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全数字转子双馈变频调速电控系统在主提升系统中的研究与应用

完成单位:平顶山天安煤业股份有限公司五矿

登记编号:ZSCX-MT2019-J2-33      登记年份:2019      登记日期:2019-12-31

项目概况
五矿原煤提升运输任务由五矿老主井和新主井提升系统负责,随着矿井生产能力的变化和生产布局的调整,在原煤提升运输过程中,出现以下问题: ⑴原煤提升运输任务增大,提升系统压力大 按照五矿整体发展规划,将实现“六年三步走、产能三百万”的发展目标,原设计提升能力125万吨的提升系统远远满足不了生产需要,新主井提升系统任务重,压力大。 ⑵主井提升机电控系统安全运行状况差,直接制约矿井安全生产。 (3)节能发展的需要 主井提升机现有电控系统能耗大、运行效率低,适应不了节能发展的需要。 由此五矿提出了对主井提升机电控系统优化改造的课题。通过该课题的研究与实践,五矿不但可以实现新主井提升系统安全运行,适应五矿高产高效矿井发展的需要,也可以为其它类似矿井提升系统技术改造给以借鉴。 通过主井提升机电控系统的优化改造,一方面提高主提升系统的安全可靠性,降低事故影响,增大矿井提升系统提升能力,缓解新主井提升系统提升紧张局面,为五矿高产高效和现代化矿井建设发展奠定基础;另一方面通过该项目的实施,为诸多类似矿井主提升机电控系统优化改造开创了一条新的技术途径,同时也适应了现有节能发展的需要。 一、研究内容与实施方案: 1、将原用异步电动机+转子串电阻加速+高压接触器换向+PLC逻辑操作的老TKD电控系统改为“全数字转子双馈变频调速+多PLC冗余控制+上位机监控” 的全数字电控系统。使不经济的工况运行转变为最佳的工况运行,控制精确、简洁,节能效果明显,同时也提高了系统的安全可靠性。 2、提升系统改造后,提升循环时间由原来的98.937s/钩降低到84s/钩,改造后每勾可节省14.9秒,目前系统每小时提煤为3600/(98.9+10)=33勾,改造后每小时提煤为3600/(84+10)=38.2勾。多提了5.2勾。以每个工作日18小时,全年330个工作日,每箕斗运量7吨计算,改造后理论上每年可多提煤:330×18×7×5.2=21.6万吨。 3、变频调速节约了消耗于转子电阻回路中的能量,且在制动过程中可以发电并回馈电网,比转子串电阻调速节能23.3%,功率因数将从转子串电阻调速 的0.76提高到1,效率大于0.9。大大提高了设备对电网容量资源的利用率,减少了因无功电流引起的线路损耗。 二、应用前景预测 在主提升机电控系统选型安装和改造中,为达到用变频调速系统取代老TKD电控系统,部分矿山企业从国外成套引进全数字交交变频控制的交流提升机,虽然技术先进,运行效果良好,容易实现自动化运行和信息化管理;但价格昂贵,需花费大量外汇,时刻被国外公司牵制,且目前交交变频已成为淘汰技术,此举明显不适应民族工业的发展需求。因此,矿山中压变频传动系统迫切需要具有核心技术的国产设备。通过该项目的实施,为类似矿井主提升机电控系统优化改造开辟了一条技术途径,应用前景广阔;同时该技术也可发展到其它行业。本项目的研究成果可以推广应用在以下方面: 1)改造绕线电机转子串电阻的提升机电控系统。 2)推广应用到其它大型设备(如轧机、钻机、风机、水泵等)的电力传动系统中。 3)推广应用到变速恒频风力发电领域