電動卡車運輸雙電源技術(shù)在露天煤礦中的可行性分析

張亞娜

（中煤平朔公司 井工二礦,山西 朔州 036006）

進(jìn)入21世紀(jì)，內(nèi)燃機大卡車用到礦山開采的運輸中，提高了生產(chǎn)效率、減輕了勞動強度；但也消耗大量柴油（價格昂貴，供應(yīng)緊張，環(huán)境污染，提高成本）。本文針對雙電源供電技術(shù)的電動卡車工作原理，從理論上闡明將單一柴油動力傳動改變?yōu)殡p電源供電技術(shù)傳動的可行性。

1 某礦能源消耗現(xiàn)狀

某露天煤礦是我國改革開放后引進(jìn)外資的煤炭企業(yè)，其設(shè)備先進(jìn)、管理現(xiàn)代化、產(chǎn)量躍居全國先進(jìn)行列。該礦采用載重170～190 t的大卡車運輸，柴油消耗量較大，如表1所示。如果將其改用電力，通過折算得出表2數(shù)據(jù)。

不難看出，隨著柴油價格的上漲，電力成本越來越有價格優(yōu)勢。需要指出：石油價格逐年增長、幅度大，而且數(shù)量有限，供應(yīng)會現(xiàn)緊張；電力價格基本平穩(wěn)，即使上漲、幅度也??；就其發(fā)電方式來講，不僅可用化石能源-煤炭，而且可用再生能源-水力、風(fēng)能、太陽能，供應(yīng)有保證。再者，柴油機動力的污染物排放是個大問題。柴油機工作時排放出大量有害尾氣（例如一氧化碳、二氧化氮、硫化氫、二氧化硫等，包括致癌物三四并苯仳）。露天礦區(qū)的運輸主干道及排土場等地，都略低于地面，這些有害物質(zhì)不易擴散。危害人們健康，若用雙電源動力則其排放就可大大下降。減少一部分柴油動力，既可降低運輸成本、又可降低碳等排放，減少礦坑的有害氣體，這應(yīng)該是未來發(fā)展應(yīng)注意的方向。

表1 2009年-2013年某露天煤礦柴油消耗

表2 2009年-2013年某露天煤礦電力消耗情

2 雙電源車的工作原理

電動自卸卡車采用雙電源供電技術(shù)時，需要安裝架空線。對于露天開采來說，減少發(fā)動機損耗，減少廢氣排放本身就是節(jié)能降耗的有效措施。

1）動力接線：以該露天礦最早進(jìn)口的UCLED-190型大卡車為例，屬于柴油機電傳動卡車，其基本方式為：柴油機→同步發(fā)電機→整流系統(tǒng)→直流電動機，見圖1。

圖1 UCLED-190型大卡車柴油傳動原理圖

在此狀態(tài)下可用兩個方案：①切斷原來的電源輸出端G，將同樣電壓的單相交流電壓通過滑板和受電弓在此輸入。②在直流電動機輸入端切斷，持同樣的支流電源從滑板受電弓在此輸入。如果采用第二方案，需在電動機接入大容量的起制動電阻，要占很大體積，現(xiàn)有大卡車不易容許；所以最好采用第一方案，此時整流系統(tǒng)采用可控硅（SCR）代替硅二極管，就可實現(xiàn)輸出電壓的大范圍調(diào)整，見圖2。

圖2 改裝后的UCLED-190型大卡車電傳動原理圖

2）接觸網(wǎng)與受電弓：電能源大卡車雖應(yīng)使用雙柑式受電弓，但是現(xiàn)在的工礦用自卸式車（自翻車）的后斗在卸載時要向上抬起，故受電弓不宜采用雙柑式受電弓。工礦用電力機車有E弓子和旁弓子兩種受電器：E弓采用檢E接觸網(wǎng)上，旁弓子用于翻車線及稿線的旁架線上?，F(xiàn)在用的工礦自卸車上沒有鐵道，必須有兩根架線，同時要安裝兩個互相絕緣的受電弓。這也是不可能的：①因為架線不可能在車斗的正上方。②兩個并排放置的E受電弓也是可能的。所以最有可能的是采用工礦電力機車兩臺旁受電弓。在不同的高度稍錯開點位置安放。

3）材料的使用：①架空線可采用鋼芯鋁絞線。②受電弓上的接觸滑板可采用電化石墨，這樣就省去了經(jīng)常換銅滑板和銅導(dǎo)線的麻煩。采用這種材料是經(jīng)北京鐵道科學(xué)院（1976年）的磨合實驗的。

4）操作步驟：雙電源電動大卡車只能跟隨預(yù)定的路線行駛，對于沒有電線的線路，通過切換電源輸出端，可以恢復(fù)柴油動力狀態(tài)。經(jīng)改裝后的大卡車為電柴油混合動力車。鋪設(shè)電線時，要合理規(guī)劃，盡量減少無電線路線的長度；同時使用再生制動，剎車時把動能轉(zhuǎn)化為電能，供其它電車使用，以節(jié)省能源。

使用改裝后的大卡車時，應(yīng)按下面流程工作：裝車點裝載剝離下的土方，車輛啟動，由裝車點行駛至主干道。此過程是柴油動力模式工作。當(dāng)至主干道時，受電弓接觸電纜，卡車將自動切換至電動力工作模式，直至卸載點，卡車又將切換至柴油動力模式。需要指出：因裝車點經(jīng)常需要變化，裝載點至主干道的路線也會相應(yīng)變化。因此會經(jīng)常出現(xiàn)拆除電纜架空線和安裝電纜架空線的工作（相似井工煤礦常需搬家倒面一樣），電纜架空線的布置要結(jié)合生產(chǎn)實際情況進(jìn)行優(yōu)化。保證使用的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性。所以，該露天礦應(yīng)抽調(diào)熟悉電力牽引與露天采礦的人員組成專業(yè)隊伍，對有關(guān)情況進(jìn)行科研實驗，并與相關(guān)廠家（如湘潭電機廠、華山電機車廠）洽談合作。待設(shè)計完成后，要對現(xiàn)有自卸大卡車的行車路線進(jìn)行一次大修，并安裝防護(hù)網(wǎng)，尤其對路面的硬化要特別加強。

3 結(jié)束語

煤炭露天開采，資源回采率高、產(chǎn)量大，但其開采成本也高；尤其是大卡車運輸方式的開采工藝，成本高，能源消耗更大，人們經(jīng)常稱為“以油換煤”的開采方式。我國的石油儲量有限，原油進(jìn)口接近50%，因此合理優(yōu)化開采工藝是“降本增效”的重要手段。開采工藝不僅要適應(yīng)資源條件、環(huán)境要求，也要符合國內(nèi)外市場的能源供應(yīng)情況，避免單一化。以電代替油的方式，既能降低原煤生產(chǎn)成本，也能保證能源供應(yīng)，是個值得探索的新方向。

[1]蕭國泉，李泓澤.電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)管理[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]機械工程手冊、電機工程手冊編輯委員會編輯組.電機工程手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1983.