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蓦然回首,已是灯火阑珊处 ——中矿传动中压大功率高性能变频器发展历程
2021-09-13
随着2019年中美贸易战的激烈展开,逐渐升级到金融战、科技战,为了限制中国在高科技领域的迅速发展,美国遂对华为等一些中国高科技企业进行封杀,于是出现了一批诸如高端半导体芯片等35个行业“卡脖子”现象。
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随着2019年中美贸易战的激烈展开,逐渐升级到金融战、科技战,为了限制中国在高科技领域的迅速发展,美国遂对华为等一些中国高科技企业进行封杀,于是出现了一批诸如高端半导体芯片等35个行业“卡脖子”现象。20199月2日李克强总理在主持召开的国家杰出青年科学基金工作座谈会上指出:“基础研究决定一个国家科技创新的深度和广度,‘卡脖子’问题根子在基础研究薄弱。”关键基础零部件元器件、关键基础材料、先进基础工艺及相应的产业技术基础等“四基”问题已经成为制约我国工业由大变强的关键,也是制约我国提高技术创新能力和全球竞争力的瓶颈所在。为了避免在国家发展过程中一直出现“卡脖子”问题,国家相关部门提出了关键部件“国产化替代”的号召,寄望于国内企业做大做强成为细分行业中的领导者,攻坚克难,超越自我,成为相关行业的隐形冠军。中矿传动就是这样一家企业,几十年如一日,埋头进行科技研发工作,不断地自我超越,其产品性能和稳定性已经与国外行业巨头比肩,成为了国内在中压大功率高性能变频器行业领军企业。

 

矿井提升机作为矿山建设中的咽喉设备,其在矿山生产经营中起到至关重要的作用。矿井提升机具有位势能负载,功率,控制精度高,运行平稳的基本要求,而要控制矿井提升机安全运行则需要矿山全数字调控电控系统的技术。在20世纪80到90年代,这种技术始终掌握在国际大企业手中。国内很少有企业能够参与其中,要想掌握这项技术,中压大功率变频器则是整个电控系统的关键部件。这种大功率变频器要求转矩输出大且响应快,控制过程复杂,调速范围宽,四象限运行,安全性和稳定性等特点。能满足此要求的,在当时只有国外的ABB和西门子。



一、初入行业,崭露头角

1986年,还在中国矿业大学读硕士的谭国俊就投入到了国家“七五”公关项目——全数字控制提升机。后来因为合作厂家倒闭,研发成果迟迟没能获得转化,直到1992年,平煤六矿“-236水平”钢缆皮带电控改造才真正实现产品技术转化。

1997年,由谭国俊主导的“全数字调速电控系统”,荣获“国家科技进步三等奖”。为加快科研成果转化,遂成立徐州中矿大传动与自动化有限公司(以下简称“中矿传动”),谭国俊亲任公司董事长。

中矿传动全数字调速电控系统,因其先进的控制性能,一下子成为了当时直流电机矿井提升机电力传动技术的先进代表,迅速得到了市场的认可,产品先后在永城陈四楼煤矿、城郊煤矿开始使用。

2000年,在一次矿井提升机控制系统大型招标会上,中矿传动依靠自身的技术优势和自产大功率变频器的成本优势,以260万元的价格一举中标。这让参与竞标的其他几家国外公司惊得目瞪口呆,他们直呼“不可能”!因为他们即使在几轮降价之后,价格还是高达700余万元。至此,中矿传动公司打破了国外品牌在此行业垄断地位,终结了他们攫取行业暴利的机会,一战成名,先后与30多个矿业集团签订了100多套电控系统产品。在矿井提升机控制系统行业,中国企业终于有了价格的话语权。



二、渐行渐深,艰难探索

进入新世纪后,市场上开始采用交流绕线提升机,但其控制系统仍然是使用60年代能耗型TKD电控系统,这种系统效率低,精度差,提升机停车定位靠机械刹车实现,可控度和安全性都存在问题;再加上交流电机的转矩与磁通、转子电流、转子功率因数相互耦合,互不独立,因此,难以实现交流电机的转子变频控制。

