行狀態(tài)實時顯示在司機室內的人機界面上，方便司機監(jiān)視設備運行，也為檢修提供方便。我國金屬礦山、非金屬礦山中電鏟的使用量相當大，電鏟的提升、推壓、回轉和行走機構的電氣傳動，仍是以由交流原動機帶動直流發(fā)電機發(fā)電，拖動直流電動機（即G-M機組）的直流傳動系統(tǒng)為主。目前，國內使用變頻調速系統(tǒng)的電鏟還較少，多數(shù)企業(yè)接受不了其昂貴的投資。

二、直流調速系統(tǒng)特點

（一）技術落后，調試過程復雜，更換電機需要重新調整勵磁板。

（二）效率低下，不符合節(jié)能要求。

（三）故障率高，維護量大，維修更換困難。

（四）挖掘特性差，工作效率低。

（五）直流電機維護量大，需要定時檢查及更換碳刷，如果檢查不及時，很可能造成換向器磨損；

（六）換向器打火時經常要更換刷桿、刷握、壓簧等，換向器損壞嚴重的還需要上車床處理；

（七）直流電機維修費用高、維修周期長、維修困難。

三、變頻調速系統(tǒng)特點

（一）設備內部更加整潔，非常便于維護，節(jié)能效果顯著。

（二）調速精度較高、范圍較寬。該套系統(tǒng)改善了定位的準確性，能夠實現(xiàn)長期穩(wěn)定的低速運行。

（三）完全智能化的電動機控制，速度給定無超調，動態(tài)速降小，特別適用于電鏟的提升機構、推壓機構和回轉機構這些負載波動較大的場合。

（四）使用鼠籠型三相異步電動機，維護量少，維護費用低，維護起來簡單方便。

（五）實現(xiàn)了軟起動和軟制動，機械沖擊小，能夠延長機械傳動機構的壽命。

（六）該系統(tǒng)參數(shù)調整設定方便、準確。

（七）系統(tǒng)功率因數(shù)高，不用再裝設無功補償設備。變頻調速系統(tǒng)的技術含量高，響應速度快，能顯著提高挖掘裝載的速度，增加產量，且變頻調速系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)指標好，原來的機組運行時噪音很大，有害操作人員的身體健康，而變頻調速系統(tǒng)為精致的，沒有旋轉部分，噪音小，很大程度上改善了設備操作人員的工作環(huán)境，也提高了挖掘行時的裝載效率，提高了產量。

四、國內電鏟以后的發(fā)展方向和趨勢：

（一）交流電動機取代直流電動機。直流電機維護成本高、維護量大、事故率高。就庫存?zhèn)浼?，使用機組時，必須備有一套高壓異步電動機和各種直流發(fā)電機，占庫地面積大、費用高。如果使用交流電動機，由于驅動電機是交流鼠籠三相異步電動機，無換向器、碳刷，不存在直流電動機的固有弊端，可節(jié)約大量維修成本及采購費用。所以，現(xiàn)在電鏟上普遍使用的直流電動機必將被性能更優(yōu)異的交流電動機所取代。

（二）變頻調速電鏟將成主流。變頻調速系統(tǒng)的技術含量高，響應速度快，靜態(tài)和動態(tài)指標好，從而提高了挖掘行時的裝載效率，降低了噪音并改善了操作人員的工作環(huán)境。由于直流發(fā)電機組在等待運輸車輛時也不可以停機，一直在運轉，消耗大量電能，而變頻調速系統(tǒng)則不同，在等車的過程中變頻器是不工作的，不消耗電能，節(jié)能效果相當明顯。變頻器為靜止裝置，不存在旋轉機械磨損，故障率比G-M機組要少得多。同時，它的零部件體積遠比機組的小，檢修、更換都很方便快捷，大大縮短了檢修和處理故障的時間，也不需要大型吊裝設備。因此，變頻調速系統(tǒng)使電鏟的作業(yè)率得到明顯的提高。

總之，G-M機組系統(tǒng)技術陳舊，由于直流發(fā)電機、直流電動機存在機械損耗，換向器容易損壞，碳刷的消耗量大，故障率較高、效率低、維修困難，維修費用高，必將被淘汰?？煽毓韫╇姷闹绷麟妱訖C驅動系統(tǒng)功率因數(shù)過低等原因，作為一個過渡產品，目前，已不具備發(fā)展的條件。變頻調速是國內外電氣傳動主要的發(fā)展方向，借鑒國外成功經驗，國內電鏟由G-M機組直接過渡到變頻調速是一條最為理想的發(fā)展道路。變頻調速傳動是露天采礦電鏟設備電氣傳動的主要發(fā)展方向。它在實現(xiàn)數(shù)字化控制、便于維修、節(jié)能效果好等方面，都是直流調速系統(tǒng)難以與之相比的。目前國外已逐步用變頻調速系統(tǒng)取代原有的直流調速系統(tǒng)。使用變頻調速系統(tǒng)的電鏟，可降低電鏟故障率，增加設備可開動率，大幅提高電鏟作業(yè)率；減少了維護、維修量，降低了維修強度；降低了備件消耗及電能消耗，有效節(jié)約了電能，并降低了生產電耗指標；改善了設備操作人員的作業(yè)環(huán)境。

參考文獻：

[1]采礦手冊[m]. 冶金工業(yè)出版社，1991，（6）.

[2]張永惠. 高壓變頻器的選擇[j]. 變頻器世界，1999，（6）.

[3]李虹.變頻調速在礦山節(jié)能中的應用[j].變頻器世界，2003，（8）.