今年年初，國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，由中國礦業(yè)大學(xué)電氣與動力工程學(xué)院譚國俊教授等參與完成的“礦山超大功率提升機全系列變頻智能控制技術(shù)與裝備”獲國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎。

升級勢在必行

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

過去我國大功率提升機變頻控制設(shè)備全部采購國外產(chǎn)品，存在振動大、諧波重、功率因素低、采購及后期維護費用高等問題，為改變這種狀況，項目團隊歷經(jīng)多年努力，研制開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的，礦山超大功率提升機全系列變頻智能控制系統(tǒng)。設(shè)備性能超越國外同類產(chǎn)品，迫使國外產(chǎn)品大幅降價，降低礦山提升機控制系統(tǒng)采購成本，振興和發(fā)展了民族工業(yè)，成果符合中國制造2025互聯(lián)網(wǎng)加的發(fā)展戰(zhàn)略。

產(chǎn)學(xué)研科技創(chuàng)新

礦井提升機是礦山生產(chǎn)的核心技術(shù)裝備，大功率、大載荷、自動化、智能化是礦井提升設(shè)備的發(fā)展方向。中國礦業(yè)大學(xué)、中國平煤神馬能源化工集團有限責(zé)任公司、開灤（集團）有限責(zé)任公司等7家單位針對國內(nèi)礦井提升設(shè)備電力驅(qū)動和控制系統(tǒng)存在的功率小、效率低、振動大、諧波重和自動化水平低等問題，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合研發(fā)了“礦山超大功率提升機全系列變頻智能控制技術(shù)與裝備”。

項目取得的主要創(chuàng)新研究成果：

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

2、提出了整流器無網(wǎng)側(cè)電動勢傳感器電網(wǎng)優(yōu)化接入，低開關(guān)頻率整流器柔性啟動、無損耗抑制諧波最優(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)對電網(wǎng)的無功沖擊，滿足綠色變頻要求。

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、疊層母線設(shè)計、電磁兼容設(shè)計和電氣閉鎖保護及單元化、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24MW。

4、提出了提升機容器懸停及鋼絲繩張力控制算法，解決了起停車的沖擊蠕動、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)測診斷系統(tǒng)，形成了一整套提升機控制系統(tǒng)安全保護及解決方案，為智能礦山和提升機無人化運行提供了技術(shù)保障。

該項成果核心技術(shù)為自主研發(fā)，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，已獲得國家發(fā)明專利29件(含PCT專利3件)，獲軟件著作權(quán)10件，各項技術(shù)指標(biāo)均達到國際先進水平，部分指標(biāo)處于國際領(lǐng)先。

推廣應(yīng)用，引領(lǐng)潮流

項目成果綜合技術(shù)水平，引領(lǐng)當(dāng)今礦山提升機控制領(lǐng)域發(fā)展潮流，成果為我國未來進軍礦山的開采提供重要技術(shù)儲備，大功率變頻智能控制技術(shù)可廣泛應(yīng)用于軋機轉(zhuǎn)動，艦船推進、機車牽引，新能源發(fā)電、風(fēng)洞驅(qū)動和國防領(lǐng)域，有助于提高工業(yè)和國防現(xiàn)代化水平，是“中國制造”在礦山大型機電裝備領(lǐng)域的典型代表。

該項成果已推廣應(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)十個礦區(qū)，裝備于數(shù)百臺提升機，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。