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深圳市英威騰電氣股份有限公司

為了不讓交通因素制約經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近幾十年來(lái)，在國(guó)家和各地方政府的大力投資下，我國(guó)道路的發(fā)展日新月異，各地道路通車?yán)锍虒覄?chuàng)新高，尤其包括高速公路、長(zhǎng)大橋梁和公路隧道等公路基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展更是舉世矚目。

在修筑工程中，最為復(fù)雜與困難的情況之一就是山區(qū)隧道工程。公路隧道往往穿越崇山峻嶺、地形陡峻、植被茂密，施工方案技術(shù)難度極大，同時(shí)需要防范生態(tài)破壞，預(yù)防可能造成高風(fēng)險(xiǎn)的人員傷亡。

斜井提升機(jī)是礦井提升機(jī)的一種,主要應(yīng)用在中小型礦井的副斜井、軌道暗斜井和軌道上下山的提升運(yùn)輸上。在隧道挖掘生產(chǎn)中，斜井提升機(jī)起著非常重要的作用，直接影響隧道挖掘生產(chǎn)的效率及安全，不僅承擔(dān)著運(yùn)送人員及其它物料的作用，還經(jīng)常被用來(lái)接送上下班的工人，因此提升機(jī)的舒適性、安全性就顯得尤為重要。

1　項(xiàng)目背景

寶雞至坪坎高速公路是陜西省“十三五”在建高速公路中規(guī)模最大、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)最高、施工難度最大的項(xiàng)目。項(xiàng)目全長(zhǎng)73.238公里，概算投資129億元，建設(shè)工期6年。全線采用六車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度每小時(shí)80公里，項(xiàng)目主線橋梁52座共計(jì)20652米，隧道16處共計(jì)32026米，橋隧比例達(dá)71.9％，其中全長(zhǎng)15.56公里的秦嶺天臺(tái)山特長(zhǎng)隧道建設(shè)規(guī)模世界第一。

由于橋隧比例高、便道修建難度大、施工場(chǎng)地及橋梁預(yù)制場(chǎng)地狹小，此次建設(shè)施工組織極其困難。同時(shí)，路線經(jīng)過(guò)嘉陵江源頭、清姜河，穿越天臺(tái)山國(guó)家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)，環(huán)保、生態(tài)防護(hù)要求比較高。

2　項(xiàng)目實(shí)施

針對(duì)此次天臺(tái)山隧道挖掘工程的復(fù)雜情況與困難程度，英威騰提出了全新的隧道斜井提升方案，系統(tǒng)由英威騰四象限高壓變頻器+三電平中壓變頻器以及控制系統(tǒng)組成，應(yīng)用方式為四象限高壓變頻拖動(dòng)+中壓變頻低頻備用拖動(dòng)（備用）。

其中，英威騰高壓四象限變頻器采用矢量控制，可能量回饋運(yùn)行，采用速度閉環(huán)與電流閉環(huán)控制，使得轉(zhuǎn)矩控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)迅速，從而獲得良好的調(diào)速性能。該控制系統(tǒng)節(jié)電效果良好，提高了電網(wǎng)容量資源利用率。同時(shí)，三電平中壓變頻器拖動(dòng)系統(tǒng)，采用三電平結(jié)構(gòu)，輸入諧波含量低。低頻系統(tǒng)作為備用，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，效果良好。

相比之前使用兩象限變頻器的斜井提升方案，英威騰此次提供的高壓矢量四象限變頻拖動(dòng)+中壓變頻低頻備用拖動(dòng)方案具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

（1）相比普通的兩象限變頻器更節(jié)能

英威騰Goodrive5000四象限變頻器采用了IGBT模塊作為整流裝置，實(shí)現(xiàn)了能量的雙向流通，在不需要外加任何裝置的情況下，可以把再生能量回饋到電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能運(yùn)行效果。

（2）減少電網(wǎng)側(cè)諧波電流，滿載時(shí)功率因數(shù)接近1

普通變頻器由于采用二極管整流方式，會(huì)產(chǎn)生比重很大的諧波成分，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，干擾其它設(shè)備的正常工作，甚至?xí)鹌渌O(shè)備的損壞，而Goodrive5000系列高壓四象限矢量變頻器采用IGBT模塊作為整流裝置，用高速度、高運(yùn)算能力的DSP產(chǎn)生PWM控制脈沖，可以調(diào)整功率因數(shù)，消除對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，讓變頻器真正成為“綠色產(chǎn)品”。

（3）采用三電平結(jié)構(gòu)，輸入諧波含量低，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)

Goodrive3000系列中壓三電平變頻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，與兩電平相比，用同樣電壓等級(jí)，器件可以實(shí)現(xiàn)2倍的電壓輸出，輸出du/dt減小一半，相電壓輸出電平數(shù)增加，輸出諧波減小，避免用戶引功率因數(shù)以及諧波含量超標(biāo)造成的罰款；可降低電機(jī)的共模電壓和對(duì)電網(wǎng)的共模干擾；同時(shí)傳輸能力強(qiáng)，無(wú)需考慮負(fù)載電機(jī)位置，減少用戶工程成本。

3　項(xiàng)目分析

本次天臺(tái)山隧道工程中采用的英威騰四象限高壓變頻拖動(dòng)+中壓變頻低頻備用拖動(dòng)的方案，既滿足了對(duì)提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率以及能量管理的合理處理，又滿足了提升系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋估算，初步運(yùn)行節(jié)能效果約在15%~20%。

同時(shí)，傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)速過(guò)程中消耗大量的轉(zhuǎn)差功率、速度越低消耗的轉(zhuǎn)差功率越大的問(wèn)題，使用英威騰四象限變頻調(diào)速方案后，可以完全避免，是一種不耗能的高效的調(diào)速方式，節(jié)能十分顯著，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。另外，該提升機(jī)采用英威騰高壓-中壓低頻拖動(dòng)雙系統(tǒng)后，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性得到大大的提高，減少了運(yùn)行故障和停工工時(shí)，節(jié)省了人力和物力，提高了物資使用效率。

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年1月刊