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  • 日期: 2015-04-09
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科技型中小企业技术创新资金
项目工作总结
 
 
 
项目名称:矿用隔爆兼本质安全型交流变频调速控制装置
项目单位:×××××有限公司
主管部门:上海市青浦区科委
 
 
 
                     2010年12
 
 
  • 企业概括
  • 项目概括
  1. 项目主要内容
  2. 项目关键技术和解决方案
  3. 社会经济意义
  • 项目资金落实与支出情况
  1. 项目资金落实情况
  2. 项目资金支出情况
  • 项目产品开发进度与取得成果情况
  • 项目产品市场开拓与销售情况
  • 计划任务书技术、经济、质量、资产指标完成情况
  1. 合同各项指标完成情况
  1. 项目总体目标完成情况
  2. 技术指标
  3. 经济指标
  4. 质量指标
  1. 项目执行期过程中存在的问题
  • 其他相关说明
  1. 资金的作用和效果
  2. 企业未来发展的构想
 
 
一、企业概况
 
 
  1. 企业基本情况
企业名称:×××××有限公司
通讯地址:上海市×××××
注册时间:2001.11.28
注册资金:320万元
企业登记注册类型:有限责任公司(国内合资)
 
  1. 上年末财务经济状况
公司内部财务控制制度较为完善,各项财务指标合理。公司2009年末主要财务状况如下:
 
总资产(元) 51110772.01 上缴税费(元) 4576183.32
总负债(元) 38390869.13 流动负债比率 1.318
固定资产总额(元) 481073.71 速动比率 1.225
总收入(元) 58083557.96 总资产报酬率 0.452
产品销售收入(元) 57586682.53 净资产收益率 0.878
净利润(元) 10629879.94 应收账款周转率 1.79
  1. 企业人员情况
1)公司主要管理人员
总经理:×××,男,高级工程师。
教育背景:
 1981年毕业于安徽理工大学电气自动化专业,本科
工作经历和业绩:
 1981-1993,任×××检测中心工程师;
 1993-2001,任××××研究所所长/高级工程师;
 2001-至今,任××××公司董事长/总经理。
主要业绩:
      在煤科院上海分院检测中心工作期间,作为项目负责人完成所有检测装置的微机监测监控系统,项目通过了国家级检验站考核、验收。
     在上海分院电气自动化所任职期间,作为项目负责人完成了防爆软启动装置、防爆变频调速装置、带式输送机控制系统的研制。
      2001年创办了×××有限公司,并担任公司董事长和总经理,先后成功开发了煤矿采煤机械、掘进机械、运输机械及相关配套的电器、电控及各种传感器;煤矿提升、通风、排水、风压等设备的调速控制装置;物流系统的集中监控、监测系统等高新技术产品。其中EBZ90PY煤巷掘进机出口孟加拉国,XJ5-1140S输送机电控装置配套出口越南,为我国煤炭机电行业赢得了荣誉。同时为巩固和提升企业的专业技术水平和管理水平,赵惠德一直倾力于创建与权威研究机构的合作交流平台,促使公司与上海大学等著名科研院校建立了长期的合作关系,在电气自动化控制等领域开展技术交流活动。
