矿用防爆变频提升机研发项目PPT.docx
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矿用防爆变频提升机研发项目PPT
矿用防爆变频提升机研发工程
1、企业简介
湖南金三星煤机制造有限公司位于娄底市乐坪西街丹阳路,是国内专业从事矿用(防爆)提升设备设计、生产、营销、安装、服务于一体的高新技术企业。
公司注册资金3028万元,占地面积41365平方M,其中厂房建筑面积16000平方M。
现有专业技术、管理、营销、生产人员258人,拥有科研机构1个,专业生产线4条,对外办事处营销机构20多个。
公司生产设备一流,技术力量雄厚,机械制造经验丰富,检测严谨、完善,产品质量稳定,三包服务及时。
产品畅销西北、西南、华中、华南等二十多个省(区)并出口越南、印尼、朝鲜等东南亚国家及非洲各国,深受用户欢迎。
公司先后被授予中国质量万里行“产品质量、服务质量双满意单位”,中国建设银行“AA”级信用单位,湖南省知识产权优势培育企业,国家高新技术企业,中国煤炭工业机电设备定点生产企业,提升设备获中国知名绞车十佳品牌,JTKB-1.6×1.2W机械调速防爆矿用提升绞车、2JK-3.0×1.5三M双筒矿井提升机分别获得娄底市科学技术进步三等奖,2009年2010年连续两年评为娄星区纳税大户。
企业有较强的技术队伍,研发人员45人,占企业总人数的17%,他们具有坚实的理论基础和丰富的实践经验,严谨的科学作风和团队攻关协作精神,掌握了国内先进的成熟技术。
同时,公司与湖南大学、中南大学、湖南科技大学等著名高等院校及相关科研院所建立了产学研结合的科技创新体制,公司的研发能力得到了进一步的加强。
公司自成立以来,共取得53项专利(其中发明专利6项,实用新型专利47项),先后开发了提升机、提升绞车的几十个型号和品种,特别是JTPB-1.2整体式矿用提升绞车,为国内首创,具有7项核心知识产权,该产品具有占地空间小,便于运输、安装,调速效果好,性能稳定,操作简单,安全可靠,特别适合大中型矿井作二级延伸使用。
第二是今年新开发出来的全数字式智能变频调速装置,具有自主知识产权,采用了先进的无速度传感器矢量控制技术、AFE自动换向变频技术、先进的IPM功能模块及液压站采用先进的比例控制技术等新技术,节能显著,平均节能30%,其技术含量在国内处于领先水平,因此也被国家矿机标准委员会定为变频电控系统标准制定单位。
2、工程简介
根据国家煤炭产业开采向集约化、机械化、智能化、安全化转变的发展规划及国家节能减排产业政策,使煤炭生产朝着高效、节能、安全、集约的方向发展。
从2010年起,我公司就投入了大量的人力、物力、财力和湖南科技大学合作,全力研发防爆变频矿用提升设备。
本工程总投资5000万元,工程起止时间2010年7月至2012年7月,截止2011年8月已完成投资4500万元,已完成产品中试,经煤矿试用反映很好,开始批量生产。
该工程产品解决了矿用防爆提升设备能耗高、调速性能差、不能实现低速稳定爬行等缺点。
产品适用于有瓦斯、煤尘、易燃、易爆气体的煤矿井下的竖井、斜井作二级提升,下放矿物、人员、材料和设备;亦可用于有瓦斯、煤尘等易燃、易爆气体的非煤矿山、冶金行业高炉的上料等,故用途广泛,市场前景非常好。
3、市场调研
煤炭是我国的主要能源,是国民经济和社会发展不可缺少的物资基础。
我国煤炭资源丰富,煤炭资源分布面积约60多万平方公里,占国土面积的6%。
根据第三次全国煤炭资源预测与评价,全国煤炭资源总量5.57万亿吨,居世界第一。
鉴于我国“多煤、贫油、少气(天然气)”的特点,在今后一段相当长的时间内,能源结构仍然以煤炭为主。
