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【摘 要】本文主要介绍露天采矿主体设备电铲的调速系统发展现状，详细阐述了电铲变频调速系统与直流调速系统的优缺点，并作出了经济性分析。
【关键词】电铲 节能 变频器
矿山行业是一个高耗能的行业，节能降耗工作在能源和资源匮乏的今天，已经成为每一个企业的必要负担个重要责任，对于矿山企业，节能降耗是走可持续发展的道路降低投入便是增加产出。矿山的节能降耗不仅仅是企业和国家的要求，也是这个时代的要求。
一、电铲调速系统发展现状
国外电铲电气传动走过了一条三绕组的G-M机组-可控硅励磁的G-M机组-可控硅励磁的G-M机组-可控硅供电的直流电动机驱动-交流变频调速的漫长道路。目前，电铲的供电方式产生了根本性的改变，笨重的G-M机组将被新兴的变频调速系统所淘汰。目前国外的电铲已经开始使用变频调速系统替换原有的G-M机组，变频调速系统通过PLC控制所有电气传动系统及辅助设备， CPU通过通讯网络获取操作台的操作命令、整流单元及各机构逆变器的运行状态和故障信息，并通过逻辑运算，对所有设备进行控制。该系统可将各设备运行状态实时显示在司机室内的人机界面上，方便司机监视设备运行，也为检修提供方便。我国金属矿山、非金属矿山中电铲的使用量相当大，电铲的提升、推压、回转和行走机构的电气传动，仍是以由交流原动机带动直流发电机发电，拖动直流電动机（即G-M机组）的直流传动系统为主。目前，国内使用变频调速系统的电铲还较少，多数企业接受不了其昂贵的投资。
二、直流调速系统特点
（一）技术落后，调试过程复杂，更换电机需要重新调整励磁板。
（二）效率低下，不符合节能要求。
（三）故障率高，维护量大，维修更换困难。
（四）挖掘特性差，工作效率低。
（五）直流电机维护量大，需要定时检查及更换碳刷，如果检查不及时，很可能造成换向器磨损；
（六）换向器打火时经常要更换刷杆、刷握、压簧等，换向器损坏严重的还需要上车床处理；
（七）直流电机维修费用高、维修周期长、维修困难。
三、变频调速系统特点
（一）设备内部更加整洁，非常便于维护，节能效果显著。
（二）调速精度较高、范围较宽。该套系统改善了定位的准确性，能够实现长期稳定的低速运行。
（三）完全智能化的电动机控制，速度给定无超调，动态速降小，特别适用于电铲的提升机构、推压机构和回转机构这些负载波动较大的场合。
（四）使用鼠笼型三相异步电动机，维护量少，维护费用低，维护起来简单方便。
（五）实现了软起动和软制动，机械冲击小，能够延长机械传动机构的寿命。
（六）该系统参数调整设定方便、准确。
（七）系统功率因数高，不用再装设无功补偿设备。变频调速系统的技术含量高，响应速度快，能显著提高挖掘装载的速度，增加产量，且变频调速系统静态和动态指标好，原来的机组运行时噪音很大，有害操作人员的身体健康，而变频调速系统为精致的，没有旋转部分，噪音小，很大程度上改善了设备操作人员的工作环境，也提高了挖掘行时的装载效率，提高了产量。
四、国内电铲以后的发展方向和趋势：
（一）交流电动机取代直流电动机。直流电机维护成本高、维护量大、事故率高。就库存备件而言，使用机组时，必须备有一套高压异步电动机和各种直流发电机，占库地面积大、费用高。如果使用交流电动机，由于驱动电机是交流鼠笼三相异步电动机，无换向器、碳刷，不存在直流电动机的固有弊端，可节约大量维修成本及采购费用。所以，现在电铲上普遍使用的直流电动机必将被性能更优异的交流电动机所取代。
（二）变频调速电铲将成主流。变频调速系统的技术含量高，响应速度快，静态和动态指标好，从而提高了挖掘行时的装载效率，降低了噪音并改善了操作人员的工作环境。由于直流发电机组在等待运输车辆时也不可以停机，一直在运转，消耗大量电能，而变频调速系统则不同，在等车的过程中变频器是不工作的，不消耗电能，节能效果相当明显。变频器为静止装置，不存在旋转机械磨损，故障率比G-M机组要少得多。同时，它的零部件体积远比机组的小，检修、更换都很方便快捷，大大缩短了检修和处理故障的时间，也不需要大型吊装设备。因此，变频调速系统使电铲的作业率得到明显的提高。
总之，G-M机组系统技术陈旧，由于直流发电机、直流电动机存在机械损耗，换向器容易损坏，碳刷的消耗量大，故障率较高、效率低、维修困难，维修费用高，必将被淘汰。可控硅供电的直流电动机驱动系统功率因数过低等原因，作为一个过渡产品，目前，已不具备发展的条件。变频调速是国内外电气传动主要的发展方向，借鉴国外成功经验，国内电铲由G-M机组直接过渡到变频调速是一条最为理想的发展道路。变频调速传动是露天采矿电铲设备电气传动的主要发展方向。它在实现数字化控制、便于维修、节能效果好等方面，都是直流调速系统难以与之相比的。目前国外已逐步用变频调速系统取代原有的直流调速系统。使用变频调速系统的电铲，可降低电铲故障率，增加设备可开动率，大幅提高电铲作业率；减少了维护、维修量，降低了维修强度；降低了备件消耗及电能消耗，有效节约了电能，并降低了生产电耗指标；改善了设备操作人员的作业环境。
参考文献：
[1]采矿手册[m]. 冶金工业出版社，1991，（6）.
[2]张永惠. 高压变频器的选择[j]. 变频器世界，1999，（6）.