副总经理:×××,男,高级工程师。
教育背景:
 1981-1985,浙江大学  测试技术及自动化专业,本科。
工作经历和业绩:
 1986-1993,×××分院检测中心工程师。
1994-2001,×××分院电气自动化所高级工程师。
2001-至今,任×××公司副总经理。
主要业绩:
在×××分院检测中心工作期间,筹建采煤机国家级检验中心下属计量室,并通过计量认证。
在上海分院电气自动化所工作期间,担任工程部部长,作为项目负责人,完成带式输送机电控研制和设计、煤矿地面生产系统集中控制设计、煤矿主井箕斗自动装卸载的设计以及上海市苏州河污水治理工程杨浦港水泵集控系统的设计。
在普昱矿山设备有限公司工作期间,先后担任工程部部长、市场部部长和副总经理,几年来以其优秀的产品策划能力及技术组织、管理能力,准确地把握公司产品的发展方向,并不断激发和调动研发人员的积极性和创造性。在项目策划、承揽和组织方面具有丰富经验,负责了整个矿井皮带输送系统的地面集控项目。
朱红云一直从事变频控制装置的应用开发研究,精通变频控制装置先进技术和国内外行业发展动态,同时也积累了丰富的研发管理经验,成为国内变频控制装置行业技术领域的精英人才。
营销副总经理:×××,男,高级工程师。
教育背景:
 1986-1990 ,山东矿业学院工程机械设计专业,本科。
工作经历和业绩:
 1990-1995,×××分院采煤机械研究所,工程师。
1995-2001,×××机械研究所、×××上海分公司,市场处处长。
2001至今,××××有限公司,副总经理。
主要业绩:
1990-1995年,作为国家第一台横向布置液压牵引采煤机课题主要完成人,获国家部级科技进步奖二等奖。
1995-1997年,作为国家中厚煤层变频电牵引采煤机课题主要完成人,获国家部级科技进步奖一等奖。
1997-2001年,任×××分公司市场处处长,为科研单位产业化,科、工、贸一体化做出贡献;1999年,在上海市高新技术工程类转化项目评审中,被评为高级工程师。
2001年-至今,作为×××有限公司营销副总,负责公司市场销售工作,负责新产品的决策、市场的分析、项目的策划实施等工作,在华东、华南、西北、华北区成功建立了公司的市场网络体系,亲自策划公司产品、软件产品的市场开发工作。
财务经理:×××,女,35岁,工业会计专业,会计师,擅长财务管理和资本运作。
工作经历及业绩:
 1992-2003,×××公司,会计 ;
 2003-至今,×××有限公司,财务经理。
主要业绩:
在洛拖任职期间,负责采购处钢材、有色金属材料的成本核算,并担任过财务部门稽核工作。
在××××有限公司任职期间,建立健全各项财务核算制度,认真办理会计事项,对本公司的经济活动实行有效的控制和监督。
×××具有多年财务工作及财务主管经验,熟悉国家财务制度和相关政策法规。熟练金碟财务软件及OFFICE办公软件,负责建立公司财务系统,制定财务政策和财务制度,协调各部门工作,规范财务体系,对公司财务状况进行月度,季度,年度财务分析,并提供分析报告,为领导决策提供财务数据,确立财务预算编制方法和指标体系,编制和管理公司财务预算,负责公司资金管理,负责审批公司重大资本性支出。组织公司有关部门开展经济活动分析,加强成本管理,预算管理,存货控制,组织编制公司财务计划,成本计划,努力降低成本,增收节支,提高效益。
2)公司人员基本情况:
   公司现有员工65人,其中
 