在当时,能解决此类问题的核心技术仍掌控在国外企业手里。如何通过自主研发,研制出中国人自己的转子交流调速变频器,中矿传动向新的目标发起了挑战。

经过无数次的尝试,克服了重重困难,谭国俊教授和他的团队仅是用于实验的IGBT元器件的价值数以千万元计。功夫不负有心人,具有完全自主知识产权的中点箝位三电平为主回路拓补结构矢量控制的中压大功率高性能变频器终于被成功研制出来。

2007年,新产品在邯郸矿业云驾岭矿成功投入运行。同年,该项技术被中国煤炭工业协会科技鉴定为国际领先技术,并在2008年获得煤炭工业科学技术一等奖。该技术发明专利获得第六届国际发明展览会金奖。经过100多个矿井提升机现场应用实践证明,该项技术产品功率因数达到0.9986,定位精度实现±1cm,节能20%以上,提效达30%以上。在煤矿领域产品品牌声名鹊起的同时,中矿传动也开始向非煤矿山提升领域进军。

2009年中矿传动凭借中压大功率变频器为基础的先进控制技术,再次荣获“国家科技进步二等奖”。


三、渐入佳境,终有收获

2010年10月24日,开滦集团钱家营矿-850水平中石门区域发生瓦斯动力现象,使得该矿由低瓦斯升级为高瓦斯矿井。客户急需1140V,功率为1000kW的防爆型四象限变频器,但国内没有此类产品生产,即便是国外企业也极少有兆瓦级的四象限防爆变频器产品。

客户的需求就是研发动力!井下防爆产品的要求苛刻程度是一般井上设备无法比拟的,但是,再难也要把产品研发出来!经过200多个日夜奋斗,中矿传动人终于在2013年3月将国内第一台中压大功率防爆变频器在开滦钱家营成功投入运营。

2014年11月,兆瓦级矿用提升机防爆三电平变频控制技术及成套设备通过中国煤炭工业协会鉴定为国际领先水平。

随着变频器制造技术的日益完善,中矿传动研发的各类大功率变频器产品也逐渐迎来了收获的季节。ACD系列三电平四象限中压大功率高性能变频器已经完成了产品的定型,成为了低速大转矩,高端变频器产品。

提升机悬停控制技术,不仅有效解决了矿井提升机溜坡距离大、稳定性差的问题,同时大大降低了零速条件下观测精度给系统带来的负面影响,使系统更加稳定,收敛速度更快,具备较好的速度控制及转矩响应性能。

电励磁同步电机双绕组方案提出,副井安全连续提升倍数翻一番

2017年中矿传动再次获得国家科技进步二等奖。


  

四、蓦然回首,灯火阑珊

中矿传动对中压变频器技术研发的步伐从未停止,对产品日趋臻善的渴望一直在路上。采用双绕组同步电机加并联控制技术将变频器的使用功率范围由大到更大再到超大!公司已完成定子电压3300VACD5000水冷并联型大功率高性能变频器,可实现额定输出功率24000kW,对11200kW双绕组电励磁同步提升机进行驱动控制。

2020年7月,中矿传动一举击败国外品牌公司,成功拿下中国黄金集团汇金沙岭金矿主副井矿井提升机控制系统的订单。该矿井主井提升高度为1547.5m,单钩重量为50t,是目前世界最深矿井之一。经过综合评定,该项目为超大功率超深矿井提升生机控制系统,目前属于世界第一!

蓦然回首,中矿传动从一家默默无闻的小企业,经过20多年的艰苦奋斗,艰难探索,终于在中压功率变频器市场独立鳌头,成为行业的翘楚。正是靠着“不畏困难,勇攀高峰”的企业精神,中矿传动攻克一个又一个技术难关,征服一个又一个科技高峰,心无旁骛,咬紧牙关,实现了技术的新突破,完成了企业的新跨越,同时也给国家在中压大功率行业带来了发展底气!

蓦然回首,身后已是灯火阑珊!遥望未来,前方仍是征途漫漫!中矿传动没有止步,而是又开始朝着下一个更高更远的目标奋进!



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