簡析變頻技術在選礦生產中的應用

李紅新　張明洋

摘 要：在電氣設備中應用變頻技術，能增強抗干擾能力，實現平穩輸出、矢量控制、動態響應的目標，兼具增效和節能的作用。本文首先分析了變頻技術的節能原理和優勢，然后介紹了在選礦生產中的具體應用，最后闡述了變頻器的常見故障和維修措施，以供參考。

關鍵詞：變頻技術；應用原理；選礦生產；故障維修

中圖分類號：TD928.9 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0061-02

簡單來說，變頻技術能把直流電逆變成不同頻率的交流電，期間不會出現電能變化。目前在工業設備、家用電器上，普遍用到變頻器，將其用于選礦生產，不僅能平滑啟動，而且可以提高工作效率，降低生產成本。以下結合某選礦廠的實際生產工作，探討了變頻技術的應用。

1 變頻技術的節能原理和優勢

分析變頻技術的節能原理，主要包括三個方面：一是變頻節能。以水泵電機為例，耗電功率和轉速之間，具有近似立方比的關系，考慮到水泵運行的穩定性，選擇時一般會高于實際需求，利用變頻技術可以調節流量，從而有效節約電能。二是軟啟動節能。變頻器的啟動電流，范圍在零到額定電流之間，不會對電網造成沖擊，能延長水泵、閥門的使用壽命。三是功率因數補償節能。電機功率因數一般在0.6-0.7之間，使用變頻技術后的COSφ≈1，能減小無功損耗，提高電網的有功功率。

將變頻技術和PLC技術相結合，用于水泵運行中，能監測水位狀態，通過無線電控制開關量，實現水泵的啟動或停止；如果水泵發生故障，能將故障信息傳輸到監控中心。由此可見，該技術的應用優勢，一方面是增強了系統的抗干擾能力，能降低故障發生率；另一方面具備自我檢測功能，針對故障能及時發出警報信息，以此促進水泵穩定運行。

2 變頻技術在給礦機上的應用

第一，粗碎機改造。該選礦廠內使用的粗碎機，型號為PEJ900×1200顎式破碎機，物料破碎的作用原理，是依靠移動顎板和固定顎板之間的周期性運動，要想實現連續破碎的目標，必須保證均勻給礦。基于此，變頻器的使用可以實現均勻給礦，動態調整給礦數量，避免出現空載運行，減少故障時間。改造前，粗碎機的處理量為每臺320t/h，改造后提高至384t/h，計算可知工作效率提升了20%，實現了穩定高效生產的目標。

第二，球磨機改造。該選礦廠使用的球磨機，型號為MQG2700×2100格子型機械，以往運行期間，要想控制出料口的大小，主要是調整粉礦倉閘板，實現給礦量的控制。但是，該控制方法的應用缺點，是給料平帶轉速快、磨損嚴重；出料口的調整要由人工完成，提高了人力成本；一旦出料口較小，會出現料倉堵塞現象。基于此，變頻器的使用，首先完全打開出料口，通過調整平帶的轉速快慢，來控制給料量的多少。如此改造，一方面實現了均勻給料，能避免出現料倉堵塞現象；另一方面可以延長平帶的使用壽命，減輕人工勞動強度，見表1。

3 變頻技術在泵和風機上的應用

第一，風機改造。該選礦廠使用的風機，型號是RRF250羅茨風機，出風壓力為0.02MPa，并依據生產情況對風量進行調節。改造前，利用閥門和放風閘門調節風量，電機長時間運轉后容易發熱；而且調節工作需要多名職工共同完成，既費時又費力。對此，在風機上安裝變頻器，對于風量的調節，只需在控制面板上即可完成，既解決了電機發熱問題，又減少了維修量，有效降低電能損耗。