[3]李虹.变频调速在矿山节能中的应用[j].变频器世界，2003，（8）.
【关键词】电铲 节能 变频器
矿山行业是一个高耗能的行业，节能降耗工作在能源和资源匮乏的今天，已经成为每一个企业的必要负担个重要责任，对于矿山企业，节能降耗是走可持续发展的道路降低投入便是增加产出。矿山的节能降耗不仅仅是企业和国家的要求，也是这个时代的要求。
一、电铲调速系统发展现状
国外电铲电气传动走过了一条三绕组的G-M机组-可控硅励磁的G-M机组-可控硅励磁的G-M机组-可控硅供电的直流电动机驱动-交流变频调速的漫长道路。目前，电铲的供电方式产生了根本性的改变，笨重的G-M机组将被新兴的变频调速系统所淘汰。目前国外的电铲已经开始使用变频调速系统替换原有的G-M机组，变频调速系统通过PLC控制所有电气传动系统及辅助设备， CPU通过通讯网络获取操作台的操作命令、整流单元及各机构逆变器的运行状态和故障信息，并通过逻辑运算，对所有设备进行控制。该系统可将各设备运行状态实时显示在司机室内的人机界面上，方便司机监视设备运行，也为检修提供方便。我国金属矿山、非金属矿山中电铲的使用量相当大，电铲的提升、推压、回转和行走机构的电气传动，仍是以由交流原动机带动直流发电机发电，拖动直流電动机（即G-M机组）的直流传动系统为主。目前，国内使用变频调速系统的电铲还较少，多数企业接受不了其昂贵的投资。
二、直流调速系统特点
（一）技术落后，调试过程复杂，更换电机需要重新调整励磁板。
（二）效率低下，不符合节能要求。
（三）故障率高，维护量大，维修更换困难。
（四）挖掘特性差，工作效率低。
（五）直流电机维护量大，需要定时检查及更换碳刷，如果检查不及时，很可能造成换向器磨损；
（六）换向器打火时经常要更换刷杆、刷握、压簧等，换向器损坏严重的还需要上车床处理；
（七）直流电机维修费用高、维修周期长、维修困难。
三、变频调速系统特点
（一）设备内部更加整洁，非常便于维护，节能效果显著。
（二）调速精度较高、范围较宽。该套系统改善了定位的准确性，能够实现长期稳定的低速运行。
（三）完全智能化的电动机控制，速度给定无超调，动态速降小，特别适用于电铲的提升机构、推压机构和回转机构这些负载波动较大的场合。
（四）使用鼠笼型三相异步电动机，维护量少，维护费用低，维护起来简单方便。
（五）实现了软起动和软制动，机械冲击小，能够延长机械传动机构的寿命。
（六）该系统参数调整设定方便、准确。
（七）系统功率因数高，不用再装设无功补偿设备。变频调速系统的技术含量高，响应速度快，能显著提高挖掘装载的速度，增加产量，且变频调速系统静态和动态指标好，原来的机组运行时噪音很大，有害操作人员的身体健康，而变频调速系统为精致的，没有旋转部分，噪音小，很大程度上改善了设备操作人员的工作环境，也提高了挖掘行时的装载效率，提高了产量。
四、国内电铲以后的发展方向和趋势：
（一）交流电动机取代直流电动机。直流电机维护成本高、维护量大、事故率高。就库存备件而言，使用机组时，必须备有一套高压异步电动机和各种直流发电机，占库地面积大、费用高。如果使用交流电动机，由于驱动电机是交流鼠笼三相异步电动机，无换向器、碳刷，不存在直流电动机的固有弊端，可节约大量维修成本及采购费用。所以，现在电铲上普遍使用的直流电动机必将被性能更优异的交流电动机所取代。
（二）变频调速电铲将成主流。变频调速系统的技术含量高，响应速度快，静态和动态指标好，从而提高了挖掘行时的装载效率，降低了噪音并改善了操作人员的工作环境。由于直流发电机组在等待运输车辆时也不可以停机，一直在运转，消耗大量电能，而变频调速系统则不同，在等车的过程中变频器是不工作的，不消耗电能，节能效果相当明显。变频器为静止装置，不存在旋转机械磨损，故障率比G-M机组要少得多。同时，它的零部件体积远比机组的小，检修、更换都很方便快捷，大大缩短了检修和处理故障的时间，也不需要大型吊装设备。因此，变频调速系统使电铲的作业率得到明显的提高。
总之，G-M机组系统技术陈旧，由于直流发电机、直流电动机存在机械损耗，换向器容易损坏，碳刷的消耗量大，故障率较高、效率低、维修困难，维修费用高，必将被淘汰。可控硅供电的直流电动机驱动系统功率因数过低等原因，作为一个过渡产品，目前，已不具备发展的条件。变频调速是国内外电气传动主要的发展方向，借鉴国外成功经验，国内电铲由G-M机组直接过渡到变频调速是一条最为理想的发展道路。变频调速传动是露天采矿电铲设备电气传动的主要发展方向。它在实现数字化控制、便于维修、节能效果好等方面，都是直流调速系统难以与之相比的。目前国外已逐步用变频调速系统取代原有的直流调速系统。使用变频调速系统的电铲，可降低电铲故障率，增加设备可开动率，大幅提高电铲作业率；减少了维护、维修量，降低了维修强度；降低了备件消耗及电能消耗，有效节约了电能，并降低了生产电耗指标；改善了设备操作人员的作业环境。
参考文献：
[1]采矿手册[m]. 冶金工业出版社，1991，（6）.
[2]张永惠. 高压变频器的选择[j]. 变频器世界，1999，（6）.
[3]李虹.变频调速在矿山节能中的应用[j].变频器世界，2003，（8）.