地面蓄電機車調(diào)速技術(shù)改造(共16頁)

1、PAGE PAGE 17附件(fjin)1 編號(bin ho)： 14040201 霍州煤電集團(jtun)有限責(zé)任公司技術(shù)進步獎申報書專業(yè)類別： 機 電項目名稱： 地面蓄電機車調(diào)速技術(shù)改造 項目起止時間： 2014年10月至2014年11月負責(zé)單位： 團柏煤礦機電科主要協(xié)作單位： 團柏煤礦運輸隊申請獎勵等級： 批準獎勵等級：申 請 單 位： 申請單位負責(zé)人：（蓋章） （蓋章）報出日期：2015年1月19日 技 術(shù) 中 心 制立項背景礦用電機車主要用于井下運輸大巷和地面的長距離對運輸，運輸對象為煤炭、矸石、材料、設(shè)備、人員，蓄電池式電機車主要用于高濃度的礦井中。 自從上世紀30年代我國從歐美

2、國家引入了有軌運輸方式，煤礦電機車就逐漸成為井下運輸和長距離運輸?shù)闹饕问健?團柏礦地面副井口至運料場所運行的蓄電機車調(diào)速方式為技術(shù)比較落后的串電阻調(diào)速，受地面諸如道岔多、行人多、車輛多等因素影響，電阻調(diào)速機車不能完全甩掉電阻進行全電壓運行，這種方法的最大缺點是：調(diào)速過程中串人的電阻要將電能變成熱能損失掉，很不經(jīng)濟；調(diào)速采用了分段切除電阻方式，這樣分段增加了電機兩端的電壓，于是機車的速度呈臺階式變化，調(diào)速不平滑、起步不穩(wěn)，易造成連接環(huán)的斷裂，長時間帶電阻運行增加了機車的故障率，影響工作效率和安全性。 直流斬波調(diào)速在歐洲于60年代末試制成產(chǎn)品，日本90年代初也開發(fā)出以大功率晶體管GTR為功率開關(guān)

3、的斬波調(diào)速器。 隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展和直流調(diào)速理論的更新，將直流斬波調(diào)速推向了實用階段。我國于90年代開始引進國外技術(shù)，采用IGBT功率模塊作斬波開關(guān)，使用PWM控制方法，試制成功了電機車直流斬波調(diào)速器。直流斬波調(diào)速與串電阻調(diào)速的同類電機車相比，節(jié)能達20以上，不僅調(diào)速平滑，而且電機車的爬坡能力也大大提高。 根據(jù)以上情況，決定對我礦井上運料所用的兩臺蓄電機車的調(diào)速方式由原來的串電阻調(diào)速改造為斬波調(diào)速。 詳細技術(shù)內(nèi)容總體思路我了相應(yīng)國家節(jié)能減排的仿真政策，改善團柏煤礦地面蓄電機車調(diào)速方式落后的狀況，特將IGBT斬波調(diào)速技術(shù)應(yīng)用我礦的蓄電機車，該技術(shù)的應(yīng)用可大大提高電機車的安全性、運行可靠性、延長

4、電機車使用壽命，節(jié)省能源減少，同時減輕維修工人的勞動強度和工作量。斬波調(diào)速器組成及工作原理蓄電池機車用調(diào)速器由外殼、司機控制器、斬波主機組成，斬波主機包括控制驅(qū)動盒、光電給定器、IGBT模塊（采用進口元器件）、DC/DC輔助開關(guān)電源模塊、濾波電容共五部分組成。IGBT是由場效應(yīng)晶體管與大功率晶體管相結(jié)合的全控功率開關(guān)元件，其開關(guān)頻率高，驅(qū)動功率小，當柵極施加+15V時，器件即導(dǎo)通，施加0或-15V時，器件即關(guān)斷。控制驅(qū)動盒為斬波調(diào)速器的核心部分，由波形發(fā)生器、脈寬調(diào)制器、給定跟隨器、過流放大器、脈沖漸寬電路組成，實現(xiàn)欠壓保護、過壓保護及IGBT的驅(qū)動等功能。 光電給定器通過調(diào)速手柄主軸凸輪聯(lián)動

