井下直流电机车实施变频技术改造效益显著黄儒林.docx
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井下直流电机车实施变频技术改造效益显著黄儒林
淮北矿业集团公司
合理化建议、技术改进项目申报表
项目名称井下直流电机车实施变频
技术改造效益显著
项目建议人
申报单位
申报时间2009年3月5日
编号
淮北矿业集团公司合理化建议办公室制
申报说明
一、本申报表为集团公司统一格式。
本表申报项目，只限于个人或班组、科区（车间）集体提出的单项合理化建议、技术改进项目。
二、申报项目实行基层和集团公司二级评审制，基层评审项目必须符合下列规定：
1、符合集团公司文件中规定视为合理化建议和技术改进项目。
2、评审项目要坚持“三性”统一的原则。
3、年创造经济价值计算系指该项目年创造纯经济价值。
三、基层向集团公司申报评审项目，除符合第二条规定外，还必须符合以下规定：
1、一个项目年创造纯经济价值在10万元以上。
2、本单位对申报项目要有具体的评审、处理或推荐意见。
四、申报项目类型指：
创造发明、技术改进、新技术推广。
五、申报项目所属范围指：
生产技术、机电运输、一通三防、地测防治水、安全管理、环境保护、煤质选煤、经营管理、精神文明。
六、项目来源：
上级指令性计划项目和科研项目不列入本表范围。
七、项目建议人，是指完成项目起主要作用的人员，一般不得超过三人。
1
合理化建议或技
术改进项目名称
井下直流电机车实施变频技术改造效益显著
2
项目来源
各矿自筹
3
申报项目类型
技术改进
4
项目所属范围
机电运输
5
建议人姓名
工作单位
职务
职称
提出人
黄儒林
朔里矿业企管科
高工
完善人
协助人
6
实施单位（人）
100多
实施时间
2009年开始
7
建议或改进项目应用范围、对象：
井下直流架线电机车和蓄电瓶电机车在每个矿都有15台以上，容量从5吨到12吨不等。
目前这些电力机车多数还是有级调速方式，其调速运行不平稳，消耗插件等较多，蓄电瓶电机车更换电瓶的频率高，消耗电能高。
改造成变频调速，实现无级运行，可省司控器、节约电能、降低更换蓄电瓶频率、减少维护插件等费用，其效益可观。
8
建议或改进项目存在问题与现状：
现在井下使用的直流架线电机车和蓄电瓶电机车，目前的控制方式是靠司控器，调速为有级方式。
这种方式运行的电机车，平时能耗高、消耗插件等材料维护费用大、蓄电瓶更换次数太快（蓄电瓶电机车）。
实施变频方式改造后，可实现无级调速运行，节省相当可观的电能和零部件更换与维护费用。
全集团公司电机车数量较多，有必要对直流电车实施变频技术改造。
9
建议或改进项目创新或改进的主要特点：
现有井下直流架线电机车和蓄电瓶电机车，调速控制方式由司控器控制改为变频方式自动控制；调速由有级变为无级。
主要运用大功率模块这种先进技术对电机车实施变频技术改造，也是技术上的一种创新。
改造后，能耗显著降低、节能了大量的插件等材料消耗，减少维护费用。
对于蓄电瓶电机车而言，还能节省蓄电瓶的更换次数，从而减少电瓶费用投入。
全集团公司电机车数量较多，将直流电车实施变频技术改造能节省相当可观的日常运行费用。
注：
本表1-12项、14项由建议人填写
10
建议或改进项目实施方案、方法、措施说明：
（应附必要图纸、模型、技术及经济论证材料）
见附件：
《井下直流电机车实施变频技术改造效益显著》。
11
建议或改进项目实施费用计算：
直流电机车（主要指蓄电瓶电机车）由司控器控制改为变频控制，每台需要的改造费用约8万元，全集团公司改造100台，投资800万元。
详见附件。
12
建议或改进项目年节约或创造纯经济价值计算：
改造后单台年创造的经济效益为14.61万元，投资8万元，净争利润6.61万元。
改造100台年创纯利润661万元。
详见附件。
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财务部门对年节约或创造经济价值审核意见：
负责人签章
审定日期
14
建议人对项目实施后（或暂未实施）的意见：
直流电机车改造为变频控制，需要由专业公司统一进行，以便统一掌握技术标准，并能保障质量。
再者，其具有比较高的先进性，改造要保障可靠成功，达到预期的效果。
建议人
15
矿（厂、处、公司、院、校）合理化建议评审委员会，对该项目技术、经济、实用性的评价（论证）及采纳、实施等具体处理意见：
负责人签章
审定日期
16
集团公司合理化建议专业评审组初评意见：
评定负责人
