仓矿主井技术报告.ppt

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1、矿井大功率交流提升机双机变频驱动和控制综合技术的研究与应用技术报告项目承担单位∶开滦（集团）有限责任公司中国矿业大学林南仓矿业分公司一、摘要电气传动技术包括直流和交流传动两种形式。长期以来受电力电子器件和控制理论影响，交流调速性能（包括调速的范围、稳定性和平滑性等）始终无法和直流调速系统相媲美，因此直流调速一直占有统治地位。十九世纪七十年代以后大规模集成电路和计算控制技术得以迅猛发展。1971年德国西门子工程师F.Blaschke提出交流电机磁场定向矢量控制理论(VC)和1985年德国鲁尔大学的Depenbrock教授提出的直接转矩控制（DTC

2、）,标志着交流调速的理论发展到了一个新阶段。交流调速系统发展很快，大有取代直流调速之势。另一方面交流拖动负荷在各国用电总量中都占很大比重（工业发达国家，大都占一半以上），交流调速作为节约能源的一个重要手段，也引起了人们的高度重视。煤矿提升机承担矿物的提升、人员的上下、材料的运送等任务，是煤矿大型关键设备，其拖动系统普遍采用电力拖动。目前在西方发达国家，提升机电力传动系统已普遍采用了全数字控制技术，如交流拖动的全数字变频控制、直流拖动的全数字调速控制等。在我国，交流拖动在九十年代前一般采用“异步电机+转子串电阻加速+高压接触器换向+动力制动减速+

3、继电器控制”的传统控制方式（引进提升机除外）；直流拖动在七十年代一般采用“发电机-电动机机组+继电器控制”的控制方式，在八十年代一般采用“可控硅供电-电动机+模拟调节+继电器控制”的控制方式，就国有煤矿而言，采用上述拖动方式的在用提升机达3000多台，存在能耗大、运行效率低、维护困难、分立元件多、参数分散性大、可靠性低、控制方式陈旧、技术落后等缺点。进入九十年代，一方面，我国新建矿井从国外引进了一部分全数字控制的提升机，运行效果很好，但价格昂贵，需花费大量外汇，明显不适应我国市场经济的发展需求；另一方面，国内相关行业科研单位和生产厂家也开始对提

4、升机全数字控制技术进行研究开发，但绝大部分所走的技术路线是购买国外通用全数字控制器，然后自己组装调试，没有独立的知识产权，时刻被国外公司牵制，仍未从根本上解决问题。本项目就是在上述情况下提出的，其目的在于采用先进的计算机控制技术和现代电力电子技术，研究开发科技含量高、具有自己独立知识产权的交流提升机全数字控制系统，用于矿井提升机系统改造和建设，提高矿井提升系统的安全可靠性，提高生产效率，降低损耗和维修费用，提高煤炭生产领域的整体经济效益，加快我国的高效集约化矿井建设。二、立项背景林南仓矿井原煤设计产量120万吨/年，在主井井筒内装备一对9吨异侧

5、装卸、气动、弧形闸门底卸式箕斗。选用一套2.8米、4绳、落地式摩擦轮绞车，配置两台800KW、740转/分的交流电动机。最大提升提升速度9.43米/秒。一个提升循环时间为87.87s，受装卸载和控制方式的影响，实际生产过程中实测每小时提升勾数为32-33勾，提升循环时间为102.8-112.5s。随着矿井的不断延伸、产量的逐年增加和120万吨达产目标的实现，主井绞车提升能力不足的矛盾日渐显著。提升机电控系统为国产TKD系统，属淘汰产品。TKD系统元器件多，线路复杂，故障点多，可靠性差；转子回路中串电阻以降低启动电流和能耗制动，消耗大量的转差功率

6、。启动和减速时都属于有极调速，加、减速时对机械的冲击力非常大。针对林南仓矿主井提升机的现状，开滦集团经过多方调研后决定与中国矿业大学联合对原系统进行改造。中国矿业大学拥有有利的学术、学科优势，所在“电力电子与电力传动”学科是全国重点学科，有1个硕士点、1个博士点、1个博士后流动站，位列全国高校前列。学院一直秉承为煤炭行业提供最优的设备为宗旨，多年来致力于电力传动方面的研究，积累了大量交直流传动方面的理论和实践经验，为此次项目提供强有力的理论依据和技术储备。自1996年以来，中国矿业大学自行开发研制的ASCS全数字调速系统已经在全国9个矿务局得到

7、应用，目前正常运行的系统已达100多套。进入21世纪后，在不断完善ASCS系统同时，也不断吸收国内外传动控制方面的先进技术。利用ABB与SIEMENS公司在中国矿大设立的实验基地，掌握了这两家传动产品的关键技术。在多年的发展过程中，不仅在业绩上有了喜人的成果，还造就了一支有很高理论水平、有丰富现场经验、技术全面、敢于创新的技术队伍。三、总体思路矿井提升机作为一个典型的位势力矩负载，要求其拖动电动机在其机械特性的四个象限内频繁周期性的进行起动、制动和反向运行，反映其运行状态的速度图和力图是根据设计的提升能力和安全规程确定的，对其在运行过程中的加速

8、度、减速度以及各运行阶段的行程和最后的停车位置都有精确的要求和严格的限制，要求静态精度≤0.1%,动态跟踪误差≤5%,调速范围≥100:1,速度指示精