吳永博 唐 奇 王 鑫

(1.沈陽隆基電磁科技股份有限公司;2.撫順恒泰無損檢測有限公司)

變頻器在立環(huán)脈動強磁選機中的應用

吳永博1唐 奇1王 鑫2

(1.沈陽隆基電磁科技股份有限公司;2.撫順恒泰無損檢測有限公司)

為了更好的提高強磁選機的生產(chǎn)指標，降低操作維護工人的勞動強度，將變頻控制理論引入到強磁選機的電機控制中，針對不同的原料可實時的無級調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速和脈動沖次的速度，使強磁選機能夠以最佳的分選狀態(tài)面對各種類型物料的分選。

強磁選機 變頻控制理論 轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速 脈動沖次

我國擁有豐富的氧化鐵礦、鈦鐵礦、錳礦、黑鎢礦等弱磁性礦石資源，但多數(shù)礦床的原礦品位低、嵌布粒度細。細粒選礦的回收率低和磁性精礦品位較低是普遍存在的問題，大量有用的礦物流失到尾礦中，每年對我國的礦產(chǎn)資源造成了巨大的浪費[1-4]。針對這一現(xiàn)象，立環(huán)脈動強磁選機被開發(fā)出來，并且廣泛應用在各大礦山。以往立環(huán)脈動強磁選機的轉(zhuǎn)環(huán)電機與脈動電機的速度是固定的，脈動的沖次只能通過更換皮帶輪的方式調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速無法調(diào)節(jié)。針對這一現(xiàn)象，沈陽隆基生產(chǎn)的DLGS系列立環(huán)脈動強磁選機控制系統(tǒng)將變頻器引入，通過變頻器直接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)環(huán)電機與脈動電機的速度，此技術(shù)的應用大大提高了設備的自動化程度、降低了操作維護工人的勞動強度、提高了設備的生產(chǎn)指標。

1 概 述

利用變頻器控制轉(zhuǎn)環(huán)及脈動電機速度的技術(shù)已經(jīng)在DLGS系列強磁機上得到了廣泛應用。該技術(shù)具有操作維護簡單、安全可靠、無級調(diào)速、自動化程度高等諸多優(yōu)點，應用于強磁機上可極大降低維護人員的勞動強度，并極大地提高設備的生產(chǎn)指標。

1.1 變頻器工作原理

通常把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作變頻器。該設備首先要通過整流電路把三相或單相交流電變化為直流電，再通過逆變電路將直流電變成一定頻率或一定電壓的交流電[5]，通過改變電源的頻率來達到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的。另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等[6]。

1.2 技術(shù)特點

(1)調(diào)速。普通的三相異步電動機加裝變頻后可以實現(xiàn)調(diào)速功能，即任意地改變電動機的轉(zhuǎn)速。

(2)節(jié)能。變頻器調(diào)速比傳統(tǒng)的電磁調(diào)速可節(jié)電25%～80%。

(3)軟啟動。變頻器啟動對機械設備沒有危害，而硬啟動則反之。

(4)自動化方面。變頻器可通過Modbus、CANopen等多種通訊協(xié)議與控制系統(tǒng)連接，被控設備各項工作參數(shù)實時反饋到控制系統(tǒng)。

(5)電機保護功能。變頻器實時監(jiān)測電機的工作狀態(tài)，且在電機運行出現(xiàn)故障時，及時對被控電機進行保護，并將故障內(nèi)容反映在鍵盤顯示屏內(nèi)，維護人員可根據(jù)顯示內(nèi)容輕松找到故障原因。

2 變頻器在強磁機上的實際應用

以沈陽隆基電磁科技股份有限公司生產(chǎn)的型號為DLGS-2000的強磁選機與其他廠商生產(chǎn)的無變頻器控制的強磁選機為例，介紹變頻器的實際應用情況。

為驗證變頻器在強磁選機上的作用，將利用變頻器的強磁選機電控系統(tǒng)與無變頻器控制的強磁選機電控系統(tǒng)進行對比試驗。標記利用變頻器的強磁選機電控系統(tǒng)為1#控制系統(tǒng)，無變頻控制的強磁選機電控系統(tǒng)為2#控制系統(tǒng)。1#強磁選機轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率設為50 Hz時的轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速與2#強磁選機在工頻下的轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速同為3 r/min；脈沖變頻器的頻率設為50 Hz時與2#強磁選機在工頻下的脈沖沖次同為300次/min。