5、，當調(diào)速手柄進入牽引位時，接通控制驅(qū)動盒24V工作電源，通過調(diào)節(jié)光電給定器操縱件角度變化，輸出04V給定電壓，實現(xiàn)機車無級調(diào)速功能。輔助開關(guān)電源模塊將輸入電壓轉(zhuǎn)換成24V直流電，為控制驅(qū)動盒等提供24V穩(wěn)定工作電源。實施步驟將原電阻控制器拆下，將新式調(diào)速箱固定在原控制器位置。接好調(diào)速箱外部連接線。接線按照防爆要求，相鄰導(dǎo)線間的爬電距離應(yīng)盡量大，所有接線端子做好標記。測量電機絕緣強度。直流電機定子、轉(zhuǎn)子與外殼絕緣需達到1兆歐。改裝調(diào)速箱。前后駕駛室調(diào)速箱改造方法相同。機車試運行，改裝后的機車建立專門的運行記錄。實施效果機電科聯(lián)合運輸隊于2014年10月10日起擬定改造方案，決定利用13年技能比武

6、購回的兩臺斬波調(diào)速器裝配到1#、2#串電阻調(diào)速蓄電機車上進行技術(shù)改造，于2014年10月25日裝車完畢，且試運行良好，并計劃在2015年初將地面其余四臺電阻調(diào)速蓄電機車全部進行改裝。主要創(chuàng)新點1、采用IGBT斬波調(diào)速方案的機車具有無級調(diào)速、啟動平穩(wěn)、啟動力矩大的特點，有效保護機車機械系統(tǒng)。2、原傳統(tǒng)的電阻調(diào)速是通過改變啟動電阻的阻值來調(diào)節(jié)電機電壓，調(diào)速過程中啟動電阻會大量發(fā)熱損耗大量電能；而IGBT斬波調(diào)速是通過改變IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷時間的比值調(diào)節(jié)電機平均電壓，調(diào)速過程中能量損耗極小。所以在同等工況下斬波調(diào)速機車比電阻調(diào)速機車節(jié)能30%以上。3、無弧通斷。正常操作下，所有觸頭皆為無弧通斷，大大

7、延長了接觸組觸頭的壽命。4、溫度保護。當IGBT功率原件溫度達到保護值時，保護單元動作，防止電子元器件燒壞。5、電流保護。當電機車過載運行或機械故障導(dǎo)致電流超過保護值時，電流保護動作，機車速度降低，防止電路損壞。6、給定可靠。采用光電電壓給定器，線性好，壽命長。四、應(yīng)用情況及措施 機電科聯(lián)合運輸隊于2014年10月10日起擬定改造方案，決定利用13年技能比武購回的兩臺斬波調(diào)速器裝配到1#、2#串電阻調(diào)速蓄電機車上進行技術(shù)改造，于2014年10月25日裝車完畢，且試運行良好，并計劃在2015年初將地面其余四臺電阻調(diào)速蓄電機車全部進行改裝。IGBT斬波調(diào)速控制器雖然優(yōu)點很多，但目前改造時還遇到一些

8、小問題：主副控制器電氣閉鎖裝置設(shè)計不合理，它采用調(diào)速手柄控制閉鎖觸頭，調(diào)速手柄不在0位后，觸頭閉合，這時操作主、副控制器可能發(fā)生故障。 采取措施：將閉鎖觸頭改到換向手柄的換向鼓上，只要換向主副控制器就有一面斷電，不能同時操作。我們的改裝車頭不能將控制器固定螺栓全部上齊，必須放在底板上，控制器外殼與門蓋在一個面上，使開門刮底。采取措施：在控制器下面加兩道筋，使門與車底留有間隙以方便開門檢修。通過兩個月的使用，員工對斬波調(diào)速機車逐步熟悉，使用中發(fā)現(xiàn)的一些問題也得到了及時的處理，斬波調(diào)速蓄電池機車的優(yōu)點正在逐步體現(xiàn)。這次改造取得了預(yù)期的效果，減少了運輸事故的發(fā)生，降低了設(shè)備成本，提高了經(jīng)濟效益。我相

