8750-65吊斗铲的性能及电气控制系统的发展

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摘要：8750-65吊斗铲铲斗容积高达到 90立方米。吊斗铲每吨材料挖掘成本极低、平均使用寿命长达 40 年，是行业内效率最高的通用型设备。吊斗铲对电气传动系统有较高的要求:要求电气传动系统的机械特性曲线的包络面积大，有足够的有用功率;要求有良好的调速性能，能四象限运行，能快速地进行加、减速和反转，动态响应速度快;要求系统制动性能好，并能回收能量;要求系统运行可靠，维修方便。

关键词：吊斗铲、矿岩捣堆、AFE、可逆PWM整流器、

吊斗铲是迄今为止建造的最大单斗挖掘机。迈步式吊斗铲是世界上许多露天矿场使用的最主要挖掘工具。这些高效设备可全天候不间断地工作，8750-65吊斗铲容积最高达到 90立方米。吊斗铲每吨（或每公吨）材料挖掘成本极低、平均使用寿命长达 40 年，是行业内效率最高的通用型设备。抛掷爆破加吊斗铲工艺是露天煤矿开采中一种科学含量大、技术程度高、经济性明显的采掘工艺，适宜在大型特大型矿山开采中使用,目前仅在世界上少数几个国家推广。本世纪初，神华准能公司黑岱沟露天煤矿决定引进这一工艺，并与美国比塞洛斯公司达成设备引进合同，国外厂家也很重视这一工艺在中国的推广与应用，并在全球首次推出无齿轮传动工艺的新产品8750-65型吊斗铲。吊斗铲倒堆工艺的应用开始于20世纪初,它以其系统简单、技术可靠、生产效率高、成本低的特点得到广泛应用。露天开发的矿山中,美国、加拿大应用拉斗铲倒堆工艺的约占50%,澳大利亚占40%以上,俄罗斯也在25%左右。吊斗铲倒堆工艺适用于近水平或缓倾斜煤层,对剥离物岩性和气候条件等无严格要求,因此从经济角度考虑,煤层厚度小于40m时应优先考虑采用该工艺。研究表明我国有相当多的大型煤田具备采用吊斗铲的基本条件,有望建设一批采用这种先进剥离方法的高产高效露天矿。

8750-65吊斗铲用于矿岩捣堆，其工作条件非常恶劣，经常出现过大的冲击载荷，甚至堵转。因此，吊斗铲对电气传动系统就有较高的要求:要求电气传动系统的机械特性曲线的包络面积大，有足够的有用功率;要求有良好的调速性能，能四象限运行，能快速地进行加、减速和反转，动态响应速度快;要求系统制动性能好，并能回收能量;要求系统运行可靠，维修方便等。由于吊斗铲对电气传动系统的这些特殊要求，而世界吊斗铲目前应用的电气传动系统主要还是直流传动系统，采用晶闸管变流器-直流电动机系统(简称晶闸管直流系统)。，但这种系统都存在直流电机的固有的缺点，即维修工作量大、效率较低等。

自上世纪90年代后期，我国有个别矿山从美国B-E公司引进了变频器-鼠笼型电动机系统(简称交流变频调速系统)，这是全交流化的电铲电气传动系统。例如:395-B、295-BⅡ、290-BⅢ型电铲就是全交流化电铲，变频调速由德国SIEMENS公司开发、提供的电压型变频器。工作时，逆变器将再生制动能量反馈到公共直流母线上，可供其它工作机构使用，使能量得到充分利用。使用不完的制动能量，可以通过制动电阻消耗掉，而 8750-65吊斗铲采用了AFE整流(PWM整流单元)单元,使用不完的制动能量，可以通过AFE整流单元回馈给电网,这是8750-65吊斗铲电气构造上的先进之处。

实践证明，8750-65吊斗铲采用SIEMENS公司的AFE整流单元交流变频调速系统和以往吊斗铲相比，具有节约电能、调速性能好、可靠性高、维护量小、生产效率高、功率因数高等优点，是公认的吊斗铲电气传动系统的发展方向。

变频技术是电力电子技术的主要组成部分，它主要用于需要交流电源的电压、频率可调(或恒压、恒频)的用电设备，如交流电机、中频电源及各种专用电源的中间环节等。这一技术的产生和发展为交流调速开拓了广阔的天地。国外交流调速在电气传动行业己占绝对优势，虽然国内直流调速还在大量使用，但近年来凡新建的电气传动系统均采用交流调速，其发展势头是迅速的。

参考文献：

[1] 王兆安，黄俊，电力电子技术，机械工业出版社，北京，2006

[2] 熊健，PWM整流器的控制器工程化设计方法，电工电能新技术，2002