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中礦傳動(dòng)技術(shù)交流
媒體報(bào)道
2021年第24期
2021年9月27日發(fā)布
驀然回首,已是燈火闌珊處
——中礦傳動(dòng)中壓大功率高性能變頻器發(fā)展歷程
稿件來(lái)源:《金屬礦山》編輯部
二十五年前,懷揣一顆科技報(bào)國(guó)的拳拳之心,與一群志同道合者攻克了全數(shù)字控制直流調(diào)速技術(shù)的難關(guān),并廣泛推廣應(yīng)用于礦山企業(yè)。從1997年組建中國(guó)礦業(yè)大學(xué)傳動(dòng)控制設(shè)備廠開(kāi)始,到現(xiàn)在中礦傳動(dòng)產(chǎn)品與技術(shù)獲得業(yè)界的廣泛認(rèn)可和支持,先后三次獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng),這一路走來(lái)的每一步,都充滿(mǎn)科技研發(fā)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)征程中的艱辛,同時(shí)也帶來(lái)了技術(shù)突破后的欣慰與歡樂(lè)!
科學(xué)研究無(wú)止境,科技報(bào)國(guó)也一直在路上。堅(jiān)持自主創(chuàng)新,開(kāi)發(fā)高性能、高可靠性、智能化的電力電子裝備及電力傳動(dòng)控制系統(tǒng),打造民族精品,服務(wù)社會(huì)、奉獻(xiàn)國(guó)家,是我們始終堅(jiān)持的奮斗目標(biāo)。
我也始終堅(jiān)信,在國(guó)家大力支持民族產(chǎn)業(yè)、支持“國(guó)產(chǎn)化”的背景下,在用戶(hù)及朋友們的信任與支持下,堅(jiān)持自主創(chuàng)新的中礦傳動(dòng)人,一定會(huì)為用戶(hù)企業(yè)提供更加優(yōu)質(zhì)、高效、安全的產(chǎn)品,與大家一起走的更高、更遠(yuǎn),為國(guó)、為民做出更輝煌成績(jī)!
——摘自中礦傳動(dòng)《企業(yè)畫(huà)冊(cè)》
隨著2019年中美貿(mào)易戰(zhàn)的激烈展開(kāi),逐漸升級(jí)到金融戰(zhàn)、科技戰(zhàn),為了限制中國(guó)在高科技領(lǐng)域的迅速發(fā)展,美國(guó)遂對(duì)華為等一些中國(guó)高科技企業(yè)進(jìn)行封殺,于是出現(xiàn)了一批諸如高端半導(dǎo)體芯片等35個(gè)行業(yè)“卡脖子”現(xiàn)象。2019年9月2日李克強(qiáng)總理在主持召開(kāi)的國(guó)家杰出青年科學(xué)基金工作座談會(huì)上指出:“基礎(chǔ)研究決定一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新的深度和廣度,‘卡脖子’問(wèn)題根子在基礎(chǔ)研究薄弱?!标P(guān)鍵基礎(chǔ)零部件元器件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料、先進(jìn)基礎(chǔ)工藝及相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)等“四基”問(wèn)題已經(jīng)成為制約我國(guó)工業(yè)由大變強(qiáng)的關(guān)鍵,也是制約我國(guó)提高技術(shù)創(chuàng)新能力和全球競(jìng)爭(zhēng)力的瓶頸所在。為了避免在國(guó)家發(fā)展過(guò)程中一直出現(xiàn)“卡脖子”問(wèn)題,國(guó)家相關(guān)部門(mén)提出了關(guān)鍵部件“國(guó)產(chǎn)化替代”的號(hào)召,寄望于國(guó)內(nèi)企業(yè)做大做強(qiáng)成為細(xì)分行業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)者,攻堅(jiān)克難,超越自我,成為相關(guān)行業(yè)的隱形冠軍。中礦傳動(dòng)就是這樣一家企業(yè),幾十年如一日,埋頭進(jìn)行科技研發(fā)工作,不斷地自我超越,其產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性已經(jīng)與國(guó)外行業(yè)巨頭比肩,成為了國(guó)內(nèi)在中壓大功率高性能變頻器行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)。
礦井提升機(jī)作為礦山建設(shè)中的咽喉設(shè)備,其在礦山生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中起到至關(guān)重要的作用。礦井提升機(jī)具有位勢(shì)能負(fù)載,功率大,控制精度高,運(yùn)行平穩(wěn)的基本要求,而要控制礦井提升機(jī)安全運(yùn)行則需要礦山全數(shù)字調(diào)控電控系統(tǒng)的技術(shù)。在20世紀(jì)80到90年代,這種技術(shù)始終掌握在國(guó)際大企業(yè)手中。國(guó)內(nèi)很少有企業(yè)能夠參與其中,要想掌握這項(xiàng)技術(shù),中壓大功率變頻器則是整個(gè)電控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。這種大功率變頻器要求轉(zhuǎn)矩輸出大且響應(yīng)快,控制過(guò)程復(fù)雜,調(diào)速范圍寬,四象限運(yùn)行,安全性和穩(wěn)定性等特點(diǎn)。能滿(mǎn)足此要求的,在當(dāng)時(shí)只有國(guó)外的ABB和西門(mén)子。