2.1 分選氧化礦試驗

針對河北某地赤鐵礦的粗選流程進行對比試驗，原礦鐵品位為30.6%，礦漿濃度為25%，試驗結(jié)果見表1。

表1 分選赤鐵礦對比試驗結(jié)果

由表1可知，處理赤鐵礦時，在一定范圍內(nèi)，當脈沖沖次速度保持不變的情況下，增大轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速，將使精礦品位提高，精礦回收率將增大，因此發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率為60 Hz(轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速3.5 r/min)時，達到最佳選礦指標；將轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率固定在60 Hz，改變脈沖變頻器的頻率，降低脈沖頻率，將使精礦品位有所下降，但是精礦回收率升高；與同條件下2#強磁選機相比，將轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率調(diào)節(jié)至60 Hz(轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為3.5 r/min)，脈沖變頻器頻率調(diào)節(jié)至30 Hz(脈沖沖次180次/min)時，精礦品位相當，同為51.3%，但是精礦鐵回收率1#強磁選機較2#強磁選機提高8個百分點。

2.2 石英砂除鐵試驗

針對安徽某地石英砂礦的除鐵流程進行對比試驗[7]，原礦鐵含量為0.21%，礦漿濃度為20%，試驗結(jié)果見表2。

表2 石英砂礦除鐵對比試驗結(jié)果

由表2可知，石英砂礦除鐵時，當增大轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率時，精礦鐵品位降低，但是尾礦中帶砂量增大；當減小轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率時，精礦鐵品位有所提高，但是帶砂量將不斷降低；與同條件2#強磁選機相比，將轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率將至40 Hz(轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為2.5 r/min)時，精礦鐵品位幾乎不變，但是帶砂量降低2個百分點。

2.3 長石除鐵試驗

針對河北某地長石礦的除鐵流程進行對比試驗，原礦鐵含量為0.182%，礦漿濃度為20%，試驗結(jié)果見表3。

表3 長石礦除鐵對比試驗結(jié)果

由表3可知，長石礦除鐵時，當增大轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率時，精礦鐵品位將降低，但尾礦中帶砂量增大；當減小轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率時，精礦鐵品位有所提高，但是帶砂量將不斷降低；與同條件2#強磁選機相比，將轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率將至45 Hz(轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為 2.7 r/min)時，精礦鐵品位幾乎不變，但是尾礦帶砂量降低0.27個百分點。

2.4 赤泥選鐵試驗

針對廣西某地赤泥礦的選鐵1段粗選流程進行對比試驗，原礦鐵品位為30.15%，礦漿濃度為23%，試驗結(jié)果見表4。

表4 赤泥礦選鐵對比試驗結(jié)果

由表4可知，處理赤泥礦選鐵時，在一定范圍內(nèi)，當脈沖沖次速度保持不變的情況下，增大轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速，將使精礦鐵品位提高，精礦鐵回收率增大，因此發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率為60 Hz(轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速 3.5 r/min)時，達到最佳選礦指標；將轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率固定在60 Hz，改變脈沖變頻器的頻率，降低脈沖頻率，精礦鐵品位有所下降，但精礦鐵回收率升高；與同條件下2#強磁選機相比，將轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率調(diào)節(jié)至60 Hz(轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為3.5 r/min)，脈沖變頻器頻率調(diào)節(jié)至30 Hz(脈沖沖次180次/min)時，精礦鐵品位提高0.56個百分點，但精礦鐵回收率1#強磁選機較2#強磁選機提高4.19個百分點。

由表1～表4可見，加裝變頻控制的強磁選機與無變頻器控制的強磁選機相比，生產(chǎn)指標大大提高。

3 結(jié) 論

強磁選機的轉(zhuǎn)環(huán)電動機與脈沖電動機增加變頻控制后，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速與脈沖沖次的無級調(diào)速，更好的適應各種物料分選，提高整體生產(chǎn)指標。變頻器本身的軟啟動功能，大大減小了啟動電流對電機的沖擊，增大了設備的使用壽命。變頻器具有自動化通訊接口，可將被控設備實時狀態(tài)反映到控制系統(tǒng)中，極大地提高了設備的自動化程度，降低了操作人員的操作維護強度。

[1] 孫仲元.磁選設備磁系設計基礎(chǔ)[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1983.

[2] 王常任.磁電選礦[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2002.

[3] 許 時.礦石可選性研究[M].2版.北京:冶金工業(yè)出版社，1989.

[4] 邱繼存.選礦學[M].1版.北京:冶金工業(yè)出版社，1987.

[5] 黃 俊.半導體變流技術(shù)實驗與習題[M].北京:機械工業(yè)出版社，1989.

[6] 俞大光.電工基礎(chǔ)：中冊[M].北京:高等教育出版社，1965.

[7] 趙洪力.如何從硅砂中除去鐵[J].玻璃技術(shù)，1986(4):23-34.

2014-11-13)

吳永博(1982—)，男，工程師，113122 遼寧省撫順市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)文化路6號。