合格介質(zhì)泵變頻控制節(jié)能技術(shù)在選礦廠中的應(yīng)用

陳景峰

摘 要：為了能夠順應(yīng)新時(shí)代節(jié)能減排的要求，福建省潘洛鐵礦洛陽(yáng)選礦廠引入變頻調(diào)速技術(shù)旨在實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。本文首先闡述了改造前選礦生產(chǎn)出現(xiàn)的問(wèn)題以及改造后離心式渣漿泵變頻系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，然后探討了變頻調(diào)速系統(tǒng)的自由轉(zhuǎn)換開(kāi)閉功能、信號(hào)外接、自動(dòng)復(fù)位功能，最后分析了變頻調(diào)速器這一變頻控制節(jié)能技術(shù)的可行性，證明變頻調(diào)速器安裝在合格介質(zhì)泵中，具有良好的節(jié)能降耗優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞： 選礦廠；變頻器；介質(zhì)泵

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

0 前言

變頻器應(yīng)用在泵類、驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)等設(shè)施上有明顯的節(jié)電效果，且具有高可靠性和高穩(wěn)定性。在福建省潘洛鐵礦洛陽(yáng)選礦廠的多方證明下，使用健全的變頻交流電變頻調(diào)速技術(shù)具有多種優(yōu)勢(shì)。在這種條件下，隨著我國(guó)工業(yè)化的快速發(fā)展，把變頻提速器安裝在兩臺(tái)電機(jī)功率為45KW，型號(hào)為150/100D-AHK的離心式渣漿泵上（合格介質(zhì)泵），在選礦工作呈現(xiàn)出許多優(yōu)勢(shì)。不但將生產(chǎn)工藝中的難題解決，同時(shí)在廠、礦節(jié)能方面十分可觀。

1 改造方案

1.1 分析改造前系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題

生產(chǎn)中，為了使型號(hào)為FX350-GT-S2*4旋流器組得到有效控制，一般是采用手動(dòng)開(kāi)啟度進(jìn)行離心式渣漿泵流量的調(diào)整閥門的形式展開(kāi)，即運(yùn)用增減管道上的阻力來(lái)對(duì)管道中介質(zhì)流加以控制。該種方法不但耗費(fèi)人大量的精力，增加過(guò)多的人資耗費(fèi)，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致閥門磨損嚴(yán)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(wú)法確保壓力控制穩(wěn)定，就極易產(chǎn)生過(guò)多或者過(guò)少介質(zhì)量流入到旋流器組的現(xiàn)象。假若泵的入口閘閥沒(méi)有控制好，極有可能產(chǎn)生電機(jī)超負(fù)載自動(dòng)停泵的狀況，阻礙正常生產(chǎn)；而旋流器組中缺乏介質(zhì)量就極易導(dǎo)致固液比例失調(diào)，對(duì)混料泵的傷害極大。

控制管道中壓力時(shí)采取手動(dòng)離心式渣漿泵出口閘閥開(kāi)度的方式，因?yàn)槭且宰畲筘?fù)荷量選擇設(shè)備型號(hào)，在實(shí)際運(yùn)作中設(shè)備中保留的富余量就會(huì)較大。所以導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率低，浪費(fèi)了較多的電能。

離心式渣漿泵有45KW的電機(jī)功率，是采用手動(dòng)方式開(kāi)機(jī)，進(jìn)而導(dǎo)致生成的啟動(dòng)電流過(guò)大，給電網(wǎng)帶來(lái)極大沖擊力。在實(shí)際生產(chǎn)中由于無(wú)法對(duì)旋流器組液位的變化狀況展開(kāi)及時(shí)、精準(zhǔn)的檢測(cè)，無(wú)法快速的應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。

1.2 改造后的重介質(zhì)電控系統(tǒng)

為了解決以上問(wèn)題，并與生產(chǎn)工藝需求相符，使企業(yè)成本降低，福建省潘洛鐵礦洛陽(yáng)選礦廠在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)，即改造兩臺(tái)（其中一臺(tái)備用）離心式渣漿泵為變頻調(diào)速合格介質(zhì)泵。該次改造是以原供電為前提，進(jìn)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(huán)構(gòu)成離心式渣漿泵變頻控制系統(tǒng)。改造后的優(yōu)點(diǎn)如下：

檢測(cè)壓力時(shí)采用壓力傳感器，使用變頻器PID閉環(huán)控制法自調(diào)電機(jī)轉(zhuǎn)速，該控制法具有動(dòng)作精準(zhǔn)性高、反應(yīng)速度快，生產(chǎn)便利的優(yōu)點(diǎn)；運(yùn)用變頻本身較強(qiáng)的編程實(shí)力，可靈活轉(zhuǎn)換開(kāi)閉環(huán)等各種控制形式；變頻器可對(duì)電機(jī)實(shí)行軟啟、停的操作，使沖擊電流現(xiàn)象大幅度減少；旋流器組內(nèi)的壓力穩(wěn)定對(duì)分級(jí)效果有關(guān)健作用，并且使離心泵喂料池的液位控制難度降低；因?yàn)樽冾l器本身具備過(guò)電流、過(guò)載、過(guò)（欠）電壓、短路、缺相等各種保護(hù)功能，從而使電機(jī)使用年限大幅延長(zhǎng)；可直接利用改變變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的方法控制壓力穩(wěn)定，去掉閥門，降低了壓力沖擊管網(wǎng)的幅度，同時(shí)大大節(jié)省了耗電量，并且噪音量大幅度減小。