初入行業(yè),嶄露頭角
1986年,還在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)讀碩士的譚國(guó)俊就投入到了國(guó)家“七五”公關(guān)項(xiàng)目——全數(shù)字控制提升機(jī)。后來(lái)因?yàn)楹献鲝S家倒閉,研發(fā)成果遲遲沒(méi)能獲得轉(zhuǎn)化,直到1992年,平煤六礦“-236水平”鋼纜皮帶電控改造才真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)轉(zhuǎn)化。
1997年,由譚國(guó)俊主導(dǎo)的“全數(shù)字調(diào)速電控系統(tǒng)”,榮獲“國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)”。為加快科研成果轉(zhuǎn)化,遂成立徐州中礦大傳動(dòng)與自動(dòng)化有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中礦傳動(dòng)”),譚國(guó)俊親自掌舵。。
中礦傳動(dòng)全數(shù)字調(diào)速電控系統(tǒng),因其先進(jìn)的控制性能,一下子成為了當(dāng)時(shí)直流電機(jī)礦井提升機(jī)電力傳動(dòng)技術(shù)的先進(jìn)代表,迅速得到了市場(chǎng)的認(rèn)可,產(chǎn)品先后在永城陳四樓煤礦、城郊煤礦開(kāi)始使用。
2000年,在一次礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)大型招標(biāo)會(huì)上,中礦傳動(dòng)依靠自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和自產(chǎn)大功率變頻器的成本優(yōu)勢(shì),以260萬(wàn)元的價(jià)格一舉中標(biāo)。這讓參與競(jìng)標(biāo)的其他幾家國(guó)外公司驚得目瞪口呆,他們直呼“不可能”!因?yàn)樗麄兗词乖趲纵喗祪r(jià)之后,價(jià)格還是高達(dá)700余萬(wàn)元。至此,中礦傳動(dòng)公司打破了國(guó)外品牌在此行業(yè)壟斷地位,終結(jié)了他們攫取行業(yè)暴利的機(jī)會(huì),一戰(zhàn)成名,先后與30多個(gè)礦業(yè)集團(tuán)簽訂了100多套電控系統(tǒng)產(chǎn)品。在礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)行業(yè),中國(guó)企業(yè)終于有了價(jià)格的話(huà)語(yǔ)權(quán)。
漸行漸深,艱難探索
進(jìn)入新世紀(jì)后,市場(chǎng)上開(kāi)始采用交流繞線(xiàn)提升機(jī),但其控制系統(tǒng)仍然是使用60年代的能耗型TKD電控系統(tǒng),這種系統(tǒng)效率低,精度差,提升機(jī)停車(chē)定位靠機(jī)械剎車(chē)實(shí)現(xiàn),可控度和安全性都存在問(wèn)題;再加上交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與磁通、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子功率因數(shù)相互耦合,互不獨(dú)立,因此,難以實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子變頻控制。
在當(dāng)時(shí),能解決此類(lèi)問(wèn)題的核心技術(shù)仍掌控在國(guó)外企業(yè)手里。如何通過(guò)自主研發(fā),研制出中國(guó)人自己的轉(zhuǎn)子交流調(diào)速變頻器,中礦傳動(dòng)向新的目標(biāo)發(fā)起了挑戰(zhàn)。
經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的嘗試,克服了重重困難,譚國(guó)俊教授和他的團(tuán)隊(duì)僅用作實(shí)驗(yàn)的IGBT元器件的價(jià)值數(shù)以千萬(wàn)元計(jì)。功夫不負(fù)有心人,具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中點(diǎn)箝位三電平為主回路拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)矢量控制的中壓大功率高性能變頻器終于被成功研制出來(lái)。
2007年,新產(chǎn)品在邯鄲礦業(yè)云駕嶺礦成功投入運(yùn)行。同年,該項(xiàng)技術(shù)被中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科技鑒定為國(guó)際領(lǐng)先技術(shù),并在2008年獲得煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。該技術(shù)發(fā)明專(zhuān)利獲得第六屆國(guó)際發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng)。經(jīng)過(guò)100多個(gè)礦井提升機(jī)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐證明,該項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)品功率因數(shù)達(dá)到0.9986,定位精度實(shí)現(xiàn)±1cm,節(jié)能20%以上,提效達(dá)30%以上。在煤礦領(lǐng)域產(chǎn)品品牌聲名鵲起的同時(shí),中礦傳動(dòng)也開(kāi)始向非煤礦山提升領(lǐng)域進(jìn)軍。
