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中国南车20兆瓦超大功率轧机主传动系统填补国内空白
发布时间:2014-09-23   来源:株洲网  作者:通讯员 胡小亮  编辑:李翔

 9月18日,由中国南车株洲所自主研制的20兆瓦超大功率轧机主传动系统变流装置通过专家组鉴定。专家组认为,该系统采用当今世界最为先进的交—直—交三电平IGCT变频驱动技术,解决轧机控制难度大,高负载下动态速降和中点电位漂移等关键性难题,整套系统具有输出功率大、提速精度高、过载能力强、响应速度快等诸多优势,填补了我国大功率高性能冶金轧机主传动系统领域的空白,整体技术水平达到国际领先水平。

  冶金轧机是国民经济重要的战略设备,衡量该设备的技术水平关键在其主传动系统,被誉为轧机的“心脏”和“大脑”,具有巨大的战略、经济和社会影响意义。该系统也可应用冶金、船舶、电力、矿山、新能源等多个领域,但在冶金轧机行业,对主传动系统的功率输出等级和可靠性要求尤其高,就像人体在运动过程中,既需要超强的爆发力,也需要良好的耐久力,直接决定了冶金轧制水平和能力,一条轧制生产线每天轧制的产品经济价值达数千万乃至上亿元,如果主传动系统不能承受高电压、大电流冲击,并且作答精细控制,一旦出现故障,损失巨大。

  正是因为该系统技术十分复杂、准入门槛非常高,长期以来,国内冶金轧机主传动系统技术及产品掌握在ABB、西门子等国外公司手中,国内市场也基本被外方垄断。

  据介绍,冶金轧机主传动系统跟机车牵引传动技术相似,经历从直流传动到交流传动的演变,由于金属板材特别是大尺寸宽幅金属板带材日趋增大的市场需求,推动该技术朝着大功率、高速化、高精度的方向发展,基于IGCT功率半导体器件的三电平主传动系统成为行业主流,也代表了传动控制最高端技术水平。

  此次参与专家鉴定的冶金轧机主传动变流装置正是中国南车株洲所新开发的交—直—交三电平IGCT变频驱动技术,其已成功装载20兆瓦大功率主传动系统上,并于去年12月份在广西某大型铝业公司得到应用,在近10个月的运营中,整套系统与国外产品同台竞技,成功完成了535块大型铝坯的轧制,整体表现毫不逊色,运行稳定可靠,获得用户的高度肯定。

  据了解,这套20兆瓦大功率的主传动系统能够同时驱动两台5兆瓦同步电机,使电机在0.05秒内最大转矩达到2500千牛米,相当于万辆宝马跑车同时提速发出的力量,且在压制过程表现良好的精确控制精度和稳定性能,具有结构简单、体积小、重量轻、谐波污染小等诸多优点。

  中国南车株洲所是我国轨道交通领域牵引电传动技术的佼佼者,该公司从上个世纪70年代开始,投入开发交流电传动技术,经过两代人的努力,成功建立中国机车牵引电传动技术模式和技术标准,推动我国成为世界上少数几个掌握该项技术的国家。中国南车株洲所也是我国变流技术国家工程研究中心唯一归口单位,也是国际电工委员会电传动技术在中国的归口单位,其产品广泛应用于大功率电力机车、高速动车组、城市轨道车辆等大功率列车车辆上,为我国列车关键技术的突破和产业化做出了重要贡献。

  2012年,由中国南车株洲所牵头,北京科技大学和广西银海铝业等高校企业共同参与的“高端冶金轧机关键装备研制及主传动系统集成与应用示范”被列入国家科技支撑计划,该计划实施以来,为攻克主传动系统极高可靠性、高过载倍数、冲击负荷大、响应速度快等关键性技术难题,中国南车株洲所组织了包括7位博士在内的超强团队,依托在轨道交通领域累计技术实力和应用经验,深入研究三电平IGCT变流、四象限脉冲整流,公共直流母线、大功率电励磁同步电机控制等核心技术,逐渐掌握从核心器件(IGCT)到关键装置,再到系统测试应用的全套技术,充分展示了公司在变频业内强大的技术实力,填补了该领域国内技术和产品空白。

  据了解,为了解决轧机主传动系统前期研发投资巨大、建设周期长、风险高等难题,中国南车株洲所建成国内首个大功率交直交押金轧机主传动半实物仿真平台,将“轧制车间搬进实验室”,通过半实物仿真取代现场验证,极大的缩短了研发周期和降低了研制风险和成本,推动我国轧机主传动系统技术的行业进步。

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