[发明专利]液电混合驱动的矿井提升装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液电混合驱动的矿井提升装置及其方法，具体的是一种使用电液储能方式存储矿井提升机及绞车下放重物的势能和减速制动的动能，在提升机和绞车提升重物及加速过程再生利用这部分能量的控制装置及其控制方法。

背景技术

矿井提升机和提升绞车是矿山生产中的关键运输设备，经常被人们称为矿山的咽喉，它承担着运送矿石、物料和人员等重要责任，可用于竖井和斜井的提升运输。提升机和绞车除了将重物从矿井中提升到井上外，也常常要将一些设备从井上下放到井下，随着矿井规模的不断扩大，提升机的规格也越来越大，提升的高度和距离也不断地增大。

提升机和绞车速度控制系统及其控制方法是在经历了直流电机调速、可控硅调速、绕线式电机串电阻调速和绕线式电机转子变频调速等方式的发展后，新生产的提升机大多采用了高压变频调速技术，目前技术最成熟的方式是采用谐波干扰小的级联型的高压变频技术，为了降低提升机和绞车运行过程的能耗，正在推广采用可向电网馈电的有源整流型的级联型高压变频技术，将提升机在下放重物和制动过程电动机所发电能亏送到电网，但是，由于电力系统大多按照集中输配电模式运行，电网中没有能够快速存取电能的大容量储能设备，因此，电能的生产和消费必须时刻基本保持在电功率平衡状态，以维持系统的稳定运行，电力系统受到随机的馈电扰动后将引起动态功率不平衡，对系统的安全稳定运行构成威胁，剧烈的功率不平衡还会致使系统崩溃从而造成大面积停电事故；另由于电能计量装置的不可逆性，用户并不是最终的收益者，所以从电网系统和用户而言，向电网馈电并不是最佳的节能方法，最好的节能方式应该是用电设备自身就可再生利用这部分能量。2007年公布的一项美国专利就公开了这样一项技术，专利号：US 7,228,942 B2，发明名称：Method for Energy Storage for DC Motor Powered Load Hoisting Machinery，该发明采用“飞轮电池”技术，存储提升机和绞车下放重物的势能和制动中的动能。存在的问题是，飞轮电池技术目前整体还不是很成熟，还没有可供商业应用的工业化产品，高温下的超导磁悬浮技术和真空环境长期维护技术尚有待突破。

为了确保提升机和绞车的运行安全性，特别是运输人员的安全性，现有的提升机和绞车都配备有非常复杂的闸控系统，要保证在供电系统突然故障和断电情况下恒减速制动，但是这种制动方式受到运行时间和工况变化非常大的影响，需要采用非常复杂的检测和控制技术，其成本和费用往往超过了提升机主机的费用。

发明内容

本发明的目的是提供一种液电混合驱动的矿井提升装置及其控制方法，用以解决现有矿井提升装置为节能所采用的向电网馈电，对电网冲击大，影响电网稳定运行；采用飞轮电池储能，技术尚不成熟，供电系统故障后完全依赖闸控系统安全保护，可靠性低、成本高的技术问题。

基于上述目的和问题，本发明所采取的措施是一种液电混合驱动的矿井提升装置，包含有矿井提升装置及其电动机；其特征是：提升电动机通过离合器连接有第Ⅰ液压泵/马达，所述第Ⅰ液压泵/马达的进出油口通过管路分别与液压控制阀的第Ⅰ工作油口A和第Ⅱ工作油口B连通，当液压控制阀处在中位时：第Ⅰ工作油口A和第Ⅱ工作油口B与油箱T连通，第Ⅱ工作油口B连接的管路上设置有第Ⅱ安全阀；压力油口P与液压蓄能器组的进出油口、第Ⅰ安全阀的进油口和二位三通控制阀的第Ⅰ出油口C连通，二位三通控制阀处于原始位置时：第Ⅱ出油口D、第Ⅰ进油口E和油箱T连通，二位三通控制阀的第Ⅰ进油口E和第Ⅱ液压泵/马达的出油口连通，储能电动/发电机控制器的输出信号连接到低压逆变器的控制信号端，低压逆变器的输入端连接到低压变频器的直流母线上，低压逆变器的输出端连接到储能电动/发电机的进线端，控制储能电动/发电机的转速，储能电动/发电机的输出轴与第Ⅱ液压泵/马达驱动轴同轴连接，直流电压传感器用于检测低压变频器中直流母线的电压构成独立节能单元。

提升电动机的输入端和降压变压器的原边绕组连接，所述降压变压器的原边绕组和级联型高压变频器的输出端连接、副边绕组与低压变频器的输入端连接，并通过升压变压器与高压交流电网连接构成独立馈电单元。

本发明所采取的一种用于上述液电混合驱动的矿井提升装置的控制方法，其所述控制方法如下：

当提升装置载有重物下行时：通过控制液压控制阀的工作位置，使第Ⅰ液压泵/马达处于液压泵工况，将液压油从液压油箱吸入并排入到液压蓄能器组，将重物的下行势能转化为液压能存储于液压蓄能器中。