簡(jiǎn)析變頻技術(shù)在選礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

李紅新　張明洋

摘 要：在電氣設(shè)備中應(yīng)用變頻技術(shù)，能增強(qiáng)抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)輸出、矢量控制、動(dòng)態(tài)響應(yīng)的目標(biāo)，兼具增效和節(jié)能的作用。本文首先分析了變頻技術(shù)的節(jié)能原理和優(yōu)勢(shì)，然后介紹了在選礦生產(chǎn)中的具體應(yīng)用，最后闡述了變頻器的常見故障和維修措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；應(yīng)用原理；選礦生產(chǎn)；故障維修

中圖分類號(hào)：TD928.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）03-0061-02

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，變頻技術(shù)能把直流電逆變成不同頻率的交流電，期間不會(huì)出現(xiàn)電能變化。目前在工業(yè)設(shè)備、家用電器上，普遍用到變頻器，將其用于選礦生產(chǎn)，不僅能平滑啟動(dòng)，而且可以提高工作效率，降低生產(chǎn)成本。以下結(jié)合某選礦廠的實(shí)際生產(chǎn)工作，探討了變頻技術(shù)的應(yīng)用。

1 變頻技術(shù)的節(jié)能原理和優(yōu)勢(shì)

分析變頻技術(shù)的節(jié)能原理，主要包括三個(gè)方面：一是變頻節(jié)能。以水泵電機(jī)為例，耗電功率和轉(zhuǎn)速之間，具有近似立方比的關(guān)系，考慮到水泵運(yùn)行的穩(wěn)定性，選擇時(shí)一般會(huì)高于實(shí)際需求，利用變頻技術(shù)可以調(diào)節(jié)流量，從而有效節(jié)約電能。二是軟啟動(dòng)節(jié)能。變頻器的啟動(dòng)電流，范圍在零到額定電流之間，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，能延長(zhǎng)水泵、閥門的使用壽命。三是功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能。電機(jī)功率因數(shù)一般在0.6-0.7之間，使用變頻技術(shù)后的COSφ≈1，能減小無(wú)功損耗，提高電網(wǎng)的有功功率。

將變頻技術(shù)和PLC技術(shù)相結(jié)合，用于水泵運(yùn)行中，能監(jiān)測(cè)水位狀態(tài)，通過(guò)無(wú)線電控制開關(guān)量，實(shí)現(xiàn)水泵的啟動(dòng)或停止；如果水泵發(fā)生故障，能將故障信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。由此可見，該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，一方面是增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，能降低故障發(fā)生率；另一方面具備自我檢測(cè)功能，針對(duì)故障能及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息，以此促進(jìn)水泵穩(wěn)定運(yùn)行。

2 變頻技術(shù)在給礦機(jī)上的應(yīng)用

第一，粗碎機(jī)改造。該選礦廠內(nèi)使用的粗碎機(jī)，型號(hào)為PEJ900×1200顎式破碎機(jī)，物料破碎的作用原理，是依靠移動(dòng)顎板和固定顎板之間的周期性運(yùn)動(dòng)，要想實(shí)現(xiàn)連續(xù)破碎的目標(biāo)，必須保證均勻給礦。基于此，變頻器的使用可以實(shí)現(xiàn)均勻給礦，動(dòng)態(tài)調(diào)整給礦數(shù)量，避免出現(xiàn)空載運(yùn)行，減少故障時(shí)間。改造前，粗碎機(jī)的處理量為每臺(tái)320t/h，改造后提高至384t/h，計(jì)算可知工作效率提升了20%，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定高效生產(chǎn)的目標(biāo)。

第二，球磨機(jī)改造。該選礦廠使用的球磨機(jī)，型號(hào)為MQG2700×2100格子型機(jī)械，以往運(yùn)行期間，要想控制出料口的大小，主要是調(diào)整粉礦倉(cāng)閘板，實(shí)現(xiàn)給礦量的控制。但是，該控制方法的應(yīng)用缺點(diǎn)，是給料平帶轉(zhuǎn)速快、磨損嚴(yán)重；出料口的調(diào)整要由人工完成，提高了人力成本；一旦出料口較小，會(huì)出現(xiàn)料倉(cāng)堵塞現(xiàn)象。基于此，變頻器的使用，首先完全打開出料口，通過(guò)調(diào)整平帶的轉(zhuǎn)速快慢，來(lái)控制給料量的多少。如此改造，一方面實(shí)現(xiàn)了均勻給料，能避免出現(xiàn)料倉(cāng)堵塞現(xiàn)象；另一方面可以延長(zhǎng)平帶的使用壽命，減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，見表1。

3 變頻技術(shù)在泵和風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

第一，風(fēng)機(jī)改造。該選礦廠使用的風(fēng)機(jī)，型號(hào)是RRF250羅茨風(fēng)機(jī)，出風(fēng)壓力為0.02MPa，并依據(jù)生產(chǎn)情況對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。改造前，利用閥門和放風(fēng)閘門調(diào)節(jié)風(fēng)量，電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后容易發(fā)熱；而且調(diào)節(jié)工作需要多名職工共同完成，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。對(duì)此，在風(fēng)機(jī)上安裝變頻器，對(duì)于風(fēng)量的調(diào)節(jié)，只需在控制面板上即可完成，既解決了電機(jī)發(fā)熱問(wèn)題，又減少了維修量，有效降低電能損耗。

