高壓變頻器在新余良山選礦廠的應(yīng)用

一、引言
　　新余良山選礦廠位于江西新余市良山鎮(zhèn)。選礦廠開(kāi)采出來(lái)的礦石可以直接供給新余鋼鐵廠進(jìn)行冶煉。目前礦廠新增一套選礦設(shè)備，其中有3臺(tái)型號(hào)相同的油隔離泵，均采用高壓電機(jī)拖動(dòng)。正常運(yùn)行時(shí)開(kāi)2臺(tái)泵，1個(gè)備用。電機(jī)如果直接工頻啟動(dòng)，啟動(dòng)電流大，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較大沖擊。而且油隔離泵的流量要依據(jù)尾礦庫(kù)尾礦的剩余量來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
　　為了降低生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)成本，提高工藝精度及工作效率，所以決定采用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行調(diào)速。經(jīng)過(guò)多次調(diào)研、考察，綜合比較市場(chǎng)上的調(diào)速設(shè)備，最終決定采用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的3臺(tái)HARSVERT—A06/060高壓變頻器，對(duì)3臺(tái)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。
二、選礦廠工藝概況
（一）工藝流程
　　北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的三臺(tái)變頻器運(yùn)用于鐵礦的尾礦回收系統(tǒng)中，容量570KVA，電機(jī)參數(shù)為：450KW、55.44A、988rpm。
　　現(xiàn)將尾礦回收工藝簡(jiǎn)要介紹一下，如圖1所示。首先是將選好后的尾礦漿（密度大約為8﹪），放入分礦箱內(nèi)，加入藥水促進(jìn)礦物質(zhì)和水的快速分離，然后將礦漿分配給1、2號(hào)濃縮池（2號(hào)暫時(shí)未使用）沉淀。沉淀后的水由溢水池溢出，濃縮池中的礦漿流入底流泵站。此時(shí)的礦漿（密度28﹪）被排入脫渣室，將顆粒狀的礦石選下，礦漿送入攪拌室攪拌。然后由變頻器所驅(qū)動(dòng)的活塞式容積泵將攪拌室里的礦漿排入尾礦庫(kù)。在尾礦庫(kù)旁的事故池是為了預(yù)防變頻泵出現(xiàn)故障的情況下，將仍然殘留在管道內(nèi)的尾礦漿排到分礦箱中。
　　活塞式容積泵與尾礦庫(kù)水平線落差為160米，管徑長(zhǎng)達(dá)4000米，其泵的型號(hào)為YBJ-210/6.3，流量是210m3/h，額定壓力6.3Mpa，實(shí)際工作壓力3.8Mpa~4.2Mpa左右。

圖1：高濃度尾礦輸送流程圖

　　從礦山采出來(lái)的礦石經(jīng)過(guò)球磨機(jī)選出精礦和尾礦。精礦輸送給煉鋼廠進(jìn)行加工冶煉。純度不夠的尾礦必須返回到尾礦庫(kù)。現(xiàn)場(chǎng)采用油隔離泵壓縮機(jī)將尾礦注入泵內(nèi)，然后打到4km外的尾礦庫(kù)。尾礦跟泥漿差不多，相當(dāng)于含30%雜質(zhì)的水。
　　電機(jī)拖動(dòng)雙缸壓縮機(jī)來(lái)回做功，壓縮機(jī)屬于比較特殊的負(fù)載。活塞打泥漿時(shí)，電流大；回收活塞時(shí)，電流又驟減。所以變頻器電流成鋸齒波形，對(duì)設(shè)備運(yùn)行有一定影響。用戶在電機(jī)側(cè)安裝了平衡環(huán)，使電流波動(dòng)趨于平緩。
（二）現(xiàn)場(chǎng)變頻器房狀況，如圖2所示：

圖2：變頻器方位圖

　　現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)3種方式來(lái)控制變頻器：本機(jī)監(jiān)控界面操作，上位機(jī)遠(yuǎn)程操作，操作箱電機(jī)旁操作。電機(jī)和變頻器參數(shù)如下表：

電機(jī)參數(shù)	變頻器參數(shù)
額定功率：450kW	產(chǎn)品型號(hào)：HARSVERT-A06/060
額定電壓：6kV	額定容量：570kVA
額定電流：55.44A	額定輸入電壓：6kV
額定轉(zhuǎn)速：998 r/min	額定輸出電壓：6kV

三、使用情況
　　為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，為變頻裝置配備工頻旁路裝置，變頻器異常時(shí)，變頻停止運(yùn)行，電機(jī)通過(guò)手動(dòng)倒刀閘切換到工頻下運(yùn)行。工頻旁路由3個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS1、QS2和QS3組成（如圖3，其中QF為用戶原有高壓開(kāi)關(guān)）。要求QS2不能與QS3同時(shí)閉合，在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)連鎖。變頻運(yùn)行時(shí)，QS1和QS2閉合，QS3斷開(kāi)；工頻運(yùn)行時(shí)，QS3閉合，QS1和QS2斷開(kāi)。
　　為了實(shí)現(xiàn)變頻器故障的保護(hù)，變頻器對(duì)6kV開(kāi)關(guān)QF進(jìn)行連鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開(kāi)QF，要求用戶對(duì)QF的合分閘電路進(jìn)行適當(dāng)改造。工頻旁路時(shí)，變頻器應(yīng)允許QF合閘，撤消對(duì)QF的跳閘信號(hào)，使電機(jī)能正常通過(guò)QF合閘工頻啟動(dòng)。

圖3：工頻旁路

　　由于尾礦比水的濃度大，變頻器啟動(dòng)時(shí)負(fù)載相對(duì)過(guò)重，為了讓變頻器正常啟動(dòng)，可以將“轉(zhuǎn)矩提升”值改到2或者3后啟動(dòng)。
四、系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)
　　通過(guò)對(duì)新余良山選礦廠進(jìn)行的分析表明，這些設(shè)備進(jìn)行變頻改造不僅將具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。另外，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造后會(huì)產(chǎn)生的一些其它影響總結(jié)如下幾個(gè)方面：
　　（1）變頻改造后，實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流小于額定電流值，啟動(dòng)更平滑。
　　（2）系統(tǒng)效率得到提高，消除了閥門(mén)擋板的損失，取得節(jié)能效果。
　　（3）由于水泵采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)后，工作特性改變，設(shè)備工況得到改善，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
　　（4）水泵改變頻后，由于變頻器采用單元串聯(lián)移相技術(shù)，因此在理論上可以消除41次以下諧波。由于實(shí)際制造工藝的限制，網(wǎng)側(cè)電壓諧波總含量可以控制在2％以內(nèi)，電流諧波總含量小于4％。
　　（5）變頻輸出采用PWM技術(shù)控制，輸出電壓波形基本接近正弦波，諧波總含量小于1％，上述指標(biāo)均滿足IEEE-519國(guó)際電能質(zhì)量諧波標(biāo)準(zhǔn)要求。
　　（6）該變頻器為電壓源型結(jié)構(gòu)，功率因數(shù)可高達(dá)0.95。
　　（7）廠房設(shè)備噪聲污染將降低。