第二，磁選機改造。該選礦廠使用的三次磁選機，型號為MDXB1050×3000型永磁磁選機，配合8/6E-AH鐵精泵，電動機為Y280M-8型。由于鐵精池較小，礦水混合物的數量和濃度經常變化，要根據流量需求調整生產情況。改造前，利用沖散水調節加水量，利用閥門調節渣漿泵的吸入量，促使鐵精泵的流量、能力相匹配。但是，對于調節的精度要求高，調節不當就會出現跑槽、吸空等情況。對此，加用變頻器后，通過調整電動機的轉速，來控制鐵精泵的流量，不僅生產流程更加緊密，而且能減少金屬流失，有利于提高金屬回收率。

第三，尾礦泵改造。該選礦廠在尾礦處理上，采用兩段濃密、三段沉淀、一段壓濾的方案，缺點是尾礦泵的葉輪磨損嚴重，且電機容易超電流產生過熱現象；由于底流濃度變化頻繁，不利于壓濾作業的開展。對此，改造目標是控制回水底流濃度，使用變頻器后，能靈活調整尾礦泵的流量，底流濃度明顯提高，葉輪磨損減輕，延長了泵體和葉輪的使用壽命，見表2。

4 變頻技術在控制系統機上的應用

第一，壓濾系統改造。該選礦廠使用的壓濾系統，型號是XMZ808U型壓濾機，利用西門子S7-200系統進行控制，運行期間存在的問題，是效率低、穩定性差。對此，在尾礦泵上安裝變頻器，壓力傳感器能反饋壓濾機的壓力信號，然后調整尾礦泵的電機轉速。在開始進料時，泵體全速運行；達到一定壓力后，轉速相應降低，防止因壓力過大造成漏料現象。

第二，壓濾機拉板小車改造。將變頻器用在壓濾機的拉板小車上，要想取拉板，電動機就會啟動，帶動小車取板；運行到濾板把手時，因受阻電流提高，達到設定值變頻器就會發出過載信號，此時進入拉板狀態，如此反復循環，直至卸料完成。相比于改造前使用液壓驅動裝置、測速轉向裝置，不僅沖擊力減小，而且安全性和可靠性高，減少了后期維修量。

5 變頻器的常見故障和維修措施

第一，過流故障。系統運行期間，變頻器突然加速、減速，負載會出現突變或短路，從而引起過流故障。針對這類故障，應該適當延長加速或減速時間，避免負載突變，并且加強線路檢查工作。如果負載斷開后，變頻器依然處于過流故障，說明逆變電路損壞，應該更換變頻器。

第二，過載故障。過載故障主要包括兩類：一是變頻過載，二是電動機過載，故障原因可能是加速時間短，或者電網電壓低，或者直流制動量大。對此，應該適當延長加速時間、制動時間，并且檢查電網電壓，將其控制在合適范圍內。

第三，過壓故障。過壓故障常見兩類：一是電源輸入側過電壓，主要發生在節假日，此時負載小，電壓突然升高或降低就會造成故障。對此，應該斷開電源后檢查并處理。二是負載側過電壓，分析其原因，主要是加速期間變頻器的輸出速度慢，而負載的加速快，此時電動機發電，但變頻器沒有能量回饋單元，就會升高直流回路中的電壓，一旦超過保護值就出現過電壓故障。對此，應該合理調整變頻器的參數，可以將減速時間延長，或者將加速時間縮短。

第四，電機轉向異常。針對該故障，雖然變頻器面板上的正、反切換按鈕具有轉向調節的作用，但在停電后再次運行，變頻器會保持既定轉向。對此，應該改變輸出側的相序，或者調整起始運行參數，就能解決反向運轉的問題。

6 結語

變頻技術的節能原理，包括變頻節能、軟啟動節能、功率因數補償節能三個方面。文中以某選礦廠內的設備為例，分別介紹了變頻技術在粗碎機、球磨機、風機、磁選機、尾礦泵、壓濾系統上的改造應用。結果顯示提高了運行穩定性，能延長設備的使用壽命，且有效減少了電能損耗，有利于促進選礦廠的長遠發展。

參考文獻

[1]紀凱.變頻調速技術在泵類負載的應用[J].現代礦業，2014，（5）：184-185.

[2]沈越浬.變頻技術在漓鐵選礦廠循環水泵上的應用[J].礦業裝備，2011，（4）：80-82.