作者簡介：

    徐明章（1968-），男，四川遂寧人，工程師，現(xiàn)就職于希望森蘭科技股份有限公司，主要從事變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計和現(xiàn)場應(yīng)用方面的工作。

    摘要：礦山水力旋轉(zhuǎn)分級系統(tǒng)是礦漿通過渣漿泵獲得動能后，進(jìn)入水力旋轉(zhuǎn)器，在離心力的作用下將粗礦粒和細(xì)礦粒分離。通過變頻調(diào)速改變礦漿泵的轉(zhuǎn)速可以滿足不同分離工藝要求。森蘭SB70G500kW矢量控制變頻器已在銅礦水力旋轉(zhuǎn)分級系統(tǒng)中替代國外變頻器，投運(yùn)以來，其性能和可靠性完全滿足生產(chǎn)工藝的要求，國產(chǎn)化是必由之路。

    關(guān)鍵詞：礦漿泵；水力旋轉(zhuǎn)器；變頻器；國產(chǎn)化

    1 概述

    中國是世界銅礦較多的國家之一。總保有儲量銅 6243 萬噸，居世界第 7 位。探明儲量中富銅礦占 35% 。銅礦分布廣泛，除天津、香港外，包括上海、重慶、臺灣在內(nèi)的全國各省 ( 市、區(qū) ) 皆有產(chǎn)出。已探明儲量的礦區(qū)有 910 處。江西銅儲量位居全國榜首，占 20.8% ，西藏次之，占 15% ；再次為云南、甘肅、安徽、內(nèi)蒙古、山西、湖北等省，各省銅儲量均在 300 萬噸以上。

    目前，我國勘探和開采的銅或銅多金屬礦床，大部分銅礦石都要經(jīng)過選礦富集成銅精礦才能冶煉成銅金屬，銅礦選礦工藝流程是礦石經(jīng)過破碎、球磨和細(xì)篩的篩選，得到較細(xì)的礦漿液，再經(jīng)過礦漿泵輸送給水力旋轉(zhuǎn)器分離出滿足浮選工藝要求的礦漿，在整個選礦過程中水力旋轉(zhuǎn)器工作的好壞將直接影響選礦的質(zhì)量和效率。影響水力旋轉(zhuǎn)器的工作主要有以下因素：礦漿入口的壓力和流速；溢流管、排砂咀的尺寸及其與直徑之比；圓錐角的大小以及礦漿濃度等。在選好一個型號的水力旋轉(zhuǎn)器后可變的因數(shù)就只有礦漿入口的壓力和礦漿濃度是變化量了，因此礦漿入口的壓力和礦漿濃度必須控制，才能給下工序（浮選）輸送滿足要求的礦漿。濃度可以通過二段池補(bǔ)加水閥開度來控制。礦漿入口的壓力和流速，可以通過改變礦漿泵的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，礦漿泵的轉(zhuǎn)速又可以通過變頻調(diào)速來實現(xiàn)。選礦工藝流程如圖1所示.

               

                             圖1 選礦工藝流程

    變頻調(diào)速是一種高效、無級的調(diào)速方式。隨著電力電子技術(shù)和控制技術(shù)不不斷完善和發(fā)展，變頻調(diào)速已在各行業(yè)廣泛應(yīng)用，但遺憾的是由于多種原因，國內(nèi)很多行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備的變頻調(diào)速器還是被國外品牌的變頻器所壟斷。例如，本案例發(fā)生在江西德興銅礦，該公司是我國最大的銅礦開采企業(yè)，以前他們的礦漿泵變頻調(diào)速器只選擇ABB、西門子等國外著名品牌。令人欣慰的是該企業(yè)在實施設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)程中，通過對比國內(nèi)各變頻器制造商實力以及對現(xiàn)場方案的解決，最后選定森蘭變頻器。經(jīng)過一年多的運(yùn)行證明該變頻器完全能滿足要求。

    2 水力旋轉(zhuǎn)器的工作原理

    水力旋流器是利用離心力作用進(jìn)行分級的設(shè)備。在磨礦回路中用作檢查分級和控制分級，它是當(dāng)前細(xì)粒物料分離比較有效的設(shè)備。水力旋流器的構(gòu)造：上部為圓錐形。在圓柱形筒體上裝有與筒壁呈切線方向的給礦管。圓錐上部裝有與圓柱部分相連通的中心溢流管。溢流管的上端則通過緩沖室或直接與外部管道聯(lián)接以排出溢流。在圓錐形底部裝有沉砂咀，以排出粗粒沉砂。

