合格介質泵變頻控制節能技術在選礦廠中的應用

陳景峰

摘 要：為了能夠順應新時代節能減排的要求，福建省潘洛鐵礦洛陽選礦廠引入變頻調速技術旨在實現節能降耗。本文首先闡述了改造前選礦生產出現的問題以及改造后離心式渣漿泵變頻系統的優勢，然后探討了變頻調速系統的自由轉換開閉功能、信號外接、自動復位功能，最后分析了變頻調速器這一變頻控制節能技術的可行性，證明變頻調速器安裝在合格介質泵中，具有良好的節能降耗優勢。

關鍵詞： 選礦廠；變頻器；介質泵

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.069

0 前言

變頻器應用在泵類、驅動風機等設施上有明顯的節電效果，且具有高可靠性和高穩定性。在福建省潘洛鐵礦洛陽選礦廠的多方證明下，使用健全的變頻交流電變頻調速技術具有多種優勢。在這種條件下，隨著我國工業化的快速發展，把變頻提速器安裝在兩臺電機功率為45KW，型號為150/100D-AHK的離心式渣漿泵上（合格介質泵），在選礦工作呈現出許多優勢。不但將生產工藝中的難題解決，同時在廠、礦節能方面十分可觀。

1 改造方案

1.1 分析改造前系統出現的問題

生產中，為了使型號為FX350-GT-S2*4旋流器組得到有效控制，一般是采用手動開啟度進行離心式渣漿泵流量的調整閥門的形式展開，即運用增減管道上的阻力來對管道中介質流加以控制。該種方法不但耗費人大量的精力，增加過多的人資耗費，同時還會導致閥門磨損嚴重，使其的使用期限大大縮減，須頻繁更換泵出口閘閥。假若離心式渣漿泵無法確保壓力控制穩定，就極易產生過多或者過少介質量流入到旋流器組的現象。假若泵的入口閘閥沒有控制好，極有可能產生電機超負載自動停泵的狀況，阻礙正常生產；而旋流器組中缺乏介質量就極易導致固液比例失調，對混料泵的傷害極大。

控制管道中壓力時采取手動離心式渣漿泵出口閘閥開度的方式，因為是以最大負荷量選擇設備型號，在實際運作中設備中保留的富余量就會較大。所以導致電動機運轉效率低，浪費了較多的電能。

離心式渣漿泵有45KW的電機功率，是采用手動方式開機，進而導致生成的啟動電流過大，給電網帶來極大沖擊力。在實際生產中由于無法對旋流器組液位的變化狀況展開及時、精準的檢測，無法快速的應對突發事件。

1.2 改造后的重介質電控系統

為了解決以上問題，并與生產工藝需求相符，使企業成本降低，福建省潘洛鐵礦洛陽選礦廠在實際生產中運用變頻調速技術，即改造兩臺（其中一臺備用）離心式渣漿泵為變頻調速合格介質泵。該次改造是以原供電為前提，進行變頻控制柜的添加。即傳感器、水泵、變頻器以及柜外連接線等閉環構成離心式渣漿泵變頻控制系統。改造后的優點如下：

檢測壓力時采用壓力傳感器，使用變頻器PID閉環控制法自調電機轉速，該控制法具有動作精準性高、反應速度快，生產便利的優點；運用變頻本身較強的編程實力，可靈活轉換開閉環等各種控制形式；變頻器可對電機實行軟啟、停的操作，使沖擊電流現象大幅度減少；旋流器組內的壓力穩定對分級效果有關健作用，并且使離心泵喂料池的液位控制難度降低；因為變頻器本身具備過電流、過載、過（欠）電壓、短路、缺相等各種保護功能，從而使電機使用年限大幅延長；可直接利用改變變頻器運轉頻率的方法控制壓力穩定，去掉閥門，降低了壓力沖擊管網的幅度，同時大大節省了耗電量，并且噪音量大幅度減小。

2 變頻調速系統的控制功能

圖1是變頻調速系統的控制原理：

2.1 自由轉換開閉環功能

閉環控制。將壓力傳感器安置在旋流器組進漿管道之上，其對管道內壓力進行控制時采用4mA到20mA電流信號的方式，在與配電器把該信號轉化成0V到10V的電壓信號，即確保壓力控制在0.5～0.7Mpa。最后信號輸送到變頻機模擬量輸入通道，同變頻器內設定的定值展開PID計算。7.5V是變頻器內設定值，相對應就是85%泵池液位的電壓信號。以比較結果為據，變頻器會將相應的頻率輸出，達到了對離心式渣漿泵轉速進行壓力穩定控制的目的，從而控制了旋流器組壓力。

開環控制：當設置變頻器的閉環功能無效時或者操作人員轉換X2開關并且接通COM時，系統就開始進入開環運轉狀態。操作員能夠運用上位機對AI + 和AI -展開4mA到20mA 間的電流調控，達到開環對離心式渣漿泵轉速調控的目的。開、閉環轉換速度快、靈活，會輕松應對生產中出現的突發故障。比如旋流器組以上的壓力傳感器出現問題或者液位信號反饋不精準，只要快速的把離心式渣漿泵從閉環切換到開環即可，這樣就能可靠、安全的控制系統。

2.2 信號外接

把變頻器輸入頻率和壓力傳感器這兩種信號或故障信號接入到配電柜，通過編程集控PLC，變頻器實時輸出頻率、旋流器組液位變換以及故障種類，均可在配電柜上位機上展開實時監測，為生產帶來了極大的便利。

2.3 系統復位功能

變頻器發生故障，會關閉內部的TA、TC間的常開點，故障繼電器3KA產生動作后就會立即停止離心式渣漿泵；下按控制柜中的SB7按鈕就可手動復位。編程變頻器后，能夠達到自動復位。該種方法優勢在于，離心式渣漿泵在平常生產中出現跳電故障，10s之后系統會自行復位，這樣有助于節約時間和電能。

3 分析合格介質泵變頻控制節能技術的經濟性

水泵節能原理圖是圖2，其中變頻和工頻時壓力與流量曲線為曲線④和②，在水泵壓力不同時顯示的特性通過曲線①和③來表示。水泵在A點工作時，，也就是同面積成正比。要使流量從向下降時，假若是通過手動離心式渣漿泵出口閘閥開度的方式調節，工作點就會從到移動，流量會降低，壓力升高，軸功率只有較少的降幅；運用變頻調速的方法，就會從工作點向工作點移動，在符合相同流量時，壓力也會大幅度降低，軸功率會大幅度下降。

福建省潘洛鐵礦洛陽選礦廠自從將變頻器調速安裝在離心式渣漿泵中展開自控以后，旋流器組沒有產生過一次的壓力過高或過低的情況，且生產過程中均運轉頻率為45Hz，比原來降低了5Hz，即有27%的節約率。

以選礦廠平常生產規劃為依據，每天變頻器運轉16小時，全年節省的電能為，假若以每度電0.65元來計算，每年就會節省76121.4元的資金。

4 結語

總之，福建省潘洛鐵礦洛陽選礦廠在實際生產中應用變頻調速技術，不但能夠保證生產過程更加順暢，將以前手動閘閥開度操作的問題解決掉，并且節約的電能也十分可觀，即變頻調速技術作為合格介質泵變頻控制節能技術，值得在眾多選礦中推廣。

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