ABB 變頻及控制系統在露天礦采礦及物料運輸系統應用中有著廣泛的應用。不僅是對于新投入使用的設備，對于一些有著幾十年的老系統來說，通過使用ABB 最新的變頻及控制技術，也能使其重新煥發青春，繼續為業主服務。本文以兩個實際的項目案例，介紹ABB 變頻及控制系統在露天礦系統升級改造中的應用情況。

35 年高齡吊斗的“第二春”

　　“此次改造的結果充分顯示了如何使老舊的吊斗鏟繼續恢復青春。目前，仍然有 17 臺吊斗鏟在運行和使用中。購買一臺新的類似的吊斗鏟大約需要 3000 萬歐元，而改造的成本僅僅是 400萬歐元。改造這 17 臺吊斗鏟就可以節約 4 億歐元，這還不包括節約的能源、維護和回收的時間”，

　　——愛沙尼亞油頁巖公司 CEOMatiJostov

　　圖1改造后的索斗鏟

　　愛沙尼亞油頁巖公司(Estonian Oil-Shale Company)擁有 4 家采礦場，年產量大約 1500 萬噸油頁巖，是北歐國家中最大，也是最重要的油頁巖礦之一。

　　該用戶所使用的吊斗鏟的整套電氣系統于 1972 年投入使用，改造前已運行 35 年。老的驅動系統仍然采用基于電機-發電機原理的直流驅動系統，由一臺 2MVA 6kV 同步電機連接 3 臺直流發電機，為所有驅動裝置提供直流電源。由于交流鼠籠電機已經被證明是非常可靠的，因此業主決定使用交流變頻器改造原有的直流系統，并將直流電機更換為交流異步電動機。所有驅動系統分布

　　安裝在兩個具有溫控調節的電氣小屋中，包括兩套相同的供電裝置和一些逆變器單元，驅動 8 臺電機（圖 2）。

　　圖2 系統結構圖

　　直接轉矩控制技術（DTC）顯著增加了拉力和拖曳力，提供了更好的性能和恒功率特性。由于露天礦電網質量較差，因此對低諧波（電壓 THD < 5%）和電壓波動的要求就非常高，在這種情況下，ABB 采用了有源前端整流技術，同時，采用四象限回饋技術，將下放吊斗及制動時所產生的能量又回饋給電網。所有變頻器及其他裝置均由 PLC 系統進行控制，并集成了 ABB 先進的診斷包，觸屏控制系統，從而降低維護工作量，提高運行效率，降低了宕機時間。

改造范圍

　　老的直流提升、拖曳和擺幅驅動裝置，控制系統以及所有電纜均被拆除，替換為鼠籠電機、DTC 變頻器，以及 PLC 控制系統。并根據新設備的尺寸和重量對原有機械基礎進行了適當修改，安裝了使用溫度調節及凈化設備的高科技電氣小屋。

　　供貨范圍包括干式變壓器、變頻器、電動機、低壓柜、中壓開關柜、控制系統、吊斗鏟遠程監視系統、電纜及工程設計和調試。

新系統的特點

　　老的直流系統的主要問題之一在于機器運行過程中會產生很多電氣尖峰，而采用了帶有可靠反饋環節的驅動控制系統之后，新系統能夠提供非常平穩的操作（圖 3）。

　　圖 3 使用新的交直交驅動技術后的平穩運行

　　新系統采用獨立的數字控制系統和顯示系統，用于監視所有不同的操作周期，包括運行時間、周期和斗數、行走時間和步數等，以及電機的溫度監測和冷卻空氣的流量監測。新系統也能夠記錄并顯示所消耗和產生的有功功率和無功功率，并根據時間生產相應的報告。所有信息均通過無線系統傳輸至 SCADA 系統，用于進行生產率分析，制定維護或維修計劃，以及數據存檔等。

　　經過改造后，顯著提升了設備的可靠性、降低了維護費用，而且驅動系統損耗降低，每年可以節省 1~2 MWh；同時，降低動力荷載，延長齒輪箱和鋼絲繩的壽命周期；每個操作周期可縮短 1～3 s，從而提供 2～4% 的生產率；整臺吊斗鏟的壽命周期可延長 15 年。

　　經過改造之后，這些吊斗鏟具有極好的動態特性和過載特性，準確的速度和轉矩控制，能夠降低齒輪箱所受的機械應力，延長使用壽命。其平均生產率可提高 10–40%。最重要的是，改造之后的能耗較之前減少 40%。

高效節能的“代名詞”

　　ABB 為中東地區最大的鉀堿生產商（Arab 鉀堿有限公司Arab Potash Co., APC）提供了先進的控制系統 800xA和豐富的礦物處理行業經驗，幫助其將工廠電氣系統和傳統的控制系統升級到目前最先進的現代化技術。

　　Arab 鉀堿有限公司（Arab Potash Co., APC）是礦物處理行業的世界領導者。APC 專注于生產農業用鉀堿、化學工業用的工業鉀堿、工業鹽、溴以及礦物質肥料。

　　APC 選擇 ABB 的 800xA 擴展自動化系統為其在死海地區的 El-Safi 太陽能蒸發池系統和位于 Aqaba 倉厙進行控制系統的改造和擴展。

　　ABB 幫助 APC 公司升級控制、驅動和儀器儀表系統，使其大大降低工廠停工時間，降低功耗，減少維護費用。同時，使其工廠設備利用率、堆取料速度大大提高。

　　圖 4Arab Potash Co. (APC) 位于 Jordan的工廠

　　根據合同要求，ABB 為綜合棕地項目提供工廠集成自動化解決方案。

　　ABB公司提供800xA 控制系統、無線通信網絡、堆料機和取料機牽引電機的直流驅動（圖 5）、堆料機和取料機現場傳感器、設備安裝和調試、課堂培訓及現場培訓等設施和服務。

　　該套系統有運行最大可利用率和可靠性、延長機械設備的使用壽命、全面的監視和報告系統及顯著降低能耗和運營成本等特點。

　　為客戶帶來連續和長期的技術支持，有著縮減決策時間、轉運過程平穩、縮減宕機時間、根據生產績效考核系統性能、快速故障診斷和故障排查及更快的堆、取料速度等顯著的運營效益。

　　圖 5 采用新驅動系統的原料場取料機