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看“天下第一隧”如何擁有安全舒適的“大肚量”

看“天下第一隧”如何擁有安全舒適的“大肚量”

2017/8/21 17:19:32

“要致富先修路”,猶記得當年,大村小村、大街小巷都掛著紅色的大橫幅,粉刷著白底黑字的大標語。那時候,很多偏僻的山區(qū)交通基本靠走,通訊基本靠吼。

為了不讓交通因素制約經濟的發(fā)展,近幾十年來,在國家和各地方政府的大力投資下,我國道路的發(fā)展日新月異,各地道路通車里程屢創(chuàng)新高,尤其包括高速公路、長大橋梁和公路隧道等公路基礎設施的發(fā)展更是舉世矚目。

 

隧道挖掘困難多,斜井提升機成關鍵

在修筑工程中,最為復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,施工方案技術難度極大,同時需要防范生態(tài)破壞,預防可能造成高風險的人員傷亡。

那么一條條看不到頭的隧道,巨大的建設工程量,大肚量是如何實現的呢? 這就需要用到斜井提升機:

斜井提升機是礦井提升機的一種,主要應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輸上。斜井提升機與渣土車廂與火車的運貨車廂類似,高度和體積小一些。在井口有一絞車提升機,由電機減速器帶動卷筒旋轉,鋼絲繩在卷筒上纏繞數周后掛上一列渣土車廂,在電機的驅動下將裝滿渣土的列車從斜井拖上來;卸載完成后,再將空車在電機的拖動下沿斜井放下去。

在隧道挖掘生產中,斜井提升機起著非常重要的作用,直接影響隧道挖掘生產的效率及安全,不僅承擔著運送人員及其它物料的作用,還經常被用來接送上下班的工人,因此提升機的舒適性、安全性就顯得尤為重要。

 

建設規(guī)模世界第一隧,生態(tài)保護再添難度

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、建設標準最高、施工難度最大的項目。項目全長73.238公里,概算投資129億元,建設工期6年。全線采用六車道高速公路技術標準,設計速度每小時80公里,項目主線橋梁52座共計20652米,隧道16處共計32026米,橋隧比例達71.9%,其中全長15.56公里的秦嶺天臺山特長隧道建設規(guī)模世界第一。

由于橋隧比例高、便道修建難度大、施工場地及橋梁預制場地狹小,此次建設施工組織極其困難。同時,路線經過嘉陵江源頭、清姜河,穿越天臺山國家級風景名勝區(qū),環(huán)保、生態(tài)防護要求比較高。

 

英威騰全新提升方案,匹配“大肚量”建設需求

針對此次天臺山隧道挖掘工程的復雜情況與困難程度,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,應用方式為四象限高壓變頻拖動+中壓變頻低頻備用拖動(備用)。

其中,英威騰高壓四象限變頻器采用矢量控制,可能量回饋運行,采用速度閉環(huán)與電流閉環(huán)控制,使得轉矩控制動態(tài)響應迅速,從而獲得良好的調速性能。該控制系統(tǒng)節(jié)電效果良好,提高了電網容量資源利用率。

同時,三電平中壓變頻器拖動系統(tǒng),采用三電平結構,輸入諧波含量低。低頻系統(tǒng)作為備用,系統(tǒng)穩(wěn)定性強,效果良好。

 

高壓四象限拖動,真正的綠色方案

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+中壓變頻低頻備用拖動方案具有明顯的優(yōu)勢,是真正的“綠色方案”:

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,實現了能量的雙向流通,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,達到節(jié)能運行效果。

2、減少電網側諧波電流,滿載時功率因數接近1;

普通變頻器由于采用二極管整流方式,會產生比重很大的諧波成分,對電網產生嚴重的污染,干擾其它設備的正常工作,甚至會引起其它設備的損壞,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、高運算能力的DSP產生PWM控制脈沖,可以調整功率因數,消除對電網的諧波污染,讓變頻器真正成為“綠色產品”。

3、采用三電平結構,輸入諧波含量低,系統(tǒng)穩(wěn)定性強,效果良好;

Goodrive3000系列中壓三電平變頻器結構簡單,體積小,與兩電平相比,用同樣電壓等級,器件可以實現2倍的電壓輸出,輸出du/dt減小一半,相電壓輸出電平數增加,輸出諧波減小,避免用戶引功率因數以及諧波含量超標造成的罰款;可降低電機的共模電壓和對電網的共模干擾;同時傳輸能力強,無需考慮負載電機位置,減少用戶工程成本。

 


另外,英威騰Goodrive5000系列高壓變頻系統(tǒng)還具有以下顯著優(yōu)點:

1、整機采用多重化整流/回饋抵消諧波,整機網側電流、電壓諧波均符合國家標準;

2、整機各功率單元獨立鎖相,可自主辨識移相變壓器變比以及移相變壓器原副邊相位差,兼容性好,方便實現各功率單元間互換;

3、功率單元的工作狀態(tài)(整流/回饋狀態(tài))由主控制系統(tǒng)根據當前電機的工作狀態(tài)統(tǒng)一控制,狀態(tài)一致性好;

4、功率單元均有獨特的調試接口,通過光電轉換設備與上位機軟件可方便監(jiān)控任意單元工作狀態(tài),可快速定位單元故障,縮短故障修復時間。

 

安全舒適又節(jié)能,隧道工程建設新方向

本次天臺山隧道工程中采用的英威騰四象限高壓變頻拖動+中壓變頻低頻備用拖動的方案,既滿足了對提升系統(tǒng)的運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)定運行的要求,據現場反饋估算,初步運行節(jié)能效果約在15%-20%。

同時,傳統(tǒng)調速系統(tǒng)在調速過程中消耗大量的轉差功率、速度越低消耗的轉差功率越大的問題,使用英威騰四象限變頻調速方案后,可以完全避免,是一種不耗能的高效的調速方式,節(jié)能十分顯著,取得了很好的經濟效益。

另外,該提升機采用英威騰高壓-中壓低頻拖動雙系統(tǒng)后,系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性得到大大的提高,減少了運行故障和停工工時,節(jié)省了人力和物力,提高了物資使用效率。

相信在未來的隧道工程中,將會越來越多的看到四象限變頻器的應用,作為值得信賴的工控與能效解決方案提供商,英威騰將出推廣更多高效節(jié)能的產品與解決方案,支持國家基礎設施的建設與經濟發(fā)展。

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