简析变频技术在选矿生产中的应用

李红新　张明洋

摘 要：在电气设备中应用变频技术，能增强抗干扰能力，实现平稳输出、矢量控制、动态响应的目标，兼具增效和节能的作用。本文首先分析了变频技术的节能原理和优势，然后介绍了在选矿生产中的具体应用，最后阐述了变频器的常见故障和维修措施，以供参考。

关键词：变频技术；应用原理；选矿生产；故障维修

中图分类号：TD928.9 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）03-0061-02

简单来说，变频技术能把直流电逆变成不同频率的交流电，期间不会出现电能变化。目前在工业设备、家用电器上，普遍用到变频器，将其用于选矿生产，不仅能平滑启动，而且可以提高工作效率，降低生产成本。以下结合某选矿厂的实际生产工作，探讨了变频技术的应用。

1 变频技术的节能原理和优势

分析变频技术的节能原理，主要包括三个方面：一是变频节能。以水泵电机为例，耗电功率和转速之间，具有近似立方比的关系，考虑到水泵运行的稳定性，选择时一般会高于实际需求，利用变频技术可以调节流量，从而有效节约电能。二是软启动节能。变频器的启动电流，范围在零到额定电流之间，不会对电网造成冲击，能延长水泵、阀门的使用寿命。三是功率因数补偿节能。电机功率因数一般在0.6-0.7之间，使用变频技术后的COSφ≈1，能减小无功损耗，提高电网的有功功率。

将变频技术和PLC技术相结合，用于水泵运行中，能监测水位状态，通过无线电控制开关量，实现水泵的启动或停止；如果水泵发生故障，能将故障信息传输到监控中心。由此可见，该技术的应用优势，一方面是增强了系统的抗干扰能力，能降低故障发生率；另一方面具备自我检测功能，针对故障能及时发出警报信息，以此促进水泵稳定运行。

2 变频技术在给矿机上的应用

第一，粗碎机改造。该选矿厂内使用的粗碎机，型号为PEJ900×1200颚式破碎机，物料破碎的作用原理，是依靠移动颚板和固定颚板之间的周期性运动，要想实现连续破碎的目标，必须保证均匀给矿。基于此，变频器的使用可以实现均匀给矿，动态调整给矿数量，避免出现空载运行，减少故障时间。改造前，粗碎机的处理量为每台320t/h，改造后提高至384t/h，计算可知工作效率提升了20%，实现了稳定高效生产的目标。

第二，球磨机改造。该选矿厂使用的球磨机，型号为MQG2700×2100格子型机械，以往运行期间，要想控制出料口的大小，主要是调整粉矿仓闸板，实现给矿量的控制。但是，该控制方法的应用缺点，是给料平带转速快、磨损严重；出料口的调整要由人工完成，提高了人力成本；一旦出料口较小，会出现料仓堵塞现象。基于此，变频器的使用，首先完全打开出料口，通过调整平带的转速快慢，来控制给料量的多少。如此改造，一方面实现了均匀给料，能避免出现料仓堵塞现象；另一方面可以延长平带的使用寿命，减轻人工劳动强度，见表1。

3 变频技术在泵和风机上的应用

第一，风机改造。该选矿厂使用的风机，型号是RRF250罗茨风机，出风压力为0.02MPa，并依据生产情况对风量进行调节。改造前，利用阀门和放风闸门调节风量，电机长时间运转后容易发热；而且调节工作需要多名职工共同完成，既费时又费力。对此，在风机上安装变频器，对于风量的调节，只需在控制面板上即可完成，既解决了电机发热问题，又减少了维修量，有效降低电能损耗。

