研山鐵礦破碎系統技術改造應用

馬 賽

（河鋼集團礦業有限公司，河北 唐山 063700）

電能作為人類的重要能源，我國電力能源供應仍然為火力發電為主，各種新型能源占比較低，在可控的聚變反應堆商業化前，電力能源仍然是鉗制著我國發展的重要因素，隨著國家大力推廣新能源汽車，電力資源在我國的地位越發重要。節能降耗技術的應用可以企業減少成本，同時減小國家壓力[1]。

具體實施。

1 節能改造

自2016年以來，鑒于老式金屬鹵化物照明的高能耗和高維護成本和LED燈的優勢，公司逐步施行LED照明替代技術的推廣。研山破碎系統產線較長，對照明要求也較高，完成全廠LED照明改造后，能耗大大降低，維護成本基本為零。其不含鉛汞等重金屬的特點對環境污染也大大降低，LED照明的發光光譜幾乎全部位于人類可將的頻段，發光效率極高，是完美的照明替代品。

2 保證電機能效

在節能電機普及以前，作業區主要從無功補償和諧波治理兩個方向入手以保障電機效率以及自身用電質量、減少能耗。

無功補償：企業普遍采用集中補償的方式在高壓部分設置補償電容器，作業區逐漸采用分組補償和就地補償相結合的方式來優化供電質量。

諧波治理：作業區對變頻器等諧波源前后裝設電抗器以阻止其產生的諧波流入電網，同時對自身敏感的電子設備，如軟啟控制單元部分加裝電源濾波器來抑制諧波對設備的損害。

對作業區內部供電質量的重視源于本單位軟AB軟啟動器無負載故障和失相故障的深入分析。轄區內軟啟無負載故障多發生在附近有大容量設備啟動或電網出現低谷時，尤其自2017年高壓部門調高電壓波動允許范圍后（仍在國家規定范圍內），轄區內曾4個配電室多臺軟起同時報無負載故障，對軟啟動器控制單元電路走向的研究，發現其薄膜電容均有不同程度的失效，容量降低是導致外部工頻電壓降低時無法進入轉換為電平信號的根本原因，通過對失效薄膜電容的拆解和查詢文獻與案例，確定為電網諧波使薄膜電容過度自愈導致容量衰減嚴重（圖1、圖2為薄膜電容自愈斑點）。通過對轄區內軟啟控制單元加裝電源濾波器后，電容衰減問題已得到有效解決，同時為了優化電網供電質量在變頻器等開關元件處安裝電抗器來組織諧波流入電網，降低諧波對變壓器中性點，電機繞組處的消耗，防止其降低電機的功率因數。

圖1 薄膜電容衰減

圖2 拆解后的薄膜電容

與無負載故障相反，失相故障均發生在輕載或空載運行時，同一軟啟每次報出的故障相不同，排除電機直阻差異后定位在電網質量上，同一變壓器下無功補償不足導致移相是軟啟失相故障的一個重要原因。工廠內自設高壓變電站，設計時采用集中補償與分組補償相結合的方式調整功率因數，這種集中補償方式無法保障補償功率的有效性，可以滿足對上級電網質量影響較小，但是對于自身用電部門，大量無功電流在下級自身電網內流動，無形中降低了設備的功率因數和效率，增加了線路損耗，且對電纜線徑提出了更高的要求。隨著時代的發展，科技的進步，就地補償技術得以在較低的成本下普及，作業區逐漸采用分組補償和就地補償相結合的方式來優化用電質量，在干選配電室和同一變壓器下大容量設備優先加裝了分組補償裝置和就地補償裝置，經檢測供電質量得到明顯改善。

圖3 藍色為2018年各月電費情況，紅色為按2017年電價計算各月電費情況。

3 避峰就谷

電力部門根據負荷情況將每天24h劃分為峰、平、谷三個時段，暑期還要增加尖時用電段，不同時段采用不同的電價計費，峰時最高，平時次之，谷時最低，因此作業區生產時間和負載率是影響電費成本高低的重要因素。礦破二區是用電大戶且大部分設備為間斷生產設備，有條件根據每月實際峰平谷的電量數據，合理安排生產時間讓設備負載率達到最優化，進而在同樣用電量的情況下大大降低電費成本。結合供電部門對用電時段的劃分情況。尖峰用電時段多在日間，正好可以利用此時間段安排檢修和點檢。上級產線也為間斷生產作業，作業區有實施錯峰生產的基礎條件。

