中国矿用电铲发展简史

　　建国初期，我国矿用电铲主要引进自苏联。1957年12月21日，抚顺重型机器厂引进苏联技术，试制成功我国第一台W-3型3立方米矿用电铲，并将零件运至鞍钢东鞍山烧结厂进行组装。这台电铲自重200多吨，上面装有18台电机、两台变压器，输入电压6000伏，由上万个零部件组成，当时用了7个火车皮装运。

　　1961年5月21日，太原重型机器厂试制成功我国第一台4立方米电铲，这台电铲在内蒙古赤峰平庄煤矿使用至今。1965年7月28日，太原重型机器厂在原有履带式电铲的基础上，试制成功国内首台4立方米迈步式长臂电铲，每小时挖掘量相当于3000人一小时的工作量。1974年6月中旬，太原重型机器厂制成我国第一台矿用长臂电铲，电铲臂长23.3米，重338吨，每小时挖掘量400立方米。1977年6月，太重试制成功国内首台WK-10型10立方米电铲。1984年又研制成功第二代产品WK—10A型电铲，该产品获1985年国家科学技术进步二等奖。

　　1983年以后，太原重型机器厂为满足国内煤矿建设需要，开始与美国哈尼斯菲格公司合作，生产2300XP型电铲。该机工作重量728吨，斗容范围16.8-34.4立方米，标准斗容19.11立方米。1986年3月20日，太重生产的首台2300XP型电铲发运出厂。1998年，太重与美方合作生产了2800XPB型35立方米电铲，其整机重量为1084吨。太重还与美国比赛洛斯公司合作，生产了臂长100米、斗容20立方米的大型拉铲。

　　但在与外方合作过程中，太重只能做配套生产，美方绝不转让核心技术，导致长期以来太重无法独立制造20立方米以上大型电铲。随着时间的推移，美方的合作条件越来越苛刻，甚至到了令人难以容忍的地步。2004年，内蒙古某露天煤矿急需一台20立方米电铲。这个机会让太重下定决心，结束与外方合作，开始对核心技术进行攻关，自行研制巨型电铲。2005年2月，首台自主研制的20立方米电铲在太重立项开工。

　　针对外方不愿转让的电铲核心技术——可控硅供电技术，太重集团组织力量进行攻关。电铲由于工作条件非常恶劣，特别是在爆破不好的情况下挖根底作业，经常出现过大的冲击载荷。因此，电铲对电气传动系统有很高的要求：包括能四象限运行，能快速地进行加、减速和反转，动态响应速度快，系统运行可靠，维修方便等。一直以来，我国电铲主要采用“直流发电机-直流电动机”的直流传动系统，而美国哈尼斯菲格采用的是“晶闸管变流器-直流电动机”系统。虽然后者比前者技术先进，效率也有所提高，但这两种系统都还存在直流电机的固有缺点，即维修工作量大、效率较低等。

　　自主研发开创新天地

　　太原重工经过半年多时间努力，在电气设计上大胆采用交流变频电机及其控制系统，取代了传统的可控硅供电和直流电动机系统。交流变频调速控制系统的基本结构是：高压交流电由电缆经集电环引入电铲，由主变压器将电压变换，再经过变频器，供电给提升电动机、回转电动机、推压电动机、开斗电动机等设备。这一结构大大提高了电铲工作效率。

　　2005年底，太原重工WK-20型20立方米电铲成功问世。通过对电气控制部分核心技术的研制，使太原重工一举打破美国企业在大型矿用电铲领域的长期垄断。2006年3月，首台价值4840万元的WK-20型电铲，在神华准格尔能源黑岱沟露天煤矿投入使用。经过一个季度的生产调试，设备可动率达到88.5%，月剥离土石方51万立方米，满足了合同规定的考核标准，通过了使用方的验收。

　　关键技术突破后，太原重工电铲业务进入快速发展阶段，承接了华能伊敏煤电公司3台20立方米电铲、中电投霍林河煤电集团3台27立方米电铲，以及神华准格尔能源1台35立方米电铲的制造合同。太原重工仅用10个月时间，就研制出WK-27型27立方米电铲。该机斗容范围23-46m3，工作重量915吨。9个月后，太原重工WK-35型35立方米电铲问世。该机工作重量1020吨，理论挖掘能力为4200立方米/小时，售价为6000多万元人民币。而进口同类电铲售价高达1亿元以上。2007年4月，首台WK-35型电铲交付神华准格尔能源哈尔乌素露天矿。国产矿用机械为用户节省了大笔进口费用，运行费用也只有进口设备的一半。

　　2007年2月12日，中煤集团与太原重型机械集团，在太原签署了两台WK-55型矿用电铲的订货合同，主要用于平朔安家岭露天煤矿。这是我国煤炭企业第一次采购斗容超过50立方米的国产矿用电铲。太原重工签署订单后，仅用6个月时间就完成了设计方案。采用了PLC现场总线分布式控制、AFE整流回馈变频调速三级控制、上位机管理监控、齿轮齿条式推压结构、交流变频电机控制等最新技术。2008年1月26日，首台WK-55型矿用电铲发运出厂。2008年6月，两台K-55型电铲零件全部运至安家岭露天矿。7月11日，第一台编号为3008号的WK-55型电铲完成组装并投入生产。

　　2009年11月29日，太原重工研制的WK-55型电铲，经过一年多的试运行，正式通过了验收。在规定的生产考核期内，月最大完成实方剥离量达到106.92万立方米，超过了103万立方米的设计能力。设备月可动率最高达到99%，超过了92%的设计指标。主要运行指标已与国际同类产品的水平相当。由于WK-55采用了独有的控制和传动技术，用户购买和运行成本，以及配件价格，都要大大低于进口产品。

　　太原重工WK-55型电铲通过验收，结束了我国2000万吨级露天矿山开采设备长期被国外垄断的局面。经过60年发展，太重集团已经成为我国最大的矿用电铲研制基地，累计生产了1100多台矿用电铲。下一步，太重集团将瞄准3000万吨级露天矿开采的需要，研制更大型的75立方米级巨型电铲。

　　从行业总体来看，我国国内生产矿用挖掘机的企业主要有太重、一重、衡阳衡冶重型机械有限公司、抚顺挖掘机制造有限公司、四川邦立重机有限责任公司等企业。但除太原重工能够自主开发大型矿用挖掘机外，其他企业主要是与美国P&H公司、比塞洛斯公司合作制造，或只能生产小型矿用挖掘机。从长远发展考虑，我国矿用机械企业，在学习国外先进技术经验的同时，仍需不断提高自身核心技术研发能力，以免受制于人。