  1. 人员结构:技术研发和支持人员30人;市场营销人员12人;生产人员16人员;管理人员及其他人员7人。
  2. 文化程度:博士1人,本科18人,大专12人。
  3. 年龄结构:40岁以下员工48人员、40以上员工17人。
 
 
  1. 主营业务及主要产品
××××有限公司成立于2001年,是一家专业煤矿机电设备的研究、开发、制造及销售为一体的民营高科技企业。公司主营业务范围:生产加工销售矿山机电设备及配件,矿山机电设备技术专业领域内的技术研究(涉及行政许可的,凭许可证经营)。
公司主要产品:公司主要产品有矿用隔爆兼本质安全型变频调速软启动器、矿用隔爆兼本质安全型电控系统、煤炭矿用专用闭锁式KTC电话机、EBZ100PY型悬臂式掘进机等。
 
 
 
二、项目概况
 
 
  1. 项目主要内容
在我国煤炭仍然是主要能源,煤矿生产还处于发展时期,煤矿生产几乎不考虑能源的损耗,最关心的还是安全问题。随着国家“十一五”规划的深入贯彻,节能减排的迫切要求,煤矿节能工作将会得到新的促进。在采煤机应用方面,到目前为止还没有1140Vac输入的大功率变频装置可以应用,采煤机牵引系统仍然采用低压变频器方案,需要降压变压器,增加了装置的体积,对于薄煤层采煤机更是无法应用。为适应形势,完全自主地开发采煤机牵引系统专用变频装置具有非常重要的意义。
“矿用隔爆兼本质安全型交流变频调速控制装置”项目旨在解决的技术问题就是:提供了一种采煤机牵引系统专用大功率变频装置。项目涉及一种采煤机牵引系统专用大功率交流变频装置,总体目标是研制1140Vac输入的煤矿井下专用变频装置;采用高压IGBT元件构成两电平主电路结构,设计高压IGBT驱动电路,保证其安全运行;选用高性能DSP芯片,采用优化的空间电压矢量技术实现变频电路的控制,达到高的电压传输比;充分考虑煤矿井下安全的要求,运用先进的控制技术,实现多台电动机的同步运行和功率的平衡;变频装置的控制功能能够满足煤矿井下大部分设备的具体要求。
本研究项目采用直接1140Vac输入,为交直交电路结构,选用高压大功率整流模块以及滤波电容将交流电压输入变换为直流达1600Vdc电压,再经过由IGBT模块构成的逆变单元,转换为电压幅值和频率均可调节的交流电压,用于驱动电动机,进而实现对电动机的速度控制。
项目为1140Vac输入的煤矿井下专用大功率变频装置,属于电力电子技术和控制技术范畴。采用空间电压矢量技术、高压IGBT驱动技术、传感技术及全数字控制技术实现煤矿井下交流电动机的调速控制。本项目所依据的技术原理是:控制装置的核心部件即逆变功率桥臂,采用第四代IGBT直接串连,因此无输入、输出变频器,中央控制采用16位单片机及转矩矢量控制技术,基特点是:高输出转矩,低噪音,内置PID控制功能,具有软驱动特性,可自动节能运行,结构紧凑,是矿用三相电动机更为理想的速度控制装置。

图1 技术方案模块图
 
  1. 项目关键技术和解决方法(执行期内的实际完成情况)
 
我们将煤矿采煤设备安全高效生产理念融入变频装置控制系统中,实现煤矿采煤设备专用变频调速控制和节能的双重效果;通过准确的转矩辨识,实现多台电动机的同步运行和输出功率的平衡控制;精心优化的空间电压矢量控制,使得变频装置的电压传输比达到0.9以上。
(1)本产品为独立自主设计,专门为煤矿采煤设备使用而量身定制,充分考虑了采煤设备的特殊性和应用背景,各控制单元简单可靠,可以形成煤矿井下通用的变频装置架构。
(2)采用高压IGBT元件构成两电平主电路结构,通过自行设计的高压IGBT驱动电路,保证其安全运行。
(3)选用高性能DSP芯片,运用我们优化的空间电压矢量技术实现变频电路的控制,达到高的电压传输比。
(4)自行研发独特的水冷散热系统为IGBT开关器件的安全运行提供了可靠保证。
(5)通过准确的转矩辨识,实现多台电动机的同步运行和输出功率的平衡控制。
(6)本装置设有硬件安全电路和软件安全电路,这些安全电路相互冗余与闭锁。安全电路断开后,系统会立即解除运行控制指令,封锁变频器,并制动油泵,断开安全阀和KT 线圈,进行紧急制动。
(7)采用自行设计的双闭环矢量控制方案;软件的数据处理中设计了浮点运算+定点运算相结合的方法,提高系统的运算精度;设计了任务模块化结构,提高软件的执行效率,保证系统的实时性。
本产品已经建立了产品生产和质量控制标准,目前已经计入了规模化生产阶段,产品已经大量的应用于山西、陕西、甘肃等产煤大省,经煤矿企业的实际应用中得到的反馈信息,产品具有良好的应用效果,获得了煤矿企业的高度好评。项目的技术水平经多次检验和测试,现已经完全成熟,经国家采煤机械质量监督检验中心的检测,产品完全达到检测要求。产品已经获得了一项发明专利申请公开:煤矿井下专用大功率交流变频装置,公开号:CN 101309051
 
 
  1. 社会经济意义
  
本项目产品是专用于采煤生产中的采煤机的牵引系统专用变频装置,它的成功研制将煤矿安全生产理念融入变频装置控制系统中,实现煤矿专用变频调速设备;通过准确的转矩辨识,实现多台电动机的同步运行和输出功率的平衡控制;精心优化的空间电压矢量控制,使得变频装置的电压传输比达到0.9以上。项目产品在煤矿的生产作业中大大的提高了节能效果和智能化控制,提高了煤矿的开采作业的安全性,促进了我国煤炭开采行业的可持续性稳定发展,对提升我国采煤系统装备制造业的整体水平具有促进作用
本项目的实施将解决目前采煤机牵引系统仍然采用低压变频器方案,需要降压变压器,增加了装置的体积,对于薄煤层采煤机更是无法应用等技术难题,产品性能和质量能满足煤矿开采作业的高强度要求,并且提高了在采煤机工作中的安全性,得到了社会的广泛认可。由于本项目产品实现了采煤机的1140Vac输入的煤矿井下专用大功率变频装置国产化,响应了国家提出的能源改革和安全生产的政策,满足了煤矿行业对于新型自动化电气设备的需求,这就是经济社会效益的基础。
 
