现代矿井提升机电控系统发展趋势ppt课件

Slide Title,Body Text,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,*,*,*,1,Slide Title,Body Text,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,现代矿井提升机电控系统发展趋势,中国矿业大学,August,，,2012,现代矿井提升机电控系统发展趋势 中国矿业大学,矿山大功率提升机电力传动,矿井提升机是矿山企业的大型机电设备之一,它在生产过程中担负着矿物的提升、人员的上下、材料和设备的运送等任务，起着非常关键的作用，同时也是矿山电力传动最复杂的系统。,我国现有的矿井提升机按主提升电机分类主要有：,直流电机拖动系统；,绕线电机拖动系统；,鼠笼电机拖动系统,低速同步电机拖动系统,矿山大功率提升机电力传动矿井提升机是矿山企业的大型机电设备之,矿井提升机电力传动特点,矿井提升机电控系统是矿山电力传动设备的典型代表,功率大，从几百千万到,5MW,要求四象限运行，满足上升下降、加速减速的要求,高可靠性,运行速度高达,15m/s,提升十几吨到几十吨重物，行程内必须准确加、减速和精确停车,(,1cm/1km),当故障时，必须可靠停车，保障安全。,矿井提升机电力传动特点矿井提升机电控系统是矿山电力传动设备,国内矿山电力传动装备现状,第一代,F-D,驱动,模拟调速,继电器控制,机械式深度指示,第二代,SCR-D,驱动,模拟调速,PLC,控制,机械式深度示,SCR-D,驱动,数字控制,PLC,控制,数字深度控制,第三代,TKD,驱动,变阻调速,继电器控制,机械式深度指示,TKD,驱动,变阻调速,PLC,控制,机械式度指示,变频,驱动,数字调速,PLC,控制,数字深度控制,直,流,交,流,国内主流,国际先进,占总数的,9.7%,电控效率,80%,占总数的,90%,电控效率,97%,国内矿山电力传动装备现状第一代F-D驱动第二代SCR-D驱动,电机特性对比,低速直流电机,交流同步电机,效率,85-87%,96-97%,功率,3000Kw,不受限,电机造价,1,0.75,转动惯量,1,0.75,维护量,换向器、电刷,无,环境适应性,差,好,电机特性对比低速直流电机交流同步电机效率85-87%96-9,国内矿山电力传动装备现状,M,Y,V,dia,V,dia,V,L,V,d,V,d,V,L,t,t,a=,1,5,0,o,a=,120,o,a=,90,o,a=,60,o,a=,30,o,a=,0,o,直流拖动系统,国际上正逐步淘汰直流方案，,欧美已经停止大功率直流电机生产,国内矿山电力传动装备现状MVdiaVdiaVLVdVdVL,国内矿山电力传动装备现状,目前,我国矿山同步电机交流传动系统采用交交变频交流提升运行方式，可在一定程度上满足提升系统的运行要求，但其存在的突出问题却不容忽视。,国内矿山电力传动装备现状目前,我国矿山同步电机交流传动系统采,缺点：,1,、输出电压谐波分量大，导致变频器的输出能力降低、转矩脉动加大，损耗增加，噪声增大；,2,、在深控时功率因数极低，对电网注入大量谐波，需要附加滤波器进行无功补偿,谐波严重，治理困难，影响矿井电网质量，对矿山其它用电设备造成不良影响。,该方案已经被西门子和,ABB,放弃。,国内矿山电力传动装备现状,可控硅系统,谐波,29-40%,功率因数,0.02-0.7,无功冲击,大,逆变失败,可能,缺点：谐波严重，治理困难，影响矿井电网质量，对矿山其它用电,国际提升机电力传动的发展趋势,大功率化,双,PWM,交,-,直,-,交变频传动将成为高性能调速系统主流,网络化、智能化故障诊断等技术成为重要的辅助手段,国际提升机电力传动的发展趋势 大功率化,旧系统,直流传动,F-D,直流：效率,80%,，停车精度,20cm,绕线电机,TKD,：效率,98%,，停车精度,1cm,SCR,交交变频：效率,99%,，停车精度,1cm,新系统,双三电平变频调速：效率,99%,，停车精度,1cm,，,低谐波、单位功率因数：,双馈转子变频,同步电机变频,鼠笼电机变频,交流传动,国际第一代,国际第三代（追赶）,（超越）,全数字控制技术,网络化故障诊断技术,大功率高性能变频控制技术,我国矿山电力传动的发展思路,旧系统直流传动F-D直流：效率99%,；,功率等级达到,5MW,；,双馈式调速系统可达到,6kV-10kV,；,定子变频调速电压,380-3300V,；,网侧功率因数可达到,0.99,以上；,网侧无需谐波治理；,实现了矿山大功率电力传动的跨越式发展。