9、信，隨著科技的發(fā)展，更多的新技術(shù)、新材料將投入的礦山生產(chǎn)中，員工也將得到更大安全保障。五、社會、經(jīng)濟效益 單位：萬元人民幣項目總投資額18回收期（年）0.3年欄目年份新增利潤新增稅收創(chuàng)收外匯（美元）節(jié)支總額2014年（11-12）月份1.92015年預(yù)計68.52累計各欄目的計算依據(jù)：(1)改造前后的月平均配件消耗對比。2014年11月一2014年12月改造機車與無改造機車月平均配件消耗對比見表l。通過實驗數(shù)據(jù)可以得出： 改造后，1臺機車年平均節(jié)約資金約為596萬元。單組電池充1次電，一般蓄電池機車僅運行11趟次，斬波調(diào)速機車可運行l(wèi)5趟次，可減少用電量36 ，原每臺電機車月耗電量平均為0.6

10、萬度，現(xiàn)每天電機車月耗電為0.38萬度，每臺每月節(jié)省0.22萬度，電費按075元kWh計算，每臺機車年節(jié)約電費2萬元。(2)改造前后蓄電池使用情況對比(表2)。根據(jù)運行記錄得知，使用斬波調(diào)速的機車，蓄電池的使用壽命比其他機車延長3個月(一般機車的蓄電池使用壽命平均為13個月，一組電池售價為15萬元)，則改裝1臺機車在蓄電池方面可以節(jié)約346萬元。名稱串電阻調(diào)速斬波調(diào)速數(shù)量單價金額數(shù)量單價金額控制器連接線2200400保險管81188觸頭2081608864連片151015051015滅弧罩1020200主極線圈22004001200200轉(zhuǎn)換開關(guān)520100閘瓦22004002200400大傘

11、齒輪112001200電解液1.2t430051600.6t43002580合計82583294（3）經(jīng)綜合計算，改造后，1臺機車年節(jié)能11.42萬元，6臺機車年節(jié)能68.52萬元。社會效益：事故維修率低，維修量減少。從2014年10月25日改裝運行以來，1#、2# 機車共計發(fā)生故障分別為2、3次，平均每臺發(fā)生事故1.5次月(同期其他電機車，平均每臺發(fā)生故障38次月)，與其他機車相比事故次數(shù)降低60 。設(shè)備安全得到提高，司控器實現(xiàn)無電流通斷，杜絕了司控器在操作中打火現(xiàn)象，保證了操作人員的安全。司控室有效空間增大，司機操作方便。制動性能得到提高，實現(xiàn)了軟啟動、加速平穩(wěn)。六、主要受獎人員情況表姓

12、名性別年齡職務(wù)、職稱工作單位參加本項目時間對本項目在技術(shù)上的貢獻情況本人簽名劉艷紅男礦長團柏礦2014項目總負責(zé)人楊榮耀男總工程師團柏礦2014年總體規(guī)劃、設(shè)計陳豐斌男33機電科長工程師機電科 2014.10 項目確立司鵬程男29機電科副科長助理工程師機電科 2014.10改造施工負責(zé)人廉 杰男機電科技術(shù)員助理工程師機電科 2014.10 參數(shù)計算、繪圖崔仁杰男機電科技術(shù)員技術(shù)員機電科 2014.10節(jié)能計算秦亮男機電科技術(shù)員技術(shù)員機電科 2014.10資料整理于 朝男機電科技術(shù)員技術(shù)員機電科 2014.10資料整理說 明填報受獎人員時，要根據(jù)對本項目的貢獻大小按順序依次填寫附件目錄（證明材料