目前煤炭在一次能源消耗中占70%左右,在我国能源结构上占主要地位,对经济的发展有举足轻重的作用。
但同时,我国煤炭开采技术装备总体水平低,煤炭生产技术呈现机械化、半机械化和手工作业并存的多层次结构特征。
全国煤矿非机械化采煤约占60%,大中型国有重点煤矿装备水平较先进,但设备老化程度较大;而小型矿井生产技术装备水平极低,生产工艺落后,作业人员过多,生产效率低,且煤炭开采技术装备多为能耗高并对电网冲击大、调速性能差、调速稳定性不高、调速精度不够、不能实现低速稳定爬行,同时在提升设备运行过程中所受机械冲击较大,从而影响设备使用寿命,进而影响煤矿安全生产且安全事故较多。
而直流传动设备虽然具有优良的调速性能,但系统复杂、造价高、可靠性差、维修量大和使用范围受高电压大电流及一些特殊环境的限制,一般避免使用,只有摩擦提升机才用。
根据国家煤炭产业发展政策,将采取强力措施,分步推进煤炭机械化技术改造,使煤炭生产朝着高产、高效、节能、安全、集约生产的方向发展,这就要求煤炭装备制造业为煤炭工业提供日益现代化的技术装备,而本工程正是基于这些需求而设计和生产的,拥有良好的外部市场环境,面临着很大的发展机遇和空间。
我国目前综合机械化程度比较低,仅为12.81%,整体技术水平比国际先进水平有较大差距。
“十一五”期间,国家发改委要求煤炭工业的生产技术水平有明显提高:
大型煤矿机械化程度达到95%,中型煤矿机械化程度达到80%,小型煤矿机械化程度达30%以上。
据分析,煤炭需求的急剧增长,上述煤矿机械化指标还会有所突破,这为煤矿提升装备的发展提供了广阔的市场前景。
正是在“节能减排、低碳经济”政策的指导下,本公司紧紧抓住市场机遇,开发出具有自主知识产权、安全可靠度高、高科技含量、高节能、高性价比的防爆变频提升设备来满足市场的需求。
于2010年起,本公司相继开发出各种型号的防爆变频矿用提升绞车和矿井提升机,此系列的提升设备是矿山井下的斜井或竖井提升矿物的主要设备,是煤矿机械化不可缺少的重要设备之一。
国内大中型矿用提升设备全国每年平均需求量约为4000台,预计防爆型约占1/2。
同时,我国煤矿现有1.2m-2.5m井下提升设备近15000台,其中相当一部分为非防爆型,为保证矿井生产和人身安全,需要更换技术先进、性能稳定和工作安全可靠的防爆提升设备来代替井下非防爆提升设备。
湖南省株洲力达液压设备有限公司、中信重工与湘潭机械电器有限公司生产矿用防爆液压提升机。
2009年中信重工研制了型号为2JKB-3.5×1.7的液压防爆提升机,该机直径3.5m,宽1.7m,最大装机功率800kW,最大提升深度1074m,最大提升速度3.3m/s。
法国Stephanoise公司制造了电机功率为110kW,最大静张力为50kN,绳速为1.8m/s的液压提升机。
瑞典Alimak公司制造了HPG型,最大静张力为100kN的液压提升机。
西班牙TAIM-TFG公司也生产了单、双滚筒防爆液压提升机和摩擦轮式防爆液压无绳提升机。
大型交流变频提升机在20世纪80年代后得到了发展,如SIEMENS公司年1979年研制的2×4200KW、1×2650KW,额定转速55.8r/min;CEGELEC公司1983年研制的1×5480KW,额定转速69.5r/min;AEG公司1985年研制的1×3000KW,额定转速55.8r/min,ABB公司研制的1×4200KW,额定转速45.86r/min;SIEMAG公司研制的2×4600KW等变频调速同步机拖动的提升机。
这种变频调速同步机拖动系统提升容量几乎不受限制,最大可达10000KW,提升速度可达20m/s以上,提升高度1200m以上,滚筒直径达6.5m。