审定日期
17
集团公司合理化建议评审委员会终评意见：
18
集团公司合理化建议评审委员会评定等级和奖金额的决定：
集团公司总评委主任签章
审定日期
附件：
井下直流电机车实施变频技术改造效益显著
一、概述
井下架线电机车和蓄电瓶电机车在每个矿都有15台甚至以上，有的瓦斯高的矿井纯用蓄电瓶电机车，一般矿井都有架线电机车和蓄电瓶电机车两种，使用的都是直流电源。
电机车的容量从5吨到12吨不等。
目前这些电力机车多数使用的还是有级调速方式，即通过司控器来调节运行速度。
如此以来，电机车调速运行就不平稳，关键的是消耗插件等较多，其次是能耗较高。
因此，在全集团公司内开展电力机车变频调速改造很有必要。
改造后节电和节省材料与电瓶更换费用非常可观。
二、改造方法
井下架线电机车和蓄电瓶电机车，都是使用的直流电源，其能耗高、消耗插件多，蓄电瓶电机车又更换蓄电瓶的次数频繁，所以很必要对其实施变频技术改造。
目前可以采用最先进的大功率IGBT模块（IPM）来代替调速控制器（将QKTB－160/250型控制器改用IPM-250型电子控制器），用此先进技术改造能取得较好的效果。
系统原理主要及性能特点：
用功率晶体管IGBT为主要功率开关元件，控制电路采用脉宽调制（PWM）的电子器件和先进的驱动模块，调节脉宽的占空比，从而达到无级调节电动机转速，控制牵引电动机的速度。
改造后更换的零部件，可以安装在原有的空腔之内。
由于控制、切换电流减小了，使用更加安全。
三、改造效果
改造后，使用新的司控器，可节省司控器接插、减少电瓶更换次数和节电等费用。
对司控的维护每年每台车合计可减少和节约接插件、保险球、触头等材料费用约6万多元。
节省费用效果具体核算为：
1）减少插件。
改造前，每台机车配置接插件为4套，每台机车每年要更换损坏的接插件数量大约200套。
改造后，每台机车配置接插件减少为2套，每台机车每年要更换损坏的接插件数量大约50套。
按每套300元计算，一台电机车一年的节约接插件效益：
300×（200-50）×10-4=4.5（万元）。
2）节省接触组。
改造前，每台机车每周都要换8—10多触头，以及一定数量的接触组。
改造后，触头和接触组基本不用了，按每个触头10元、每台机车一年工作52周计算，一台电机车一年的节约触头和接触组效益：
10×10×52=5200（元）。
3）减少保险球消耗。
改造前，每台机车保险球的使用损坏率非常高。
改造后，保险球的使用损坏率与原来相比减少80%。
按每个保险球8元计算，一台电机车一年可节约保险球的费用大约1万元左右。
4）减少蓄电池更换次数。
蓄电池由于保护功能的齐全，使用寿命也延长了，根据各矿的统计，平均使用寿命为8个月左右，改造后，蓄电池的使用可延长到1年左右。
具体为，原来一个原班充电10小时，才能工作6小时左右，现在的使用时间为10小时左右。
一台电机车配备2块电池，车上安装一块，另一块充电备用。
这样就能延长了半年多的使用寿命（实际一年一块电池就够用了）。
按一块电瓶购价约10万元计算，每台车一年可节约的蓄电池，以及相关材料维护费用为：
10×12/8-10=5（万元）。
5）节省电力。
因效率的提高，每年每台车可节约可观的电能。
改造后，工作电压仍为192V，调速时有1/3的电压加在电机上。
为保证全压加在电机上实现全速运行，通过电子元器件的调节来完成这一过程。
单台电机车一般配用2台22KW的直流电机，每年以有效运行350天，每天10小时，运行负载率平均0.8，改造后节电率35%计算考虑，电价为0.6元/度。
一台电机车一年的节电效益：
F=P·T·f·η·a
=22×2×0.8×350×10×35%×0.6×10-4=2.59（万元）
6）减少人工维护费用。
改造后可有效减少电机车的维护量，每台车还可减少人工维护费用一万元以上。
单台电机车年节约费用：
4.5+0.52+1+5+2.59+1=14.61（万元）
若每个矿井按5台蓄电瓶电机车、全集团公司按20对生产计算（直流架线电机车未计算），实施变频改造年节省的费用为：
14.61×5×20=1461（万元）。
如果再加上每个矿井拥有的直流架线电机车改造（此改造节省的费用少些，因无蓄电瓶），其节省的费用更加可观。
改造一台蓄电瓶电机车购置材料等费用约需要8万元左右，而全集团公司改造100台约需要800万元。
显然其改造效果还是比较划算的。
2009-03-05
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