变频器在立环脉动强磁选机中的应用

吴永博 唐 奇 王 鑫

(1.沈阳隆基电磁科技股份有限公司;2.抚顺恒泰无损检测有限公司)

变频器在立环脉动强磁选机中的应用

吴永博1唐 奇1王 鑫2

(1.沈阳隆基电磁科技股份有限公司;2.抚顺恒泰无损检测有限公司)

为了更好的提高强磁选机的生产指标，降低操作维护工人的劳动强度，将变频控制理论引入到强磁选机的电机控制中，针对不同的原料可实时的无级调节转环转速和脉动冲次的速度，使强磁选机能够以最佳的分选状态面对各种类型物料的分选。

强磁选机 变频控制理论 转环转速 脉动冲次

我国拥有丰富的氧化铁矿、钛铁矿、锰矿、黑钨矿等弱磁性矿石资源，但多数矿床的原矿品位低、嵌布粒度细。细粒选矿的回收率低和磁性精矿品位较低是普遍存在的问题，大量有用的矿物流失到尾矿中，每年对我国的矿产资源造成了巨大的浪费[1-4]。针对这一现象，立环脉动强磁选机被开发出来，并且广泛应用在各大矿山。以往立环脉动强磁选机的转环电机与脉动电机的速度是固定的，脉动的冲次只能通过更换皮带轮的方式调节，转环转速无法调节。针对这一现象，沈阳隆基生产的DLGS系列立环脉动强磁选机控制系统将变频器引入，通过变频器直接调节转环电机与脉动电机的速度，此技术的应用大大提高了设备的自动化程度、降低了操作维护工人的劳动强度、提高了设备的生产指标。

1 概 述

利用变频器控制转环及脉动电机速度的技术已经在DLGS系列强磁机上得到了广泛应用。该技术具有操作维护简单、安全可靠、无级调速、自动化程度高等诸多优点，应用于强磁机上可极大降低维护人员的劳动强度，并极大地提高设备的生产指标。

1.1 变频器工作原理

通常把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作变频器。该设备首先要通过整流电路把三相或单相交流电变化为直流电，再通过逆变电路将直流电变成一定频率或一定电压的交流电[5]，通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等[6]。

1.2 技术特点

(1)调速。普通的三相异步电动机加装变频后可以实现调速功能，即任意地改变电动机的转速。

(2)节能。变频器调速比传统的电磁调速可节电25%～80%。

(3)软启动。变频器启动对机械设备没有危害，而硬启动则反之。

(4)自动化方面。变频器可通过Modbus、CANopen等多种通讯协议与控制系统连接，被控设备各项工作参数实时反馈到控制系统。

(5)电机保护功能。变频器实时监测电机的工作状态，且在电机运行出现故障时，及时对被控电机进行保护，并将故障内容反映在键盘显示屏内，维护人员可根据显示内容轻松找到故障原因。

2 变频器在强磁机上的实际应用

以沈阳隆基电磁科技股份有限公司生产的型号为DLGS-2000的强磁选机与其他厂商生产的无变频器控制的强磁选机为例，介绍变频器的实际应用情况。

为验证变频器在强磁选机上的作用，将利用变频器的强磁选机电控系统与无变频器控制的强磁选机电控系统进行对比试验。标记利用变频器的强磁选机电控系统为1#控制系统，无变频控制的强磁选机电控系统为2#控制系统。1#强磁选机转环变频器频率设为50 Hz时的转环转速与2#强磁选机在工频下的转环转速同为3 r/min；脉冲变频器的频率设为50 Hz时与2#强磁选机在工频下的脉冲冲次同为300次/min。

2.1 分选氧化矿试验

针对河北某地赤铁矿的粗选流程进行对比试验，原矿铁品位为30.6%，矿浆浓度为25%，试验结果见表1。

表1 分选赤铁矿对比试验结果

由表1可知，处理赤铁矿时，在一定范围内，当脉冲冲次速度保持不变的情况下，增大转环转速，将使精矿品位提高，精矿回收率将增大，因此发现在转环变频器频率为60 Hz(转环转速3.5 r/min)时，达到最佳选矿指标；将转环变频器频率固定在60 Hz，改变脉冲变频器的频率，降低脉冲频率，将使精矿品位有所下降，但是精矿回收率升高；与同条件下2#强磁选机相比，将转环变频器频率调节至60 Hz(转环转速为3.5 r/min)，脉冲变频器频率调节至30 Hz(脉冲冲次180次/min)时，精矿品位相当，同为51.3%，但是精矿铁回收率1#强磁选机较2#强磁选机提高8个百分点。

