倉礦主井技術(shù)報(bào)告.ppt

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1、礦井大功率交流提升機(jī)雙機(jī)變頻驅(qū)動和控制綜合技術(shù)的研究與應(yīng)用技術(shù)報(bào)告項(xiàng)目承擔(dān)單位∶開灤（集團(tuán)）有限責(zé)任公司中國礦業(yè)大學(xué)林南倉礦業(yè)分公司一、摘要電氣傳動技術(shù)包括直流和交流傳動兩種形式。長期以來受電力電子器件和控制理論影響，交流調(diào)速性能（包括調(diào)速的范圍、穩(wěn)定性和平滑性等）始終無法和直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，因此直流調(diào)速一直占有統(tǒng)治地位。十九世紀(jì)七十年代以后大規(guī)模集成電路和計(jì)算控制技術(shù)得以迅猛發(fā)展。1971年德國西門子工程師F.Blaschke提出交流電機(jī)磁場定向矢量控制理論(VC)和1985年德國魯爾大學(xué)的Depenbrock教授提出的直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC

2、）,標(biāo)志著交流調(diào)速的理論發(fā)展到了一個(gè)新階段。交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，大有取代直流調(diào)速之勢。另一方面交流拖動負(fù)荷在各國用電總量中都占很大比重（工業(yè)發(fā)達(dá)國家，大都占一半以上），交流調(diào)速作為節(jié)約能源的一個(gè)重要手段，也引起了人們的高度重視。煤礦提升機(jī)承擔(dān)礦物的提升、人員的上下、材料的運(yùn)送等任務(wù)，是煤礦大型關(guān)鍵設(shè)備，其拖動系統(tǒng)普遍采用電力拖動。目前在西方發(fā)達(dá)國家，提升機(jī)電力傳動系統(tǒng)已普遍采用了全數(shù)字控制技術(shù)，如交流拖動的全數(shù)字變頻控制、直流拖動的全數(shù)字調(diào)速控制等。在我國，交流拖動在九十年代前一般采用“異步電機(jī)+轉(zhuǎn)子串電阻加速+高壓接觸器換向+動力制動減速+

3、繼電器控制”的傳統(tǒng)控制方式（引進(jìn)提升機(jī)除外）；直流拖動在七十年代一般采用“發(fā)電機(jī)-電動機(jī)機(jī)組+繼電器控制”的控制方式，在八十年代一般采用“可控硅供電-電動機(jī)+模擬調(diào)節(jié)+繼電器控制”的控制方式，就國有煤礦而言，采用上述拖動方式的在用提升機(jī)達(dá)3000多臺，存在能耗大、運(yùn)行效率低、維護(hù)困難、分立元件多、參數(shù)分散性大、可靠性低、控制方式陳舊、技術(shù)落后等缺點(diǎn)。進(jìn)入九十年代，一方面，我國新建礦井從國外引進(jìn)了一部分全數(shù)字控制的提升機(jī)，運(yùn)行效果很好，但價(jià)格昂貴，需花費(fèi)大量外匯，明顯不適應(yīng)我國市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求；另一方面，國內(nèi)相關(guān)行業(yè)科研單位和生產(chǎn)廠家也開始對提

4、升機(jī)全數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，但絕大部分所走的技術(shù)路線是購買國外通用全數(shù)字控制器，然后自己組裝調(diào)試，沒有獨(dú)立的知識產(chǎn)權(quán)，時(shí)刻被國外公司牽制，仍未從根本上解決問題。本項(xiàng)目就是在上述情況下提出的，其目的在于采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和現(xiàn)代電力電子技術(shù)，研究開發(fā)科技含量高、具有自己獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的交流提升機(jī)全數(shù)字控制系統(tǒng)，用于礦井提升機(jī)系統(tǒng)改造和建設(shè)，提高礦井提升系統(tǒng)的安全可靠性，提高生產(chǎn)效率，降低損耗和維修費(fèi)用，提高煤炭生產(chǎn)領(lǐng)域的整體經(jīng)濟(jì)效益，加快我國的高效集約化礦井建設(shè)。二、立項(xiàng)背景林南倉礦井原煤設(shè)計(jì)產(chǎn)量120萬噸/年，在主井井筒內(nèi)裝備一對9噸異側(cè)