第二，磁選機(jī)改造。該選礦廠使用的三次磁選機(jī)，型號(hào)為MDXB1050×3000型永磁磁選機(jī)，配合8/6E-AH鐵精泵，電動(dòng)機(jī)為Y280M-8型。由于鐵精池較小，礦水混合物的數(shù)量和濃度經(jīng)常變化，要根據(jù)流量需求調(diào)整生產(chǎn)情況。改造前，利用沖散水調(diào)節(jié)加水量，利用閥門調(diào)節(jié)渣漿泵的吸入量，促使鐵精泵的流量、能力相匹配。但是，對(duì)于調(diào)節(jié)的精度要求高，調(diào)節(jié)不當(dāng)就會(huì)出現(xiàn)跑槽、吸空等情況。對(duì)此，加用變頻器后，通過(guò)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，來(lái)控制鐵精泵的流量，不僅生產(chǎn)流程更加緊密，而且能減少金屬流失，有利于提高金屬回收率。

第三，尾礦泵改造。該選礦廠在尾礦處理上，采用兩段濃密、三段沉淀、一段壓濾的方案，缺點(diǎn)是尾礦泵的葉輪磨損嚴(yán)重，且電機(jī)容易超電流產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象；由于底流濃度變化頻繁，不利于壓濾作業(yè)的開展。對(duì)此，改造目標(biāo)是控制回水底流濃度，使用變頻器后，能靈活調(diào)整尾礦泵的流量，底流濃度明顯提高，葉輪磨損減輕，延長(zhǎng)了泵體和葉輪的使用壽命，見表2。

4 變頻技術(shù)在控制系統(tǒng)機(jī)上的應(yīng)用

第一，壓濾系統(tǒng)改造。該選礦廠使用的壓濾系統(tǒng)，型號(hào)是XMZ808U型壓濾機(jī)，利用西門子S7-200系統(tǒng)進(jìn)行控制，運(yùn)行期間存在的問(wèn)題，是效率低、穩(wěn)定性差。對(duì)此，在尾礦泵上安裝變頻器，壓力傳感器能反饋壓濾機(jī)的壓力信號(hào)，然后調(diào)整尾礦泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速。在開始進(jìn)料時(shí)，泵體全速運(yùn)行；達(dá)到一定壓力后，轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低，防止因壓力過(guò)大造成漏料現(xiàn)象。

第二，壓濾機(jī)拉板小車改造。將變頻器用在壓濾機(jī)的拉板小車上，要想取拉板，電動(dòng)機(jī)就會(huì)啟動(dòng)，帶動(dòng)小車取板；運(yùn)行到濾板把手時(shí)，因受阻電流提高，達(dá)到設(shè)定值變頻器就會(huì)發(fā)出過(guò)載信號(hào)，此時(shí)進(jìn)入拉板狀態(tài)，如此反復(fù)循環(huán)，直至卸料完成。相比于改造前使用液壓驅(qū)動(dòng)裝置、測(cè)速轉(zhuǎn)向裝置，不僅沖擊力減小，而且安全性和可靠性高，減少了后期維修量。

5 變頻器的常見故障和維修措施

第一，過(guò)流故障。系統(tǒng)運(yùn)行期間，變頻器突然加速、減速，負(fù)載會(huì)出現(xiàn)突變或短路，從而引起過(guò)流故障。針對(duì)這類故障，應(yīng)該適當(dāng)延長(zhǎng)加速或減速時(shí)間，避免負(fù)載突變，并且加強(qiáng)線路檢查工作。如果負(fù)載斷開后，變頻器依然處于過(guò)流故障，說(shuō)明逆變電路損壞，應(yīng)該更換變頻器。

第二，過(guò)載故障。過(guò)載故障主要包括兩類：一是變頻過(guò)載，二是電動(dòng)機(jī)過(guò)載，故障原因可能是加速時(shí)間短，或者電網(wǎng)電壓低，或者直流制動(dòng)量大。對(duì)此，應(yīng)該適當(dāng)延長(zhǎng)加速時(shí)間、制動(dòng)時(shí)間，并且檢查電網(wǎng)電壓，將其控制在合適范圍內(nèi)。

第三，過(guò)壓故障。過(guò)壓故障常見兩類：一是電源輸入側(cè)過(guò)電壓，主要發(fā)生在節(jié)假日，此時(shí)負(fù)載小，電壓突然升高或降低就會(huì)造成故障。對(duì)此，應(yīng)該斷開電源后檢查并處理。二是負(fù)載側(cè)過(guò)電壓，分析其原因，主要是加速期間變頻器的輸出速度慢，而負(fù)載的加速快，此時(shí)電動(dòng)機(jī)發(fā)電，但變頻器沒(méi)有能量回饋單元，就會(huì)升高直流回路中的電壓，一旦超過(guò)保護(hù)值就出現(xiàn)過(guò)電壓故障。對(duì)此，應(yīng)該合理調(diào)整變頻器的參數(shù)，可以將減速時(shí)間延長(zhǎng)，或者將加速時(shí)間縮短。

第四，電機(jī)轉(zhuǎn)向異常。針對(duì)該故障，雖然變頻器面板上的正、反切換按鈕具有轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)的作用，但在停電后再次運(yùn)行，變頻器會(huì)保持既定轉(zhuǎn)向。對(duì)此，應(yīng)該改變輸出側(cè)的相序，或者調(diào)整起始運(yùn)行參數(shù)，就能解決反向運(yùn)轉(zhuǎn)的問(wèn)題。

6 結(jié)語(yǔ)

變頻技術(shù)的節(jié)能原理，包括變頻節(jié)能、軟啟動(dòng)節(jié)能、功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能三個(gè)方面。文中以某選礦廠內(nèi)的設(shè)備為例，分別介紹了變頻技術(shù)在粗碎機(jī)、球磨機(jī)、風(fēng)機(jī)、磁選機(jī)、尾礦泵、壓濾系統(tǒng)上的改造應(yīng)用。結(jié)果顯示提高了運(yùn)行穩(wěn)定性，能延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，且有效減少了電能損耗，有利于促進(jìn)選礦廠的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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