13、）推薦單位主管領(lǐng)導(dǎo)意見（蓋章） 年 月 日評審意見評審組長： 年 月 日技術(shù)委員會意見年 月 日霍州煤電集團(jtun)有限責(zé)任公司技術(shù)進步獎申報書填寫說明1、專業(yè)(zhuny)類別：指開采、機電、通風(fēng)安全(nqun)、選煤、礦(土)建、地質(zhì)、信息化、醫(yī)療衛(wèi)生、綜合等。2、項目起止(q zh)時間：起始時間指立項、任務(wù)下達、合同簽署等形式開始研制日期；完成時間指項目整體通過驗收、鑒定或正式投產(chǎn)日期。3、立項背景：應(yīng)簡明扼要地概述立項時國內(nèi)外相關(guān)科學(xué)技術(shù)狀況、主要技術(shù)經(jīng)濟指標、尚待解決的問題及立項目的。4、詳細技術(shù)內(nèi)容：是評價該項目是否符合授獎條件的主要依據(jù)，因此，凡涉及該項目技術(shù)實質(zhì)內(nèi)容的說明

14、、論證及實驗結(jié)果等，均應(yīng)直接敘述，不得采取見*附件的表達形式，必要的圖示須就近插入相應(yīng)的正文中。應(yīng)對推薦項目的總體思路、技術(shù)方案、實施效果等進行全面闡述。（1）總體思路。應(yīng)簡要闡述針對立項目的，利用什么新思想、新技術(shù)、新方法，來解決什么樣的技術(shù)問題，創(chuàng)造出什么樣的新成果。（2）技術(shù)方案。應(yīng)詳細闡述具體技術(shù)方案和實施步驟，應(yīng)用了哪些理論、技術(shù)和方法，在技術(shù)開發(fā)、推廣及產(chǎn)業(yè)化過程中，攻克了哪些關(guān)鍵技術(shù)，在技術(shù)上有哪些創(chuàng)新，取得了哪些創(chuàng)新成果。（3）實施效果。應(yīng)簡要闡述該項技術(shù)的轉(zhuǎn)化程度，應(yīng)用范圍及推廣情況。5、主要技術(shù)創(chuàng)新點：是推薦項目和推薦書的核心部分，也是審查項目、處理異議的關(guān)鍵依據(jù)。技術(shù)創(chuàng)新

15、點包括在技術(shù)思路、關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)集成及方法、措施、觀點等方面的創(chuàng)新，是項目詳細技術(shù)內(nèi)容在創(chuàng)新性方面的歸納與提煉，應(yīng)簡明、扼要地闡述。6、應(yīng)用情況及措施：應(yīng)就推薦項目的生產(chǎn)、應(yīng)用、推廣情況及預(yù)期應(yīng)用前景等進行闡述。詳細說明項目的實施時間、實施地點、實施效果、遇到問題及所采取的措施。7、經(jīng)濟效益指項目申報單位生產(chǎn)或應(yīng)用該項目后取得的直接新增效益，以申報單位財務(wù)部門核準的數(shù)額為基本依據(jù)，欄中填寫的數(shù)字應(yīng)與附件中提供的經(jīng)濟效益證明數(shù)據(jù)相符。只填寫已取得的新增直接效益。各欄目(ln m)的計算依據(jù)應(yīng)就生產(chǎn)或應(yīng)用該項目后產(chǎn)生的直接累計凈增效益以及提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率等方面做出簡要說明，并具體列出本

16、表所填各項效益額的計算(j sun)方法和計算依據(jù)。8、社會效益社會效益指推薦項目在推動科學(xué)技術(shù)進步，保護自然資源或生態(tài)環(huán)境(shn ti hun jn)，保障國家和社會安全，改善人民物質(zhì)文化生活與健康水平及推動我省轉(zhuǎn)型跨越等方面所起的作用。附件(fjin)2項 目 簡 介項 目 名 稱 地面(dmin)蓄電機車調(diào)速技術(shù)改造年 度 2014年主要完成(wn chng)單位 團柏礦機電科主要參加人員 陳豐斌 司鵬程 廉杰 于朝 秦亮 崔仁杰簡 介一、立項背景；團柏礦地面副井口至運料場所運行的蓄電機車調(diào)速方式為技術(shù)比較落后的串電阻調(diào)速，這種方法的最大缺點是：能耗較大、調(diào)速不平滑、起步不穩(wěn)，易造成連