5、裝卸、氣動、弧形閘門底卸式箕斗。選用一套2.8米、4繩、落地式摩擦輪絞車，配置兩臺800KW、740轉(zhuǎn)/分的交流電動機(jī)。最大提升提升速度9.43米/秒。一個(gè)提升循環(huán)時(shí)間為87.87s，受裝卸載和控制方式的影響，實(shí)際生產(chǎn)過程中實(shí)測每小時(shí)提升勾數(shù)為32-33勾，提升循環(huán)時(shí)間為102.8-112.5s。隨著礦井的不斷延伸、產(chǎn)量的逐年增加和120萬噸達(dá)產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，主井絞車提升能力不足的矛盾日漸顯著。提升機(jī)電控系統(tǒng)為國產(chǎn)TKD系統(tǒng)，屬淘汰產(chǎn)品。TKD系統(tǒng)元器件多，線路復(fù)雜，故障點(diǎn)多，可靠性差；轉(zhuǎn)子回路中串電阻以降低啟動電流和能耗制動，消耗大量的轉(zhuǎn)差功率

6、。啟動和減速時(shí)都屬于有極調(diào)速，加、減速時(shí)對機(jī)械的沖擊力非常大。針對林南倉礦主井提升機(jī)的現(xiàn)狀，開灤集團(tuán)經(jīng)過多方調(diào)研后決定與中國礦業(yè)大學(xué)聯(lián)合對原系統(tǒng)進(jìn)行改造。中國礦業(yè)大學(xué)擁有有利的學(xué)術(shù)、學(xué)科優(yōu)勢，所在“電力電子與電力傳動”學(xué)科是全國重點(diǎn)學(xué)科，有1個(gè)碩士點(diǎn)、1個(gè)博士點(diǎn)、1個(gè)博士后流動站，位列全國高校前列。學(xué)院一直秉承為煤炭行業(yè)提供最優(yōu)的設(shè)備為宗旨，多年來致力于電力傳動方面的研究，積累了大量交直流傳動方面的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為此次項(xiàng)目提供強(qiáng)有力的理論依據(jù)和技術(shù)儲備。自1996年以來，中國礦業(yè)大學(xué)自行開發(fā)研制的ASCS全數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)在全國9個(gè)礦務(wù)局得到

7、應(yīng)用，目前正常運(yùn)行的系統(tǒng)已達(dá)100多套。進(jìn)入21世紀(jì)后，在不斷完善ASCS系統(tǒng)同時(shí)，也不斷吸收國內(nèi)外傳動控制方面的先進(jìn)技術(shù)。利用ABB與SIEMENS公司在中國礦大設(shè)立的實(shí)驗(yàn)基地，掌握了這兩家傳動產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)。在多年的發(fā)展過程中，不僅在業(yè)績上有了喜人的成果，還造就了一支有很高理論水平、有豐富現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)全面、敢于創(chuàng)新的技術(shù)隊(duì)伍。三、總體思路礦井提升機(jī)作為一個(gè)典型的位勢力矩負(fù)載，要求其拖動電動機(jī)在其機(jī)械特性的四個(gè)象限內(nèi)頻繁周期性的進(jìn)行起動、制動和反向運(yùn)行，反映其運(yùn)行狀態(tài)的速度圖和力圖是根據(jù)設(shè)計(jì)的提升能力和安全規(guī)程確定的，對其在運(yùn)行過程中的加速

8、度、減速度以及各運(yùn)行階段的行程和最后的停車位置都有精確的要求和嚴(yán)格的限制，要求靜態(tài)精度≤0.1%,動態(tài)跟蹤誤差≤5%,調(diào)速范圍≥100:1,速度指示精