2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制功能

圖1是變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制原理：

2.1 自由轉(zhuǎn)換開(kāi)閉環(huán)功能

閉環(huán)控制。將壓力傳感器安置在旋流器組進(jìn)漿管道之上，其對(duì)管道內(nèi)壓力進(jìn)行控制時(shí)采用4mA到20mA電流信號(hào)的方式，在與配電器把該信號(hào)轉(zhuǎn)化成0V到10V的電壓信號(hào)，即確保壓力控制在0.5～0.7Mpa。最后信號(hào)輸送到變頻機(jī)模擬量輸入通道，同變頻器內(nèi)設(shè)定的定值展開(kāi)PID計(jì)算。7.5V是變頻器內(nèi)設(shè)定值，相對(duì)應(yīng)就是85%泵池液位的電壓信號(hào)。以比較結(jié)果為據(jù)，變頻器會(huì)將相應(yīng)的頻率輸出，達(dá)到了對(duì)離心式渣漿泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行壓力穩(wěn)定控制的目的，從而控制了旋流器組壓力。

開(kāi)環(huán)控制：當(dāng)設(shè)置變頻器的閉環(huán)功能無(wú)效時(shí)或者操作人員轉(zhuǎn)換X2開(kāi)關(guān)并且接通COM時(shí)，系統(tǒng)就開(kāi)始進(jìn)入開(kāi)環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。操作員能夠運(yùn)用上位機(jī)對(duì)AI + 和AI -展開(kāi)4mA到20mA 間的電流調(diào)控，達(dá)到開(kāi)環(huán)對(duì)離心式渣漿泵轉(zhuǎn)速調(diào)控的目的。開(kāi)、閉環(huán)轉(zhuǎn)換速度快、靈活，會(huì)輕松應(yīng)對(duì)生產(chǎn)中出現(xiàn)的突發(fā)故障。比如旋流器組以上的壓力傳感器出現(xiàn)問(wèn)題或者液位信號(hào)反饋不精準(zhǔn)，只要快速的把離心式渣漿泵從閉環(huán)切換到開(kāi)環(huán)即可，這樣就能可靠、安全的控制系統(tǒng)。

2.2 信號(hào)外接

把變頻器輸入頻率和壓力傳感器這兩種信號(hào)或故障信號(hào)接入到配電柜，通過(guò)編程集控PLC，變頻器實(shí)時(shí)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(jī)上展開(kāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為生產(chǎn)帶來(lái)了極大的便利。

2.3 系統(tǒng)復(fù)位功能

變頻器發(fā)生故障，會(huì)關(guān)閉內(nèi)部的TA、TC間的常開(kāi)點(diǎn)，故障繼電器3KA產(chǎn)生動(dòng)作后就會(huì)立即停止離心式渣漿泵；下按控制柜中的SB7按鈕就可手動(dòng)復(fù)位。編程變頻器后，能夠達(dá)到自動(dòng)復(fù)位。該種方法優(yōu)勢(shì)在于，離心式渣漿泵在平常生產(chǎn)中出現(xiàn)跳電故障，10s之后系統(tǒng)會(huì)自行復(fù)位，這樣有助于節(jié)約時(shí)間和電能。

3 分析合格介質(zhì)泵變頻控制節(jié)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性

水泵節(jié)能原理圖是圖2，其中變頻和工頻時(shí)壓力與流量曲線為曲線④和②，在水泵壓力不同時(shí)顯示的特性通過(guò)曲線①和③來(lái)表示。水泵在A點(diǎn)工作時(shí)，，也就是同面積成正比。要使流量從向下降時(shí)，假若是通過(guò)手動(dòng)離心式渣漿泵出口閘閥開(kāi)度的方式調(diào)節(jié)，工作點(diǎn)就會(huì)從到移動(dòng)，流量會(huì)降低，壓力升高，軸功率只有較少的降幅；運(yùn)用變頻調(diào)速的方法，就會(huì)從工作點(diǎn)向工作點(diǎn)移動(dòng)，在符合相同流量時(shí)，壓力也會(huì)大幅度降低，軸功率會(huì)大幅度下降。

福建省潘洛鐵礦洛陽(yáng)選礦廠自從將變頻器調(diào)速安裝在離心式渣漿泵中展開(kāi)自控以后，旋流器組沒(méi)有產(chǎn)生過(guò)一次的壓力過(guò)高或過(guò)低的情況，且生產(chǎn)過(guò)程中均運(yùn)轉(zhuǎn)頻率為45Hz，比原來(lái)降低了5Hz，即有27%的節(jié)約率。

以選礦廠平常生產(chǎn)規(guī)劃為依據(jù)，每天變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)，全年節(jié)省的電能為，假若以每度電0.65元來(lái)計(jì)算，每年就會(huì)節(jié)省76121.4元的資金。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，福建省潘洛鐵礦洛陽(yáng)選礦廠在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，不但能夠保證生產(chǎn)過(guò)程更加順暢，將以前手動(dòng)閘閥開(kāi)度操作的問(wèn)題解決掉，并且節(jié)約的電能也十分可觀，即變頻調(diào)速技術(shù)作為合格介質(zhì)泵變頻控制節(jié)能技術(shù)，值得在眾多選礦中推廣。

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