吳永博 唐 奇 王 鑫

(1.沈陽(yáng)隆基電磁科技股份有限公司;2.撫順恒泰無(wú)損檢測(cè)有限公司)

變頻器在立環(huán)脈動(dòng)強(qiáng)磁選機(jī)中的應(yīng)用

吳永博1唐 奇1王 鑫2

(1.沈陽(yáng)隆基電磁科技股份有限公司;2.撫順恒泰無(wú)損檢測(cè)有限公司)

為了更好的提高強(qiáng)磁選機(jī)的生產(chǎn)指標(biāo)，降低操作維護(hù)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，將變頻控制理論引入到強(qiáng)磁選機(jī)的電機(jī)控制中，針對(duì)不同的原料可實(shí)時(shí)的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速和脈動(dòng)沖次的速度，使強(qiáng)磁選機(jī)能夠以最佳的分選狀態(tài)面對(duì)各種類(lèi)型物料的分選。

強(qiáng)磁選機(jī) 變頻控制理論 轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速 脈動(dòng)沖次

我國(guó)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(xì)。細(xì)粒選礦的回收率低和磁性精礦品位較低是普遍存在的問(wèn)題，大量有用的礦物流失到尾礦中，每年對(duì)我國(guó)的礦產(chǎn)資源造成了巨大的浪費(fèi)[1-4]。針對(duì)這一現(xiàn)象，立環(huán)脈動(dòng)強(qiáng)磁選機(jī)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，并且廣泛應(yīng)用在各大礦山。以往立環(huán)脈動(dòng)強(qiáng)磁選機(jī)的轉(zhuǎn)環(huán)電機(jī)與脈動(dòng)電機(jī)的速度是固定的，脈動(dòng)的沖次只能通過(guò)更換皮帶輪的方式調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速無(wú)法調(diào)節(jié)。針對(duì)這一現(xiàn)象，沈陽(yáng)隆基生產(chǎn)的DLGS系列立環(huán)脈動(dòng)強(qiáng)磁選機(jī)控制系統(tǒng)將變頻器引入，通過(guò)變頻器直接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)環(huán)電機(jī)與脈動(dòng)電機(jī)的速度，此技術(shù)的應(yīng)用大大提高了設(shè)備的自動(dòng)化程度、降低了操作維護(hù)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了設(shè)備的生產(chǎn)指標(biāo)。

1 概 述

利用變頻器控制轉(zhuǎn)環(huán)及脈動(dòng)電機(jī)速度的技術(shù)已經(jīng)在DLGS系列強(qiáng)磁機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用。該技術(shù)具有操作維護(hù)簡(jiǎn)單、安全可靠、無(wú)級(jí)調(diào)速、自動(dòng)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于強(qiáng)磁機(jī)上可極大降低維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并極大地提高設(shè)備的生產(chǎn)指標(biāo)。

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(chēng)作變頻器。該設(shè)備首先要通過(guò)整流電路把三相或單相交流電變化為直流電，再通過(guò)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(guò)改變電源的頻率來(lái)達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等[6]。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

(1)調(diào)速。普通的三相異步電動(dòng)機(jī)加裝變頻后可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能，即任意地改變電動(dòng)機(jī)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(dòng)。變頻器啟動(dòng)對(duì)機(jī)械設(shè)備沒(méi)有危害，而硬啟動(dòng)則反之。

(4)自動(dòng)化方面。變頻器可通過(guò)Modbus、CANopen等多種通訊協(xié)議與控制系統(tǒng)連接，被控設(shè)備各項(xiàng)工作參數(shù)實(shí)時(shí)反饋到控制系統(tǒng)。

(5)電機(jī)保護(hù)功能。變頻器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)的工作狀態(tài)，且在電機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)對(duì)被控電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，并將故障內(nèi)容反映在鍵盤(pán)顯示屏內(nèi)，維護(hù)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(qiáng)磁機(jī)上的實(shí)際應(yīng)用

以沈陽(yáng)隆基電磁科技股份有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為DLGS-2000的強(qiáng)磁選機(jī)與其他廠商生產(chǎn)的無(wú)變頻器控制的強(qiáng)磁選機(jī)為例，介紹變頻器的實(shí)際應(yīng)用情況。

