淺談變頻器在球磨機給礦系統(tǒng)中的應(yīng)用

徐興旺 姜 文 王建林

(河鋼集團礦業(yè)公司廟溝鐵礦，河北 秦皇島 066501)

0 引言

隨著工業(yè)自動化的不斷發(fā)展，礦山行業(yè)要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，需要對現(xiàn)有的技術(shù)裝備進行升級，采取高科技手段，用信息技術(shù)、自動化技術(shù)對生產(chǎn)工藝流程進行優(yōu)化，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)節(jié)能以及人員的合理配置等進而實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。變頻器能夠調(diào)節(jié)電源頻率從而改變電機運行狀態(tài)，使電機獲得較寬的調(diào)速范圍，而且操作簡單、便于維護，在各行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。

1 球磨機給礦系統(tǒng)現(xiàn)狀

廟溝鐵礦選礦作業(yè)區(qū)選礦工藝流程采用三段磨礦。一段磨礦由四臺MQG2736格子型球磨機、四臺2FG-20高堰式雙螺旋分級機和一臺MQG2721球磨機、一臺2FG-15高堰式雙螺旋分級機組成閉路；二段磨礦為兩臺MQY3254溢流型球磨機；三段磨礦為一臺VTM-1500立式磨機。每臺一段磨礦球磨機對應(yīng)一條給礦膠帶機和一條集礦膠帶機。I系列和II系列給礦膠帶機和入磨膠帶機驅(qū)動方式均采用電機和減速機的結(jié)構(gòu)形式，III系列、IV系列以及V系列膠帶機采用電動滾筒的驅(qū)動方式。在生產(chǎn)運行中發(fā)現(xiàn)如下問題：

——無論是采用電機減速機結(jié)構(gòu)形式還是電動滾筒的驅(qū)動方式，傳動比都是恒定的，所以膠帶機的運行速度均為恒速，無法實現(xiàn)較寬的調(diào)速范圍。在遇到礦石性質(zhì)變化時，無法根據(jù)礦石性質(zhì)進行給礦量的調(diào)節(jié)，往往因為給礦量過大導(dǎo)致球磨機“脹肚”，只能停止給礦膠帶機和入磨膠帶機，進行處理，嚴重影響生產(chǎn)效率。

——由于IV系列和V系列距離料倉較遠，給礦膠帶機長度分別為135m和125m，膠帶機的運行速度較高，經(jīng)常出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，需要及時停止處理，防止跑偏繼續(xù)擴大，影響給礦效率，同時增加了維護人員的日常工作量[2]。

——在電動滾筒的選擇上，通過以下兩個公式進行選擇：

交流異步電動機轉(zhuǎn)速公式：

n=60f/p(1-s)

公式(1)

式中：n為轉(zhuǎn)速，r/min；f為電源頻率，Hz；p是極對數(shù)；s為轉(zhuǎn)差率。

扭矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系：

T=9550×P/n

公式(2)

式中：T為扭矩，N·m；P為功率，kW；n為轉(zhuǎn)速，r/min。

由公式(1)和公式(2)可見，當(dāng)電源頻率和轉(zhuǎn)差率固定不變時，轉(zhuǎn)速n隨著極對數(shù)的增加而降低，電機的體積也隨之增加。當(dāng)電機功率固定不變時，扭矩隨著電機轉(zhuǎn)速的升高而降低。因此，為了實現(xiàn)較低的運行速度，通常選擇六級或六級以上電機或者高傳動比的減速機來實現(xiàn)。由于給礦系統(tǒng)膠帶機和入磨膠帶機每條膠帶機的長度不同，電機功率也不同，所需的備件種類較多，且通用性不強，所以造成備件的庫存量增加。

2 變頻器在廟溝鐵礦給礦膠帶的應(yīng)用

由于變頻器是通過改變電源頻率來改變電壓的，可使電機獲得較寬的調(diào)速范圍，方便維護，運行可靠，易于實現(xiàn)自動控制，所以針對廟溝鐵礦球磨機給礦系統(tǒng)存在的問題，我們對選礦作業(yè)區(qū)給礦膠帶機和入磨膠帶機的驅(qū)動電機采用變頻控制技術(shù)。在給礦膠帶機和入磨膠帶機驅(qū)動端電機上分別加裝變頻器，通過加裝變頻器使原膠帶機驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)變頻控制，讓電機獲得較寬的調(diào)速范圍[3]。

3 使用效果

選礦作業(yè)區(qū)自2018年對一段球磨機給礦系統(tǒng)改造以來，給礦系統(tǒng)運行平穩(wěn)，未發(fā)生任何故障,減輕了工人的勞動強度,大幅降低了維修成本，為生產(chǎn)的順利進行創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件。主要表現(xiàn)在：

——通過與恒速的電機驅(qū)動相比，實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)速可調(diào)，可根據(jù)礦石性質(zhì)變化情況，隨時調(diào)整給礦膠帶機和入磨的膠帶機供礦速度，消除了給礦量過大導(dǎo)致球磨機“脹肚”的風(fēng)險，提高生產(chǎn)效率。

——使用變頻調(diào)速裝置來代替機械的調(diào)速方式，使電機獲得較寬的調(diào)速范圍，實現(xiàn)降低給礦膠帶機和入磨膠帶機的運行速度，使磨機的給礦系統(tǒng)運行更加平穩(wěn)，提高了給礦膠帶機和入磨膠帶機運行效率。同規(guī)格型號膠帶機，只需計劃一種備件，備件的通用性強，從而減少備件種類和庫存量。

——在低速運行下，延長膠帶機和托輥的使用壽命，同時避免膠帶機跑偏現(xiàn)象的發(fā)生，降低故障率，提高設(shè)備的作業(yè)率，降低工人的勞動強度和設(shè)備維護成本。

——采用變頻器啟動后，在設(shè)定啟動時間內(nèi)，隨著電機的加速使電機的頻率和電壓相應(yīng)的提高，實現(xiàn)了膠帶機的平滑啟動，提高設(shè)備的安全系數(shù)。

——由于變頻器具有完善的控制參數(shù)自優(yōu)化功能，易于實現(xiàn)自動控制[4]，所以為廟溝鐵礦接下選礦自動化改造提供了良好的設(shè)備基礎(chǔ)條件。

4 結(jié)束語

廟溝鐵礦選礦作業(yè)區(qū)的一段球磨機給礦系統(tǒng)在經(jīng)過變頻控制技術(shù)改造后，運行平穩(wěn)，實現(xiàn)了給礦系統(tǒng)帶式輸送機的變頻調(diào)速，電機獲得較寬的調(diào)速范圍，提高了給礦系統(tǒng)的運行效率。當(dāng)石性質(zhì)的發(fā)生變化時，可以根據(jù)礦石性質(zhì)的變化情況，有針對性的調(diào)節(jié)一段球磨機的給礦量，實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，在生產(chǎn)中實現(xiàn)節(jié)能的目的，由于低速運行，保證了給礦膠帶機的穩(wěn)定性，增加操作的安全性，在取得經(jīng)濟效益的同時也取得良好的社會效益，對于創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保的綠色礦山建設(shè)發(fā)揮著重要作用，也為選礦作業(yè)區(qū)的自動化改造提供強有力的設(shè)備基礎(chǔ)條件。