 
三、项目资金落实与支出情况
 
1、项目资金落实情况
    截止2010年10月31日,项目已到位总投资额为520万元,其中新增投资365万元。新增投资具体如下:
                单位:万元                                
 
  合同规定 实际完成情况
创新基金 70.0 49.0
地方匹配 45.0 18.60
企业自筹资金 250.0 297.40
合        计 365.0 365.0
项目立项前:公司已经投入155万元。
 
2、项目资金支出情况
   
根据×××会计师事务所有限公司的审计报告,截止至2010年10月31日,项目立项后资金支出情况如下:
 
项目资金支出情况 金额(万元)
项目产品开发及试制 86.77
其中:科研开发费用 52.98
购置生产设备 23.0
流动资金 214.59
销售费用 40.64
基建 0.0
其他 0.0
合计 365.0
 
    四、项目产品开发进度与取得成果情况
 
本项目是充分利用自身技术优势,针对煤矿行业对于新型自动化电气设备的需求,开发出具有变频调速控制、节能、多台电机同步运行输出、电压传输比例达0.9以上等高性能的矿用隔爆兼本质安全型交流变频调速控制装置。该项目方案于2007年11月确立并积极展开科学开发,2008年3月完成产品总体技术路线和关键技术的设计、开发;2008年07月项目顺利进入中试阶段,并在用户中得到了示范应用,在此基础上我们申请了上海市创新资金的资助,项目在取得创新资金立项后,我们按照现阶段目标在前期的技术研发的基础上完善了项目生产、检测设备投入,并进行了产品的优化设计,通过前期用户的反馈信息的搜集和汇总分析,进一步完善产品的各项技术性能,稳定提高产品的经济性和可靠性,完成中试,进入产业化生产技术研究,完善系统装置的标准化和规范化工作,直至产业化目标的实现。
2008年下半年进一步稳定完善产品的综合性能,扩大中试生产,并开拓销售渠道,2009年上半年进行产业化应用技术的研究,完善产品的标准化和规范化工作,进一步拓展市场销售,建立完善的销售网络体系。2009年下半年项目顺利进入批量化生产推广阶段,建立了一整套的完善项目实施、生产、销售和售后服务及技术支持的规范标准与管理体系。
项目目前销售情况良好,目前已经很好的完成了阶段性销售任务。项目目前已经获得了一项发明专利申请受理公开和一项发明专利授权:发明专利:煤矿井下专用大功率交流变频装置,公开号:CN 101309051;实用新型专利:煤矿井下专用大功率交流变频装置,专利号:ZL200720069891.1。产品经过国家安全生产上海矿用设备检测检验中心检测,各项性能指标全面达到或超过项目技术考核指标。
 
 
 