    水力旋流器的工作原理：當(dāng)?shù)V漿用礦漿泵（或高差）以一定壓力和流速經(jīng)給礦管沿切線方向進(jìn)入圓筒后，礦漿便以很快的速度沿筒壁旋轉(zhuǎn)，而產(chǎn)生很大的離心力。在離心力和重力的作用下，較粗、較重的礦粒被拋向器壁，沿螺旋線的軌跡向下運(yùn)動，并由圓錐體下部的排吵咀排出，而較細(xì)的礦粒則在錐體中心和水形成內(nèi)螺旋狀的上升礦漿流，經(jīng)溢流管排出，實現(xiàn)粗礦粒和細(xì)礦粒的分離。

    3 系統(tǒng)要求

    （1）變頻器額定電壓、頻率為：三相380V，50Hz，適配電機(jī)功率為：450kW。
    （2）啟動轉(zhuǎn)矩：0.5Hz大于150%額定轉(zhuǎn)矩。
    （3）變頻器可靠性高，過載能力：150%額定電流1分鐘。
    （4）變頻器輸入側(cè)總電壓諧波畸變率：THVD小于5%；輸出側(cè)：為了不給昂貴的電機(jī)造成傷害要求輸出電壓為正弦波。
    （5）變頻器控制系統(tǒng)能實現(xiàn)：現(xiàn)場就地、現(xiàn)場遠(yuǎn)程、本柜就地、本柜遠(yuǎn)程、緊急停車等功能。4 森蘭變頻器礦山水力旋轉(zhuǎn)分級系統(tǒng)的應(yīng)用

    SB70G系列變頻器為希望森蘭變頻器制造公司自主開發(fā)的新一代低噪音、高性能、可靠性高、功能強(qiáng)大的變頻器，采用轉(zhuǎn)子磁場定向的無速度傳感器矢量控制方式，0.5Hz時的轉(zhuǎn)矩大于150%，實現(xiàn)了對電機(jī)大轉(zhuǎn)矩起動和高精度的控制。考慮到使系統(tǒng)更加可靠，可以放大一擋選用SB70G500kW變頻器，完全能滿足系統(tǒng)的前3條要求。為滿足第4條要求，可以采用以下措施。采用12脈波整流方式以減小輸入側(cè)的諧波，與6脈波輸入方式相比，可以消除5次、7次諧波，完全滿足THVD小于5%的要求。為了使輸出的電壓波形是正弦，在變頻器的輸出安裝了正弦波濾波器，經(jīng)過現(xiàn)場測試變頻器輸出電壓波形滿足要求，徹底消除了過沖電壓，減小了轉(zhuǎn)子軸電壓和軸承電流。鑒于SB70G變頻器有自身強(qiáng)大的模塊化設(shè)計和可編程單元設(shè)計以及多種可選配件，根據(jù)要求對其進(jìn)行二次開發(fā)滿足了第5條要求。其變頻控制原理圖如圖2所示。

                  

                                    圖2 變頻器控制原理圖

    本系統(tǒng)的控制分為手動控制和自動控制。手動控制時，變頻器的頻率通過電位器RP1調(diào)節(jié)，變頻器的起/停通過按鈕控制中間繼電器INV實現(xiàn)。自動控制時，變頻器的啟動/停止由PLC控制中間繼電器INV實現(xiàn)。礦漿壓力由礦漿入口壓力計輸出的4~20mA反饋信號送給PLC，PLC再根據(jù)進(jìn)料給定壓力值進(jìn)行計算，最后并輸出4~20mA信號給變頻器，控制變頻器的壓力實現(xiàn)閉環(huán)控制，使礦漿的壓力在給定范圍內(nèi)變化，使水力旋轉(zhuǎn)器在最佳工作狀態(tài)。

    5 結(jié)語

    SB70G500kW變頻器投運(yùn)以來，運(yùn)行可靠平穩(wěn)，控制靈活方便，精度高，充分滿足了水力旋轉(zhuǎn)器的工藝要求，大大優(yōu)化了生產(chǎn)指標(biāo)，提高了礦漿的分離精度，并且在調(diào)速過程中有節(jié)能效果。實踐證明，森蘭SB70G500kW變頻器其性能和可靠性完全滿足閉環(huán)選礦生產(chǎn)工藝的要求。

    摘自《自動化博覽》2010年第七期