表1 17年調整后尖、峰、平、谷時間范圍表

各種影響因素為：聯系啟車上下級流程、安全確認，每次大概需要半小時，不能立即達到額定容量狀態，且設備啟車耗電量大，瞬時電流大，頻繁啟停車影響設備壽命，涉及采礦、運輸部門每次起停車的準備工作能源消耗巨大，因此12時～13時平段時間再次啟車生產不現實；停車斷料會導致設備輕載運行，降低效率；采礦避炮等原因會導致流程皮帶空轉，降低設備效率；上級管控措施導致碎礦不能轉車；停車時間段后移至18時、19時照明不足，有自主檢修安排時時間不充分，停車時間按需要前移至平時時段。襯板磨損等原因會導致返料增大，實際臺效不均勻。受料源影響破碎效果不能保證，返料增大，臺效受影響較大。為保證為選廠供礦，為突發情況留出處理時間，磨礦倉應保證時刻在最低料位以上。錯峰生產實施方案如下[2]：

（1）作業區下午4點會議制定第二日停車計劃和檢修安排，會議前溝通選礦作業區目前臺時、吃料情況有無其他計劃，溝通采礦作業區次日有無挪鏟等變更料源的計劃。

（2）山下流程設備根據礦破二區目前臺時、選廠臺時、磨礦倉儲備情況制定停車安排，最低保持磨礦倉儲備可供選廠1h吃料，即氧化礦磨礦倉1200t，原生礦700t儲備。計算氧化礦、原生礦可停車時間，補料至倉滿時間。

可停車時間=（目前存料-底線儲備）/選廠臺時

補料時間=（8000t-底線儲備）/碎礦臺時

（3）山上流程設備根據料源變動等可能影響臺時的情況則延遲停車或提早起車2h，用以應對臺時波動，以免產生連鎖效應，影響后幾天的生產安排。

（4）作業區內有安排較長時間檢修的，提前3日做好計劃，逐步將磨礦倉倉位補滿，必要時利用互通皮帶平衡產能。

（5）無特殊情況于每日上午10時停車，有小型檢修計劃等情況時提早到8點，下午根據季節不同于日落前、便于起車安全確認時安排起車時間。

（6）鑒于中間儲礦倉存儲容量大，容錯率高，且中破料倉上已安裝互通皮帶，氧化、原生山上部分需嚴格執行避峰就谷計劃，倉滿停車。

（7）落實點檢任務，對檢修計劃嚴格把控，對因點檢不到位而出現的臨時檢修任務，包括臨時要求更換到期備件的按公司非計劃停車考核制度進行考核。

（8）生產調度對生產安排嚴格把控、記錄，以便后續分析，和供電部門及時溝通，記錄每個班用電量情況，對突發情況做好記錄[3]。

策略實施后2018年環比上年平均電價降低，取得了一定的效果，圖3為同電量下2018年比2017年各月電費降低折線圖

4 依據大車定位合理安排生產

破碎產線作為間斷生產單位，不僅僅是間歇生產，在正常生產情況下由于供料無序等待大車時間過長會造成設備較長時間的空轉，此時設備效能最低不會產生任何產值，因此作業區根據運輸大車定位數據，統計不同路線的耗費時間，在中控制裝設地圖顯示大車位置，預計間斷供礦20分鐘以上時停止破碎機及相關皮帶，盡量使設備工作在額定容量條件下，此項措施大大節約了電能，降低了設備機械損耗[4]。

5 結語

對于企業來說，挖潛增效一直是不斷的追求，在節能降耗技術出現革命性的創造之前，通過已有技術不斷優化產線和設備也是企業發展中極其重要的一環。