第二，磁选机改造。该选矿厂使用的三次磁选机，型号为MDXB1050×3000型永磁磁选机，配合8/6E-AH铁精泵，电动机为Y280M-8型。由于铁精池较小，矿水混合物的数量和浓度经常变化，要根据流量需求调整生产情况。改造前，利用冲散水调节加水量，利用阀门调节渣浆泵的吸入量，促使铁精泵的流量、能力相匹配。但是，对于调节的精度要求高，调节不当就会出现跑槽、吸空等情况。对此，加用变频器后，通过调整电动机的转速，来控制铁精泵的流量，不仅生产流程更加紧密，而且能减少金属流失，有利于提高金属回收率。

第三，尾矿泵改造。该选矿厂在尾矿处理上，采用两段浓密、三段沉淀、一段压滤的方案，缺点是尾矿泵的叶轮磨损严重，且电机容易超电流产生过热现象；由于底流浓度变化频繁，不利于压滤作业的开展。对此，改造目标是控制回水底流浓度，使用变频器后，能灵活调整尾矿泵的流量，底流浓度明显提高，叶轮磨损减轻，延长了泵体和叶轮的使用寿命，见表2。

4 变频技术在控制系统机上的应用

第一，压滤系统改造。该选矿厂使用的压滤系统，型号是XMZ808U型压滤机，利用西门子S7-200系统进行控制，运行期间存在的問题，是效率低、稳定性差。对此，在尾矿泵上安装变频器，压力传感器能反馈压滤机的压力信号，然后调整尾矿泵的电机转速。在开始进料时，泵体全速运行；达到一定压力后，转速相应降低，防止因压力过大造成漏料现象。

第二，压滤机拉板小车改造。将变频器用在压滤机的拉板小车上，要想取拉板，电动机就会启动，带动小车取板；运行到滤板把手时，因受阻电流提高，达到设定值变频器就会发出过载信号，此时进入拉板状态，如此反复循环，直至卸料完成。相比于改造前使用液压驱动装置、测速转向装置，不仅冲击力减小，而且安全性和可靠性高，减少了后期维修量。

5 变频器的常见故障和维修措施

第一，过流故障。系统运行期间，变频器突然加速、减速，负载会出现突变或短路，从而引起过流故障。针对这类故障，应该适当延长加速或减速时间，避免负载突变，并且加强线路检查工作。如果负载断开后，变频器依然处于过流故障，说明逆变电路损坏，应该更换变频器。

第二，过载故障。过载故障主要包括两类：一是变频过载，二是电动机过载，故障原因可能是加速时间短，或者电网电压低，或者直流制动量大。对此，应该适当延长加速时间、制动时间，并且检查电网电压，将其控制在合适范围内。

第三，过压故障。过压故障常见两类：一是电源输入侧过电压，主要发生在节假日，此时负载小，电压突然升高或降低就会造成故障。对此，应该断开电源后检查并处理。二是负载侧过电压，分析其原因，主要是加速期间变频器的输出速度慢，而负载的加速快，此时电动机发电，但变频器没有能量回馈单元，就会升高直流回路中的电压，一旦超过保护值就出现过电压故障。对此，应该合理调整变频器的参数，可以将减速时间延长，或者将加速时间缩短。

第四，电机转向异常。针对该故障，虽然变频器面板上的正、反切换按钮具有转向调节的作用，但在停电后再次运行，变频器会保持既定转向。对此，应该改变输出侧的相序，或者调整起始运行参数，就能解决反向运转的问题。

6 结语

变频技术的节能原理，包括变频节能、软启动节能、功率因数补偿节能三个方面。文中以某选矿厂内的设备为例，分别介绍了变频技术在粗碎机、球磨机、风机、磁选机、尾矿泵、压滤系统上的改造应用。结果显示提高了运行稳定性，能延长设备的使用寿命，且有效减少了电能损耗，有利于促进选矿厂的长远发展。

参考文献

[1]纪凯.变频调速技术在泵类负载的应用[J].现代矿业，2014，（5）：184-185.

[2]沈越浬.变频技术在漓铁选矿厂循环水泵上的应用[J].矿业装备，2011，（4）：80-82.