五、项目产品市场开拓与销售情况
 
随着经济的高速发展,需要充足的能源供应,煤炭仍是目前我国最主要的能源之一,煤炭工业仍将继续发展,并保持巨大的规模和产量,同时矿山的安全生产、技术进步和现代化程度也越来越受到重视,并不断增加投入,这给矿用防爆型电气产品提供了良好的市场和广阔的发展前景。
在我国煤矿中,85%以上属于高瓦斯矿井,确保煤矿安全是煤炭工业发展的基础。近几年我国煤矿的矿难事故不断,矿用电气设备的安全性越来越受到关注,然而技术陈旧的老式矿用变压器,似乎有点力不从心,留下事故隐患。就当前情况来看,国家日益重视矿井的安全问题,矿用电气设备的安全性显得尤为重要,国家煤矿安全局要求:要尽快将煤矿井下运行的矿用油浸变压器,替换成安全的矿用隔爆型变压器。
随着煤炭工业的高速发展,新建矿的不断开发,对于老矿,旧矿的技术改造,替换新型自动化电气设备,对于矿用隔爆型变压器的需求量不断增加,而近两年已达历史最高水平,并将持续下去。因此,隔爆变压器类产品,市场是喜人的,前景是广阔的。
   据中国工程院和煤炭信息总院联合做出的《我国煤矿安全生产形势、差距和对策》的课题报告,目前中国矿井的原有安全设施严重老化,不少设备超期服役。煤矿不能进行足额安全投人,不但新设备无法补充,原有设备的维护也被省略。 
一般矿井中的配电变压器或配电装置,不具备防爆性能,因运行环境恶劣,造成单相对地绝缘或相间绝缘降低、破坏,产生电气火花,引爆瓦斯。尤为严重的是:矿井中电气设备选型、配置不合理,无防爆性能,或本身缺陷、运行性能差,产生电气火花或电气爆炸诱发煤矿瓦斯爆炸事故。
由此可见,煤矿瓦斯爆炸的电气诱因十分严重,要想实现煤矿稳定的安全生产,关键在于保证供电电源可靠,消除井下瓦斯超标和配置防爆性能可靠的矿井电气产品,相信煤矿瓦斯爆炸事故的发生率会明显下降。
据统计,在过去的几年内我国矿用防爆变频器的市场保持着12%-15%的增长率,这个速度已经远远超过了近几年的GDP增长水平,而且至少在未来的5年内保持着10%以上的增长率。考虑到大约4-6% 的价格下降,我国市场上矿用变频器安装容量(功率)的增长实际上在20%左右,折合成经济数据的话将是一个高达50亿元的巨大市场。按照这样的发展速度和我国市场的需求计算,至少在10年以后市场才能饱和并逐渐成熟,因此其市场潜力巨大。
本项目的变频调速装置主要整流及逆变元件和PLC 及辅助元件均采用进口产品,具有可靠性高、使用寿命长等特点。它能有效地保护电机,延长电机的使用寿命。由于变频调速装置采用了隔爆兼本质安全型设计,符合《煤矿安全规程》的要求,可应用于煤矿井下含有煤尘、瓦斯爆炸危险的环境中,作为局部风机、水泵、空压机、提升绞车、带式输送机及其它设备电机的变频调速和起停及保护控制,从而实现节能降耗、安全生产、延长电机使用寿命等多重目的。本项目具有以下优点:
 (1) 实现了软启动、软停车,减少了机械冲击,使运行更加平稳可靠。
 (2) 起动及加速换挡时冲击电流很小,减轻了对电网的冲击,简化了操作、降低了工人的劳动强度。
 (3) 运行速度曲线成S 形,使加减速平滑、无撞击感。
 (4) 安全保护功能齐全,除一般的过压、欠压、过载、短路、温升等保护外,还设有过卷、等速超速、定点超速、PLC 编码器断线、错向、传动系统故障和自动限速等保护功能。
 (5) 设有回馈制动、抱闸制动制动方式,更加安全可靠。
 (6) 四象限运行,可实现绞车的调速、换向、能量回馈制动等功能,且不受回馈能量大小的限制,适应范围广,节能效果更加明显。
 (6) 采用双PLC 控制回路,能够实现双回路保护,一回路出现故障,另一回路还可以继续运行。
由于目前在国内还没有同等性能的产品,因此,本项目产品在国内外市场和同行业中具有极强的优势和市场竞争能力。本产品应用范围广泛,目前有多家公司与我洽谈合作事宜,已接到华亭煤业集团、原平盛大实业有限公司、阳泉煤业集团等单位订购协议,市场前景十分广阔。本项目产品在国内市场前景具有非常良好的前景,预计市场占有份额可达5%左右。
 
 
 
 
六、计划任务书技术、经济、质量、资产指标完成情况
 
目前,项目经过了项目执行期两年的研发、生产、市场推广,目前关键技术已经完全成熟并通过测试,性能完全达到设计要求,产品销售势头良好,市场前景广阔。在全国矿井电气变频设备行业处于领先地位。我公司将进一步实施系列化的市场战略,继续拓展市场销售渠道,提升产品知名度,加大产品的市场占有份额。在项目执行期内,产品实现批量销售,累计销售额约为2610万元。
1、合同各项指标完成情况   
 
