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)的問題以及改造后離心式渣漿泵變頻系統(tǒng)的優(yōu)勢，然后探討了變頻調(diào)速系統(tǒng)的自由轉(zhuǎn)換開閉功能、信號外接、自動復(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。

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。在這種條件下，隨著我國工業(yè)化的快速發(fā)展，把變頻提速器安裝在兩臺電機(jī)功率為45KW，型號為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。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)的問題

生產(chǎn)中，為了使型號為FX350-GT-S2*4旋流器組得到有效控制，一般是采用手動開啟度進(jìn)行離心式渣漿泵流量的調(diào)整閥門的形式展開，即運(yùn)用增減管道上的阻力來對管道中介質(zhì)流加以控制。該種方法不但耗費(fèi)人大量的精力，增加過多的人資耗費(fèi)，同時(shí)還會導(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法確保壓力控制穩(wěn)定，就極易產(chǎn)生過多或者過少介質(zhì)量流入到旋流器組的現(xiàn)象。假若泵的入口閘閥沒有控制好，極有可能產(chǎn)生電機(jī)超負(fù)載自動停泵的狀況，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)，對混料泵的傷害極大。

控制管道中壓力時(shí)采取手動離心式渣漿泵出口閘閥開度的方式，因?yàn)槭且宰畲筘?fù)荷量選擇設(shè)備型號，在實(shí)際運(yùn)作中設(shè)備中保留的富余量就會較大。所以導(dǎo)致電動機(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，是采用手動方式開機(jī)，進(jìn)而導(dǎo)致生成的啟動電流過大，給電網(wǎng)帶來極大沖擊力。在實(shí)際生產(chǎn)中由于無法對旋流器組液位的變化狀況展開及時(shí)、精準(zhǔn)的檢測，無法快速的應(yīng)對突發(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（其中一臺備用）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)換開閉環(huán)等各種控制形式；變頻器可對電機(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)定對分級效果有關(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器本身具備過電流、過載、過（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；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，其對管道內(nèi)壓力進(jìn)行控制時(shí)采用4mA到20mA電流信號的方式，在與配電器把該信號轉(zhuǎn)化成0V到10V的電壓信號，即確保壓力控制在0.5～0.7Mpa。最后信號輸送到變頻機(jī)模擬量輸入通道，同變頻器內(nèi)設(shè)定的定值展開PID計(jì)算。7.5V是變頻器內(nèi)設(shè)定值，相對應(yīng)就是85%泵池液位的電壓信號。以比較結(jié)果為據(jù)，變頻器會將相應(yīng)的頻率輸出，達(dá)到了對離心式渣漿泵轉(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。

開環(huán)控制：當(dāng)設(shè)置變頻器的閉環(huán)功能無效時(shí)或者操作人員轉(zhuǎn)換X2開關(guān)并且接通COM時(shí)，系統(tǒng)就開始進(jìn)入開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。操作員能夠運(yùn)用上位機(jī)對AI + 和AI -展開4mA到20mA 間的電流調(diào)控，達(dá)到開環(huán)對離心式渣漿泵轉(zhuǎn)速調(diào)控的目的。開、閉環(huán)轉(zhuǎn)換速度快、靈活，會輕松應(yīng)對生產(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)問題或者液位信號反饋不精準(zhǔn)，只要快速的把離心式渣漿泵從閉環(huán)切換到開環(huán)即可，這樣就能可靠、安全的控制系統(tǒng)。

2.2 信號外接

把變頻器輸入頻率和壓力傳感器這兩種信號或故障信號接入到配電柜，通過編程集控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)上展開實(shí)時(shí)監(jiān)測，為生產(chǎn)帶來了極大的便利。

2.3 系統(tǒng)復(fù)位功能

變頻器發(fā)生故障，會關(guān)閉內(nèi)部的TA、TC間的常開點(diǎn)，故障繼電器3KA產(chǎn)生動作后就會立即停止離心式渣漿泵；下按控制柜中的SB7按鈕就可手動復(fù)位。編程變頻器后，能夠達(dá)到自動復(fù)位。該種方法優(yōu)勢在于，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)顯示的特性通過曲線①和③來表示。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)，假若是通過手動離心式渣漿泵出口閘閥開度的方式調(diào)節(jié)，工作點(diǎn)就會從到移動，流量會降低，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，就會從工作點(diǎn)向工作點(diǎn)移動，在符合相同流量時(shí)，壓力也會大幅度降低，軸功率會大幅度下降。

福建省潘洛鐵礦洛陽選礦廠自從將變頻器調(diào)速安裝在離心式渣漿泵中展開自控以后，旋流器組沒有產(chǎn)生過一次的壓力過高或過低的情況，且生產(chǎn)過程中均運(yùn)轉(zhuǎn)頻率為45Hz，比原來降低了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元來計(jì)算，每年就會節(jié)省76121.4元的資金。

4 結(jié)語

總之，福建省潘洛鐵礦洛陽選礦廠在實(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)過程更加順暢，將以前手動閘閥開度操作的問題解決掉，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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