2009年中礦傳動(dòng)憑借中壓大功率變頻器為基礎(chǔ)的先進(jìn)控制技術(shù),再次榮獲“國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)”。
漸入佳境,終有收獲
2010年10月24日,開(kāi)灤集團(tuán)錢(qián)家營(yíng)礦-850水平中石門(mén)區(qū)域發(fā)生瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象,使得該礦由低瓦斯升級(jí)為高瓦斯礦井??蛻?hù)急需1140V,功率為1000kW的防爆型四象限變頻器,但國(guó)內(nèi)沒(méi)有此類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn),即便是國(guó)外企業(yè)也極少有兆瓦級(jí)的四象限防爆變頻器產(chǎn)品。
客戶(hù)的需求就是研發(fā)動(dòng)力!井下防爆產(chǎn)品的要求苛刻程度是一般井上設(shè)備無(wú)法比擬的,但是,再難也要把產(chǎn)品研發(fā)出來(lái)!經(jīng)過(guò)200多個(gè)日夜奮斗,中礦傳動(dòng)人終于在2013年3月將國(guó)內(nèi)第一臺(tái)中壓大功率防爆變頻器在開(kāi)灤錢(qián)家營(yíng)成功投入運(yùn)營(yíng)。
2014年11月,兆瓦級(jí)礦用提升機(jī)防爆三電平變頻控制技術(shù)及成套設(shè)備通過(guò)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)鑒定為國(guó)際領(lǐng)先水平。
隨著變頻器制造技術(shù)的日益完善,中礦傳動(dòng)研發(fā)的各類(lèi)大功率變頻器產(chǎn)品也逐漸迎來(lái)了收獲的季節(jié)。ACD系列三電平四象限中壓大功率高性能變頻器已經(jīng)完成了產(chǎn)品的定型,成為了低速大轉(zhuǎn)矩,高端變頻器產(chǎn)品。
提升機(jī)懸??刂萍夹g(shù),不僅有效解決了礦井提升機(jī)溜坡距離大、穩(wěn)定性差的問(wèn)題,同時(shí)大大降低了零速條件下觀測(cè)精度給系統(tǒng)帶來(lái)的負(fù)面影響,使系統(tǒng)更加穩(wěn)定,收斂速度更快,具備較好的速度控制及轉(zhuǎn)矩響應(yīng)性能。
電勵(lì)磁同步電機(jī)雙繞組方案提出,副井安全連續(xù)提升倍數(shù)翻一番。
2017年中礦傳動(dòng)再次獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
驀然回首,燈火闌珊
中礦傳動(dòng)對(duì)中壓變頻器技術(shù)研發(fā)的步伐從未停止,對(duì)產(chǎn)品日趨臻善的渴望一直在路上。采用雙繞組同步電機(jī)加并聯(lián)控制技術(shù)將變頻器的使用功率范圍由大到更大再到超大!公司已完成定子電壓3300VACD5000水冷并聯(lián)型大功率高性能變頻器,可實(shí)現(xiàn)額定輸出功率24000kW,對(duì)11200kW雙繞組電勵(lì)磁同步提升機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。
2020年7月,中礦傳動(dòng)一舉擊敗國(guó)外品牌公司,成功拿下中國(guó)黃金集團(tuán)匯金沙嶺金礦主副井礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)的訂單。該礦井主井提升高度為1547.5m,單鉤重量為50t,是目前世界最深礦井之一。經(jīng)過(guò)綜合評(píng)定,該項(xiàng)目為超大功率超深礦井提升機(jī)控制系統(tǒng),目前屬于世界第一!
驀然回首,中礦傳動(dòng)從一家默默無(wú)聞的小企業(yè),經(jīng)過(guò)20多年的艱苦奮斗,艱難探索,終于在中壓功率變頻器市場(chǎng)獨(dú)立鰲頭,成為行業(yè)的翹楚。正是靠著“不畏困難,勇攀高峰”的企業(yè)精神,中礦傳動(dòng)攻克一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難關(guān),征服一個(gè)又一個(gè)科技高峰,心無(wú)旁騖,咬緊牙關(guān),實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的新突破,完成了企業(yè)的新跨越,同時(shí)也給國(guó)家在中壓大功率行業(yè)帶來(lái)了發(fā)展底氣!
驀然回首,身后已是燈火闌珊!遙望未來(lái),前方仍是征途漫漫!中礦傳動(dòng)沒(méi)有止步,而是又開(kāi)始朝著下一個(gè)更高更遠(yuǎn)的目標(biāo)奮進(jìn)!
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《驀然回首,已是燈火闌珊處》(2021年9月13日《金屬礦山》)
(本稿件由中礦傳動(dòng)市場(chǎng)部整理編輯,經(jīng)中礦傳動(dòng)技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)審核授權(quán)發(fā)布?。?/span>
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