  1. 项目总体目标完成情况
总体目标 合同规定情况 实际完成情况
项目计划投资额 365万元 365万元
企业资产规模 4200万元 5111万元
企业职工人数 61 65
其中项目实施新增就业人数 10人 14人
项目年生产能力 40套 55套
项目达到的生产阶段 批量(规模化)生产 批量(规模化)生产
 
(2)技术指标
 
项目各项技术指标经国家安全生产上海矿用设备检测检验中心检测,达到了计划目标要求。具体如下:
 
  1. 输入电压:三项交流1140Vac50Hz的供电电压;
  2. 输出电压:输出交流电压为0~1140 Vac
  3. 输出电流:输出交流电流为0~260A ac
  4. 功率范围:200KW~400KW
  5. 适用电动机:目前煤矿使用的各种防爆交流电动机;
  6. 安全要求:集成的安全控制接口和专用程序,实现煤矿井下电动机智能化安全运行。
  7. 防爆等级:本质安全型;
本项目经过公司在项目执行期两年的研发,目前关键技术已经完全成熟,上述技术指标完全达到了验收的要求。项目产品已经通过国家安全生产上海矿用设备检测检验中心检测,各项技术指标均达到设计标准要求。且产品已经在兖州、大同、平顶山、淮北、华亭、阳泉、龙煤集团、国投新集、义煤集团、焦煤集团等大型国有煤炭企业及地方煤炭企业广泛使用和推广。
 
2、经济指标
 
 
经济指标 合同规定情况 实际完成情况 完成指标比例
销售收入 2750万元 3845.23万元 139.83%
净利润 512万元 375.60万元 73.36%
交税总额 198万元 342.13万元 172.79%
创汇 0万美元 0万美元 /
 
3、质量指标
 
 
质量标准 合同规定情况 实际完成情况
企业通过的质量认证体系 / /
项目产品执行的质量标准 3项国家标准和1项企业标准 3项国家标准和2项企业标准
项目通过的国家相关行业许可证 / /
 
 
六、项目执行过程中存在的问题
 
项目执行期内,按照阶段目标进展顺利,已经完成项目合同规定的各项技术,在经济指标方面,净利润是由于公司对于本项目的后续开发科研经费较大,造成了净利润有所不足。
 
七、其他相关说明
 
 
  1. 资金的作用和效果
创新资金的资助及时解决了项目开发资金的缺口,使开发工作得以顺利进行,而且创新资金资助的获得说明了科技部科技型中小企业技术创新基金管理中心对本项目的重视和关注,更激励了公司项目人员的研发积极性,保证了项目经济、技术、质量标准按预定计划完成。
项目获得上海市创新资金资助为公司树立了良好的企业形象,更有利于公司的市场开拓和发展,有利于企业的长远发展。
本项目在科技型中小企业技术创新基金的资助下通过开发人员的努力,顺利完成了开发及产业化工作,激发了公司开发队伍的工作热情,在今后的发展中将不断努力,通过技术的不断创新,保持企业的市场竞争力。
 
  1. 企业未来发展构想
公司将在不断的开发新产品的同时,围绕市场需求,不断扩大品牌知名度,坚持走低成本、高性能、具有优良性价比的市场扩张之路。充分营造现代立体营销优势,建立市场快速反应系统,利用市场反馈信息,把市场需求与研发更加紧密结合起来,实现从跟踪市场到引导市场。
公司十分注重自己的企业发展之路,并制定了本公司的5年发展规划。公司把企业发展思路的重点放在系统集成产品的设计开发和服务商,公司的发展将以高新技术水准产品为主,继续保持技术上的领先优势,充分激发公司技术专家人员的创新潜能和良好的业务素质,以质量和技术求生存,以信誉求发展,为国内外的煤矿行业提供一流的产品和服务。
公司不仅在产品的技术水平上进行创新,在公司的市场战略、专利、人事管理、生产管理和售后服务业不断创新,要鼓励用创新来使公司资产增值。同时公司建立了一套行之有效的培训机制,定期对现有技术人员进行培训,提高其科研技术水平,而且每年还将委派定量的科技人员出国考察学习,充分吸收国外的先进科技成果,从而为我公司科研技术的不断进步提供强大的技术保障。