国内、外的大型煤机制造企业都相继开发大型提升机,但大多数都只能用于煤矿地面,生产井下防爆提升机的制造企业少,且生产的防爆提升机噪音大,需装隔音墙,价格昂贵,占地空间大,维修困难。
本公司的矿用防爆变频提升机,应用了本公司的多项专利技术,使得设备结构简单、操作简单、安全可靠、维护方便;而且占用空间较小,便于运输、安装,特别适合大中型矿井作二级延伸、暗斜井或采区上下山提升设备使用。
采用PLC及新型变频控制系统,具有安全化、节能化、运算速度快、运行准确、高智能化。
随着科学技术的发展,矿用防爆变频提升机符合防爆提升设备将朝着安全化、节能化、自动化、智能化方向发展的要求。
4、总体设计
(一)技术路线
(二)总体设计
本公司在变频器的采购使用上,严格要求变频器生产厂商紧跟变频器行业发展动态,采用最新技术、最先进的电子元器件生产、供货,并按本公司针对煤机提升设备的特殊要求生产适用煤矿专用的变频器。
本公司在此高性能、自动化变频器的基础上与湖南科技大学合作开发出全数字双PLC变频调速电控系统,该系统构成“双线制”控制和各种安全保护。
一套作为主控PLC,完成提升控制系统功能;另一套作为数字监控器,完成数字监控系统功能。
两者互为备用,符合煤矿安全规程双线制的要求。
同时在全数字双PLC变频调速电控系统基础上开发与之配套的远程智能网络诊断信息平台,以专业化的技术平台为依托,通过因特网使客户能及时得到技术援助。
从而使制造企业从生产型制造向服务型制造转变,使得矿井提升设备的控制、诊断不再受地域的限制,能够及时地、有效地服务于煤矿企业,为他们的高效、安全生产保驾护航。
5、创新点
1)、采用整体盘式制动结构。
本产品采用整体式,包括一体化底座,底座前安装电机、减速器,底座后排安装卷筒及盘式制动器。
占用空间小,结构简单、紧凑,适宜井下等工作场所不宜过大的地方作二级延伸。
这样不仅不要挖掘一个大的工作场所,节约大量资金和时间,而且从安全方面考虑也比分体式的要安全可靠。
盘式制动器反应迅速、动作快。
闸瓦为耐磨材料制成,摩擦系数大,耐磨性好,制动保护功能齐全。
2)、成功应用了四象限矢量变频技术。
随着科学技术的发展,交流变频调速逐渐登上了工业传动调速方式的历史舞台。
采用四象限矢量变频技术后,当下放重物时,重力牵引电动机发电,电动机处于发电状态,电动机产生的能量通过变频器逆变侧的二极管回馈到直流母线,当电压超过一定值时,整流侧能量回馈控制部分启动,将直流逆变成交流,通过逆变电压相位和幅值,将势能转化为电能回馈到电网。
所以与一般电阻调速矿用提升绞车相比,平均节能30%左右,其经济效果和节能效果显著。
变频调速在调速范围、调速精度、控制灵活、工作效率、使用方便等方面都有很大的优点,这使变频调速成为最有发展前途的一种交流调速方式。
满足各种位势负载的调速要求,可就电机的再生能量转化为电能送回电网,达到最大限度的节能的目的。
3)、研发了绞车断电后一种新型自动采取不同制动方式的电控系统。
目前,随着煤矿安全事故的频繁发生,煤矿的安全问题越来越引起重视。
而目前所用的安全制动方式,由于在断电后电控系统不能自动检测绞车所处的地段,而只能采用单一的一级或二级制动方式,这样容易引起错误的制动方式而引发安全事故。
或者采用UPS不间断电源供电,虽然能保证断电后,PLC能正常起用电控系统,实施安全制动,但此系统费用昂贵,且电气原理复杂,维修难度大。
因此本公司针对该缺陷开发出了一种新型电控系统,解决了上述安全性能不高的电控系统,提供的一种价格便宜、维护容易,可在断电后能自动检测绞车所处位置而采取不同安全制动方式的电控系统。
其包括:
