今年年初，國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電氣與動(dòng)力工程學(xué)院譚國(guó)俊教授等參與完成的“礦山超大功率提升機(jī)全系列變頻智能控制技術(shù)與裝備”獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

升級(jí)勢(shì)在必行

我國(guó)礦山主要采用井工開(kāi)采方式，礦井井筒是礦山生產(chǎn)的咽喉，提升機(jī)擔(dān)負(fù)著礦井人員物資礦產(chǎn)品提升運(yùn)輸?shù)拇笮完P(guān)鍵機(jī)電裝備，提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)安全可靠性高、調(diào)速性能好、能耗低對(duì)礦山的安全生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有極其重要的意義。

過(guò)去我國(guó)大功率提升機(jī)變頻控制設(shè)備全部采購(gòu)國(guó)外產(chǎn)品，存在振動(dòng)大、諧波重、功率因素低、采購(gòu)及后期維護(hù)費(fèi)用高等問(wèn)題，為改變這種狀況，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)多年努力，研制開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，礦山超大功率提升機(jī)全系列變頻智能控制系統(tǒng)。設(shè)備性能超越國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，迫使國(guó)外產(chǎn)品大幅降價(jià)，降低礦山提升機(jī)控制系統(tǒng)采購(gòu)成本，振興和發(fā)展了民族工業(yè)，成果符合中國(guó)制造2025互聯(lián)網(wǎng)加的發(fā)展戰(zhàn)略。

產(chǎn)學(xué)研科技創(chuàng)新

礦井提升機(jī)是礦山生產(chǎn)的核心技術(shù)裝備，大功率、大載荷、自動(dòng)化、智能化是礦井提升設(shè)備的發(fā)展方向。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、中國(guó)平煤神馬能源化工集團(tuán)有限責(zé)任公司、開(kāi)灤（集團(tuán)）有限責(zé)任公司等7家單位針對(duì)國(guó)內(nèi)礦井提升設(shè)備電力驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)存在的功率小、效率低、振動(dòng)大、諧波重和自動(dòng)化水平低等問(wèn)題，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合研發(fā)了“礦山超大功率提升機(jī)全系列變頻智能控制技術(shù)與裝備”。

項(xiàng)目取得的主要?jiǎng)?chuàng)新研究成果：

1、提出了變頻驅(qū)動(dòng)的大功率同步電機(jī)、鼠籠電機(jī)、繞線(xiàn)電機(jī)模型預(yù)測(cè)、非線(xiàn)性控制等關(guān)鍵控制算法，提高了電機(jī)控制的動(dòng)、靜態(tài)性能，提升機(jī)全系列電機(jī)重載平穩(wěn)啟動(dòng)、寬范圍精確調(diào)速調(diào)整，控制精度、定位精度、噪聲和振動(dòng)抑制優(yōu)于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。

2、提出了整流器無(wú)網(wǎng)側(cè)電動(dòng)勢(shì)傳感器電網(wǎng)優(yōu)化接入，低開(kāi)關(guān)頻率整流器柔性啟動(dòng)、無(wú)損耗抑制諧波最優(yōu)控制等關(guān)鍵控制算法，解決了系統(tǒng)智能電網(wǎng)回饋和快速電器問(wèn)題，具有網(wǎng)側(cè)高功率因素、低諧波的優(yōu)良性能，消除了系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功沖擊，滿(mǎn)足綠色變頻要求。

3、提出了超大功率多電平變換器本體安全架構(gòu)，研究了變流器全局熱源均衡控制、疊層母線(xiàn)設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)和電氣閉鎖保護(hù)及單元化、模塊化功率增容方案，研制出中壓超大功率三電平高功率密度系列變頻器，并聯(lián)容量可達(dá)24MW。

4、提出了提升機(jī)容器懸停及鋼絲繩張力控制算法，解決了起停車(chē)的沖擊蠕動(dòng)、重載倒轉(zhuǎn)和鋼絲繩彈性變形引起的容器回彈等安全隱患。

5、研發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)的4M遠(yuǎn)程故障預(yù)測(cè)診斷系統(tǒng)，形成了一整套提升機(jī)控制系統(tǒng)安全保護(hù)及解決方案，為智能礦山和提升機(jī)無(wú)人化運(yùn)行提供了技術(shù)保障。

該項(xiàng)成果核心技術(shù)為自主研發(fā)，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，已獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利29件(含PCT專(zhuān)利3件)，獲軟件著作權(quán)10件，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，部分指標(biāo)處于國(guó)際領(lǐng)先。

推廣應(yīng)用，引領(lǐng)潮流

項(xiàng)目成果綜合技術(shù)水平，引領(lǐng)當(dāng)今礦山提升機(jī)控制領(lǐng)域發(fā)展潮流，成果為我國(guó)未來(lái)進(jìn)軍礦山的開(kāi)采提供重要技術(shù)儲(chǔ)備，大功率變頻智能控制技術(shù)可廣泛應(yīng)用于軋機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，艦船推進(jìn)、機(jī)車(chē)牽引，新能源發(fā)電、風(fēng)洞驅(qū)動(dòng)和國(guó)防領(lǐng)域，有助于提高工業(yè)和國(guó)防現(xiàn)代化水平，是“中國(guó)制造”在礦山大型機(jī)電裝備領(lǐng)域的典型代表。

該項(xiàng)成果已推廣應(yīng)用到河南、河北、山東、山西、寧夏、安徽、貴州、黑龍江等產(chǎn)煤大省的數(shù)十個(gè)礦區(qū)，裝備于數(shù)百臺(tái)提升機(jī)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。