2.2 石英砂除铁试验

针对安徽某地石英砂矿的除铁流程进行对比试验[7]，原矿铁含量为0.21%，矿浆浓度为20%，试验结果见表2。

表2 石英砂矿除铁对比试验结果

由表2可知，石英砂矿除铁时，当增大转环变频器频率时，精矿铁品位降低，但是尾矿中带砂量增大；当减小转环变频器频率时，精矿铁品位有所提高，但是带砂量将不断降低；与同条件2#强磁选机相比，将转环变频器频率将至40 Hz(转环转速为2.5 r/min)时，精矿铁品位几乎不变，但是带砂量降低2个百分点。

2.3 长石除铁试验

针对河北某地长石矿的除铁流程进行对比试验，原矿铁含量为0.182%，矿浆浓度为20%，试验结果见表3。

表3 长石矿除铁对比试验结果

由表3可知，长石矿除铁时，当增大转环变频器频率时，精矿铁品位将降低，但尾矿中带砂量增大；当减小转环变频器频率时，精矿铁品位有所提高，但是带砂量将不断降低；与同条件2#强磁选机相比，将转环变频器频率将至45 Hz(转环转速为 2.7 r/min)时，精矿铁品位几乎不变，但是尾矿带砂量降低0.27个百分点。

2.4 赤泥选铁试验

针对广西某地赤泥矿的选铁1段粗选流程进行对比试验，原矿铁品位为30.15%，矿浆浓度为23%，试验结果见表4。

表4 赤泥矿选铁对比试验结果

由表4可知，处理赤泥矿选铁时，在一定范围内，当脉冲冲次速度保持不变的情况下，增大转环转速，将使精矿铁品位提高，精矿铁回收率增大，因此发现在转环变频器频率为60 Hz(转环转速 3.5 r/min)时，达到最佳选矿指标；将转环变频器频率固定在60 Hz，改变脉冲变频器的频率，降低脉冲频率，精矿铁品位有所下降，但精矿铁回收率升高；与同条件下2#强磁选机相比，将转环变频器频率调节至60 Hz(转环转速为3.5 r/min)，脉冲变频器频率调节至30 Hz(脉冲冲次180次/min)时，精矿铁品位提高0.56个百分点，但精矿铁回收率1#强磁选机较2#强磁选机提高4.19个百分点。

由表1～表4可见，加装变频控制的强磁选机与无变频器控制的强磁选机相比，生产指标大大提高。

3 结 论

强磁选机的转环电动机与脉冲电动机增加变频控制后，可实现转环转速与脉冲冲次的无级调速，更好的适应各种物料分选，提高整体生产指标。变频器本身的软启动功能，大大减小了启动电流对电机的冲击，增大了设备的使用寿命。变频器具有自动化通讯接口，可将被控设备实时状态反映到控制系统中，极大地提高了设备的自动化程度，降低了操作人员的操作维护强度。

[1] 孙仲元.磁选设备磁系设计基础[M].北京:冶金工业出版社，1983.

[2] 王常任.磁电选矿[M].北京:冶金工业出版社，2002.

[3] 许 时.矿石可选性研究[M].2版.北京:冶金工业出版社，1989.

[4] 邱继存.选矿学[M].1版.北京:冶金工业出版社，1987.

[5] 黄 俊.半导体变流技术实验与习题[M].北京:机械工业出版社，1989.

[6] 俞大光.电工基础：中册[M].北京:高等教育出版社，1965.

[7] 赵洪力.如何从硅砂中除去铁[J].玻璃技术，1986(4):23-34.

2014-11-13)

吴永博(1982—)，男，工程师，113122 辽宁省抚顺市经济技术开发区文化路6号。