自动识别绞车所处地段的限位开关及相关的继电器,状态保存继电器及状态判断控制系统,时间控制电路及充放电电容系统。
与现有技术相比,具有如下效果:
通过限位开关和相关的继电器可靠、巧妙、简单的检测绞车停电后所处的具体地段及充放电电容的电能的供给,可实现绞车断电后采取不同的安全制动方式,解决了绞车在断电后只能采取单一的安全制动方式的重大安全隐患,其制动系统更全面、更及时、更准确、更安全,并且此实用新型绞车电控系统具有维护方便,简单实用的优点。
4)、研发了一种先进的变频器频率检测系统及该包含该检测系统的电气控制系统。
随着科学技术的不断发展,变频电气控制被应用到各个行业,煤矿生产也不例外。
现在电气控制越来越多地采用精度越来越高的变频器,其信号来源于PLCAD模块的输出信号,接收到信号后根据本身的设置做出相应的动作。
由于变频器的输出采用内部继电器,其电平检测采用FDT滞后检测值。
根据设置值到达设置点后应马上输出,但此时应按FDT电平检测值在延时FDT滞后检测值的设定值后才能输出;而且变频器的输出频率必须到达设定的频率值的幅值后才能做出输出。
因此,各个参数都需要设定,不能马虎,一个参数设置错误或不适当,将引起整个变频器不能正常工作,甚至出安全事故,而且变频器的输出与实际输出存在大小误差和时间上的滞后。
而本公司开发的变频器频率检测系统,是针对上述变频器频率输出与实际输出存在大小误差与时间滞后,提供的一种频率输出与设定值一致且无时间上滞后的检测系统。
本实用新型变频器频率检测系统,与现有技术相比,具有如下效果:
通过变频器频率的模拟量输出代替继电器的开关量的输出,解决了因变频器内部滞后检测值所带来的值大小的偏差,也解决了因变频器内部滞后检测值和频率到达检出幅值所存在的时间滞后问题。
采用变频器的模拟量输出变频器参数只需设置一个即可,解决了变频器的继电器的开关量变频器参数设置复杂的问题。
5)、开发了远程智能网络诊断信息平台。
现阶段,高科技、自动化技术在煤机行业的应用来势迅猛,煤矿企业的机电人员无法适应,不能排除与之相关的设备故障。
而生产企业派出专业技术人员为煤矿企业排除设备故障过程中,由于路途遥远无法及时有效的解决煤矿企业设备故障,从而延误煤矿生产进度。
为此本公司在智能化全数字双PLC变频调速电控系统的基础上开发与之配套的远程智能控制信息平台,以专业化的技术平台为依托,通过因特网使客户能及时得到技术援助。
从而使制造企业从生产型制造向服务型制造转变,使得矿井提升设备的控制、诊断不再受地域的限制,能够及时地、有效地服务于煤矿企业,为他们的高效、安全生产保驾护航。
6、发展潜力
本公司自主研发设计的矿用防爆变频提升绞车,是在国家大力推进煤矿机械自动化和“节能减排,低碳经济”政策背景下开发出来的,具有广阔的市场前景,这种局面的出现主要有三个原因,其一、随着国民经济的发展,各行各业对矿产品的需求量大增,促进矿山企业的发展,从而也带动了矿山设备需求量的增加。
其二、国家要求80年代前生产的产品大部分在3年内淘汰,使原本供需平衡的局面被打破。
其三,安全生产的要求更加大了防爆变频提升机械的市场需求量。
据调查和预测,现矿山提升设备年需求量将达到3500台以上,加上国家规定80年代前的大部分产品要在3年内淘汰,用户原有的提升设备淘汰后需补充估计为500台,一年矿山提升设备总需求量至少为4000台以上,总值约40亿元;其中防爆变频提升机2000台以上,总值约20亿元以上,而目前防爆变频提升设备没有专业生产厂家,行业产量仅为几个亿,缺口相当大,这为防爆变频提升设备的发展提供了广阔的市场空间。
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