為驗(yàn)證變頻器在強(qiáng)磁選機(jī)上的作用，將利用變頻器的強(qiáng)磁選機(jī)電控系統(tǒng)與無(wú)變頻器控制的強(qiáng)磁選機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。標(biāo)記利用變頻器的強(qiáng)磁選機(jī)電控系統(tǒng)為1#控制系統(tǒng)，無(wú)變頻控制的強(qiáng)磁選機(jī)電控系統(tǒng)為2#控制系統(tǒng)。1#強(qiáng)磁選機(jī)轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率設(shè)為50 Hz時(shí)的轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速與2#強(qiáng)磁選機(jī)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(shè)為50 Hz時(shí)與2#強(qiáng)磁選機(jī)在工頻下的脈沖沖次同為300次/min。

2.1 分選氧化礦試驗(yàn)

針對(duì)河北某地赤鐵礦的粗選流程進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，原礦鐵品位為30.6%，礦漿濃度為25%，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 分選赤鐵礦對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，處理赤鐵礦時(shí)，在一定范圍內(nèi)，當(dāng)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(shí)，達(dá)到最佳選礦指標(biāo)；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(qiáng)磁選機(jī)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(shí)，精礦品位相當(dāng)，同為51.3%，但是精礦鐵回收率1#強(qiáng)磁選機(jī)較2#強(qiáng)磁選機(jī)提高8個(gè)百分點(diǎn)。

2.2 石英砂除鐵試驗(yàn)

針對(duì)安徽某地石英砂礦的除鐵流程進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)[7]，原礦鐵含量為0.21%，礦漿濃度為20%，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 石英砂礦除鐵對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，石英砂礦除鐵時(shí)，當(dāng)增大轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率時(shí)，精礦鐵品位降低，但是尾礦中帶砂量增大；當(dāng)減小轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率時(shí)，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(qiáng)磁選機(jī)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(shí)，精礦鐵品位幾乎不變，但是帶砂量降低2個(gè)百分點(diǎn)。

2.3 長(zhǎng)石除鐵試驗(yàn)

針對(duì)河北某地長(zhǎng)石礦的除鐵流程進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，原礦鐵含量為0.182%，礦漿濃度為20%，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 長(zhǎng)石礦除鐵對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，長(zhǎng)石礦除鐵時(shí)，當(dāng)增大轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率時(shí)，精礦鐵品位將降低，但尾礦中帶砂量增大；當(dāng)減小轉(zhuǎn)環(huán)變頻器頻率時(shí)，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(qiáng)磁選機(jī)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(shí)，精礦鐵品位幾乎不變，但是尾礦帶砂量降低0.27個(gè)百分點(diǎn)。

2.4 赤泥選鐵試驗(yàn)

針對(duì)廣西某地赤泥礦的選鐵1段粗選流程進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，原礦鐵品位為30.15%，礦漿濃度為23%，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 赤泥礦選鐵對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，處理赤泥礦選鐵時(shí)，在一定范圍內(nèi)，當(dāng)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(shí)，達(dá)到最佳選礦指標(biāo)；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(qiáng)磁選機(jī)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(shí)，精礦鐵品位提高0.56個(gè)百分點(diǎn)，但精礦鐵回收率1#強(qiáng)磁選機(jī)較2#強(qiáng)磁選機(jī)提高4.19個(gè)百分點(diǎn)。

由表1～表4可見(jiàn)，加裝變頻控制的強(qiáng)磁選機(jī)與無(wú)變頻器控制的強(qiáng)磁選機(jī)相比，生產(chǎn)指標(biāo)大大提高。

3 結(jié) 論

強(qiáng)磁選機(jī)的轉(zhuǎn)環(huán)電動(dòng)機(jī)與脈沖電動(dòng)機(jī)增加變頻控制后，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速與脈沖沖次的無(wú)級(jí)調(diào)速，更好的適應(yīng)各種物料分選，提高整體生產(chǎn)指標(biāo)。變頻器本身的軟啟動(dòng)功能，大大減小了啟動(dòng)電流對(duì)電機(jī)的沖擊，增大了設(shè)備的使用壽命。變頻器具有自動(dòng)化通訊接口，可將被控設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)反映到控制系統(tǒng)中，極大地提高了設(shè)備的自動(dòng)化程度，降低了操作人員的操作維護(hù)強(qiáng)度。

[1] 孫仲元.磁選設(shè)備磁系設(shè)計(jì)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(shí).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(xué)[M].1版.北京:冶金工業(yè)出版社，1987.

[5] 黃 俊.半導(dǎo)體變流技術(shù)實(shí)驗(yàn)與習(xí)題[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1989.

[6] 俞大光.電工基礎(chǔ)：中冊(cè)[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(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)文化路6號(hào)。