,同步机拖动,鼠笼机拖动,矿用高性能电力传动装备系列：双馈式拖动兆瓦级双三电平变频器变,上位机及操作台,Internet,操作保护,PLC,行程,PLC,闸控,PLC,液压站,卸载站,PLC,装载站,PLC,高压系统,整流变压器,提升滚筒,安全回路卸载站,安全回路装载站,安全回路（继电器组）,全数字调节系统,UPS,电源,箕斗,变频提升系统,双馈电机定子,双馈电机转子,背靠背双三电平功率系统,兆瓦级双三电平矿井提升机变频控制系统结构图,上位机及操作台Internet操作保护PLC行程PLC闸控P,三,.,矿山电力传动网络化控制与故障诊断技术,以电力传动系统全数字控制为基础，以工业以太网为纽带，结合数据融合和控制信息容错技术，实现对矿山提升机、皮带输送机、风机、水泵主要电力传动装备的信息集成与控制系统。,水泵传动,风机传动,提升机传动,皮带传动,-,实现了矿山大型电力传动装备由监视到控制的跨越,三.矿山电力传动网络化控制与故障诊断技术以电力传动系统全数,三,.,矿山电力传动网络化控制与故障诊断技术,基于,CSCW,技术，提出了多,Agent,进行远程故障诊断的方法，建立了诊断知识库、推理机，实现了,Agent,之间通信和协作诊断推理；实现了网络化矿井提升机故障诊断系统和运行状态网络发布，,提供故障预警和故障在线诊断功能，大幅度提升了矿山电力传动系统的安全性。,三.矿山电力传动网络化控制与故障诊断技术基于CSCW技术，,矿井交流提升机双绕组同步电机变频调速系统主回路,矿井交流提升机双绕组同步电机变频调速系统主回路,实施效果,本项目从,2011,年,3,月初开始运行至今，该系统运转正常，并且与老系统比较有以下优点：,1,、一次提升循环时间缩短，由原来的,108s,缩短为,96s,，每勾节省时间约,12s,；每年可多提原煤,78,万吨。,2,、由于调速方式改为交直交变频调速，设备运行平稳，噪声小，电机温度比老系统使用时有所降低；,实施效果 本项目从2011年3月初开始运行至今，该系统运转正,实施效果,3,、新系统在电网接入点电流正弦，能量方便地实现了双向流动，系统在整个工况中都运行在单位功率因数下，完全消除了无功冲击；,实施效果3、新系统在电网接入点电流正弦，能量方便地实现了双向,电压谐波,(%),电流谐波,(%),功率因数,A,相,0.99,3.15,0.9948,B,相,1.17,3.46,C,相,0.91,3.46,实施效果,4,、新系统在满载、全速工况下，由国家电控配电设备质量监督检验中心进行检测，下述为检测报告结果；,电压谐波(%),实施效果,5,、运转安全可靠，保护齐全、动作灵敏，故障判断准确，故障率低等特点。,实施效果5、运转安全可靠，保护齐全、动作灵敏，故障判断准确，,实施效果,(,性能对比,),有功功率,无功功率,老系统,新系统,实施效果(性能对比)有功功率无功功率老系统新系统,实施效果,(,性能对比,),定子电流,励磁电流,老系统,新系统,实施效果(性能对比)定子电流励磁电流老系统新系统,以邯郸云驾岭矿为例：本项目从,2007,年,9,月初开始运行至今，该系统运转正常，并且与老系统比较有以下优点：,1,、一次提升循环时间缩短，由原来的,100s,缩短为,75s,，每勾节省时间约,25s,；,2,、由于调速方式改为转子变频调速，设备运行平稳，实现速度连续可调，电机温度比老系统使用时有所降低且对系统机械冲击小；,四、交流提升机控制系统,5,交,-,直,-,交双馈式提升机变频控制,以邯郸云驾岭矿为例：本项目从2007年9月初开始运行至今，该,3,、新系统在电网接入点电流正弦，能量方便地实现了双向流动，系统在整个工况中都运行在单位功率因数下，完全消除了无功冲击；,四、交流提升机控制系统,5,交,-,直,-,交双馈式提升机变频控制,3、新系统在电网接入点电流正弦，能量方便地实现了双向流动，系,4,、系统具有明显的节电效果，系统在运行,72,小时后，提煤,2259,勾，用电,28012,度（老系统提同样勾数，用电,34788,度），与老系统相比，节电,6776,度，节电,19.4%,，考虑到原系引起的无功冲击引起的变压器损耗和线路损耗，实际系统节电超过,20%,；,5,、运转安全可靠，保护齐全、动作灵敏，故障判断准确，故障率低等特点。,四、交流提升机控制系统,5,交,-,直,-,交双馈式提升机变频控制,4、系统具有明显的节电效果，系统在运行72小时后，提煤225,发展趋势,低速直联提升机系统,同步电机替代直流电机,三电平变频器替代交交变频器,较小功率提升机系统,鼠笼变频电机四象限矢量变频调速,发展趋势低速直联提升机系统,谢谢各位专家！,42,42,42,谢谢各位专家！424242,