渣漿泵采用變頻多段調速的實踐

李 宏

（西北地勘局711總隊，陜西 略陽 724308）

選廠尾礦輸送系統是選廠安全生產的重要組成部分，因生產工藝的要求，選廠一般都是流水線連續作業，尾礦泵需連續不斷地把生產過程中產生的尾礦輸送到尾礦壩內。在選礦設備中，尾礦系統耗電量較大，對設備本身性能要求較高。在實際運行過程中，如何提高運行效率、降低成本是對尾礦泵的基本要求，對尾礦泵的運行控制則是要實現自動化，即根據所產尾礦量的多少自動調節泵的流量壓力，通常的控制一般采用變頻器加傳感器配合PLC控制器來完成，但是有的選廠在工藝設計及設備選型安裝方面忽視了這一點，從而使尾礦系統自動控制有一定難度。

1.提出問題

陜西某150t黃金選廠以重選工藝生產黃金，礦石里金以顆粒金的成分出現。含金礦石經破碎、磨礦、跳汰、搖床，金被回收后，尾礦通過旋流器進入礦漿池內，由渣漿泵輸送至尾礦庫內，尾礦濃度20%。選廠采用了兩臺50LZ-355型渣漿泵（Q=54.7m3/h，H=75.5m，P=45kW），一臺工作一臺備用，啟動方式為自耦降壓工頻控制。該選廠自2009年3月投運以來，尾礦輸送系統一直不能正常工作。由于受給礦粒度和給礦量的影響，通過旋流器進入礦漿池內的尾礦量不是很均勻，再加上礦漿池容量較小，操作人員稍有不慎，泵抽送不及時礦漿就溢出礦漿池，或泵排量過大造成抽空礦漿池，抽空礦漿池后會使大量空氣吸入泵內并產生汽蝕現象，使泵加快磨損，降低使用壽命。為解決此問題，在泵出口管路上加裝了閘閥，企圖通過手動調節閘閥的開啟度來調節泵的出口壓力和排量，即礦漿量多了就全開閘閥，反之關小閘閥。經實際運行，一是調節麻煩，需要人來回觀察，勞動強度大；二是節能效果差，不適合長期運行。為此決定對尾礦輸送系統進行變頻改造。

2.技術措施

初步選用國產森蘭牌SB40全數字通用變頻器，功率45kW，想通過變頻器的調速功能來改變渣漿泵的轉速，從而實現流量自動控制。變頻器外部端子調速可分為模擬量調速和多段速調速。模擬量調速可用電壓DC0~10V或電流DC4~20mA進行無級調速，變頻器外控模擬信號的取樣一般來源于管網上壓力或流量變送器，取樣信號經變頻器的內置PID調節器運算后，調節輸出頻率，實現無級調速，控制多為閉環調速，在恒壓供水系統中應用十分廣泛。所選變頻器多段速采用外部輸入端子X1～X5進行五段速調速，CM是公共端，用戶可根據所需轉速在變頻器上設定相應的頻率值進行有級調速。簡單講，多段調速就是利用開關量進行控制的，控制多為開閉環調速，森蘭變頻器的多段速調速比模擬量調速有較高優先級。

3.方案確定

由于選廠生產工藝導致的尾礦由旋流器進入尾礦池的尾礦量將會長期不穩定，這是不能改變的。旋流器和尾礦池間有一定的高差，尾礦是靠重力方式通過一個溜槽進入池內的，尾礦池僅有2m3容積，以上因素造成變頻器外控模擬信號的取樣不易實現，因為流量或壓力傳感器沒有合適的安裝位置。因此決定采用變頻器的多段調速功能進行控制，外控信號源采用液位繼電器獲得。選廠尾礦漿由于是重選工藝，基本上沒有腐蝕藥劑，電極式液位繼電器具有結構簡單、安全可靠的特點，故選擇兩個UDX-121液位繼電器。為延長電極使用壽命，電極采用不銹鋼制作。變頻器外接輸入端子X1～X5，分別設定30Hz、35Hz、40Hz、45Hz、50Hz五段頻率，在礦漿池內安裝五個不銹鋼電極，池內最底部電極作為公共端和變頻器公共端CM相連，其他五個電極由低到高分別和變頻器X1～X5四段頻率相連，具體配線工藝連接圖如圖1所示。

4.應用效果

變頻改造工作從2009年4月2日開始，安裝調試共用5天完成，改造后的尾礦輸送系統實現了平穩可靠的自動控制，大大降低了人員的勞動強度，同時由于采用了變頻器對泵的啟動和停止控制，啟動時啟動力矩大、電流小，且減少了對電網的沖擊，在停泵過程中緩沖力較小，消除了水錘效應，有利于設備的安全。通過對渣漿泵的實測，運行頻率大部分時段為40~45Hz，運行電流為60~70A，節電效果明顯，變頻改造總計投資9 600元，變頻改造后精減了操作人員，月節省人工工資3 300元，月節電25%，運行不到3個月即可收回全部投資。