17、接環(huán)的斷裂，長時間帶電阻運行增加了機車的故障率，影響工作效率和安全性。我國于90年代開始引進國外技術(shù)，采用IGBT功率模塊作斬波開關(guān)，使用PWM控制方法，試制成功了電機車直流斬波調(diào)速器。直流斬波調(diào)速與串電阻調(diào)速的同類電機車相比，節(jié)能達20以上，不僅調(diào)速平滑，而且電機車的爬坡能力也大大提高。根據(jù)以上情況，決定對我礦井上運料所用的兩臺蓄電機車的調(diào)速方式由原來的串電阻調(diào)速改造為斬波調(diào)速。二、項目研究的主要內(nèi)容；蓄電機車調(diào)速方式改造主要是對原有的串電阻調(diào)速控制器進行拆除，再將新式IGBT斬波調(diào)速箱與蓄電機車進行匹配，并按照防爆要求進行連線。改裝完成后對電機車進行試運行，根據(jù)實際運行情況進行調(diào)試，并將實

18、際情況進行記錄。三、解決的關(guān)鍵問題及創(chuàng)新點；采用IGBT斬波調(diào)速方案的機車具有(jyu)無級調(diào)速、啟動平穩(wěn)、啟動力矩大的特點，有效保護機車機械系統(tǒng)。原傳統(tǒng)的電阻調(diào)速過程中啟動電阻會大量發(fā)熱損耗大量電能(dinnng)；而IGBT斬波調(diào)速在同等工況下斬波調(diào)速機車比電阻調(diào)速機車節(jié)能30%以上；正常(zhngchng)操作下，所有觸頭皆為無弧通斷，大大延長了接觸組觸頭的壽命；當IGBT功率原件溫度達到保護值時，保護單元動作，防止電子元器件燒壞；當電機車過載運行或機械故障導(dǎo)致電流超過保護值時，電流保護動作，機車速度降低，防止電路損壞。四、社會經(jīng)濟效益；經(jīng)濟效益：經(jīng)綜合計算，改造后，1臺機車年節(jié)能11.

19、42萬元，6臺機車年節(jié)能68.52萬元。社會效益：1、事故維修率低，改裝后的機車與其他機車相比事故次數(shù)降低60 。2、設(shè)備安全得到提高，司控器實現(xiàn)無電流通斷，杜絕了司控器在操作中打火現(xiàn)象，保證了操作人員的安全。3、司控室有效空間增大，司機操作方便。4、制動性能得到提高，實現(xiàn)了軟啟動、加速平穩(wěn)。五、應(yīng)用效果及推廣前景。團柏礦地面用1#、2#串電阻調(diào)速蓄電機車上于2014年10月25日裝車完畢后運行良好，在11月、12月兩個月內(nèi)為團柏礦節(jié)約資金1.9萬元。計劃在2015年初將地面其余四臺電阻調(diào)速蓄電機車全部進行改裝，改裝后的六臺蓄電機車預(yù)計每年將節(jié)約資金68.52萬元。附件(fjin)4證明(zhngmng)材料項目名稱：地面蓄電機車調(diào)速方式(fngsh)改造應(yīng)用單位：團柏煤礦運輸隊通訊地址：團柏煤礦機電科聯(lián)系人及聯(lián)系電話：陳豐斌用單位起止時間：2014年10月2014年11月應(yīng)用情況、效果及效益：團柏礦地面用1#、2#串電阻調(diào)速蓄電機車上于2014年10月25日裝車完畢后運行良好，節(jié)能優(yōu)勢明顯，操作方便，且安全性大大提高。社會效益：改裝后的機車與其他機車相比事故次數(shù)降低60，