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0 引言

金堆城鉬業(yè)集團(tuán)有限公司百花嶺選礦廠0# 磨礦系統(tǒng)所使用的渣漿泵承擔(dān)著礦漿輸送任務(wù)，系統(tǒng)采用10/8ST-AH型渣漿泵，具有較厚的承磨件及大型托架，可互換金屬內(nèi)襯或橡膠內(nèi)襯，適用于輸送強(qiáng)腐蝕、高濃度或低濃度、高揚(yáng)程渣漿。

一個(gè)輸送系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，設(shè)備（渣漿泵）的選型盡管非常重要，但用于拖動(dòng)設(shè)備電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)/調(diào)速方式也不容忽視。目前，用于電力拖動(dòng)的起動(dòng)/調(diào)速方式非常多，如：變極調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、液力耦合器調(diào)速、電磁滑差離合器調(diào)速、變頻調(diào)速等。選擇一種調(diào)速裝置，應(yīng)在調(diào)速性能、調(diào)速范圍、構(gòu)造、一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用等方面綜合考慮。在生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備———渣漿泵能否始終處于合理的工作狀態(tài)，保證生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是我們的最終目的。

0#磨礦系統(tǒng)渣漿泵采用的是液力耦合器調(diào)速，該調(diào)速裝置的原理是在電動(dòng)機(jī)軸與負(fù)載軸之間加入葉輪，調(diào)節(jié)葉輪之間液體的壓力來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)負(fù)載轉(zhuǎn)速的目的，屬轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速裝置。液力耦合器的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、無(wú)諧波、可空載起動(dòng)、具有隔振緩沖功能；缺點(diǎn)在于效率低、調(diào)速精度與穩(wěn)定度差、需要斷開電動(dòng)機(jī)與負(fù)載進(jìn)行安裝，維護(hù)工作量大。

由于液力耦合器存在以上諸多缺點(diǎn)，在運(yùn)行中故障較多，每次故障修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)且維修費(fèi)用高。另外，渣漿泵所配套的電動(dòng)機(jī)號(hào)為JS136-8（180 kW）型，屬直接起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊較大，按照原變壓器保護(hù)整定值在該泵啟動(dòng)時(shí)曾造成變壓器多次跳閘，對(duì)磨浮Ⅰ系統(tǒng)浮選生產(chǎn)工藝流程造成了很大影響。為了能使該泵直接啟動(dòng)，已將變壓器保護(hù)整定值人為調(diào)大，但這樣又影響了電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，極易在事故狀態(tài)下持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，造成事故擴(kuò)大及越級(jí)跳閘故障。因此，選擇先進(jìn)合理的調(diào)速裝置對(duì)磨礦系統(tǒng)渣漿泵進(jìn)行改造，對(duì)滿足生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

1 變頻裝置的原理、系統(tǒng)構(gòu)成與設(shè)備選型

在交流異步電動(dòng)機(jī)的諸多調(diào)速方法中，變頻器的調(diào)速性能最好，調(diào)速范圍大、調(diào)速精度高、運(yùn)行效率高、機(jī)械特性硬、靜態(tài)穩(wěn)定性好、啟動(dòng)/ 制動(dòng)能耗小、屬無(wú)級(jí)調(diào)速。因此，采用變頻器對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制得到了廣泛應(yīng)用。

變頻器一般由整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器和控制電路組成，如圖1 所示。整流器把三相交流電變成直流；逆變器利用6 個(gè)半導(dǎo)體主開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路，有規(guī)律地控制逆變器中主開關(guān)器件的通與斷，以得到任意頻率的三相交流電輸出；由于逆變器的負(fù)載為交流異步電動(dòng)機(jī)，屬感性負(fù)載，其無(wú)功能量需要中間直流環(huán)節(jié)來(lái)緩沖，由控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器的開關(guān)控制，對(duì)整流器的電壓控制并完成各種保護(hù)功能。

通過(guò)對(duì)市場(chǎng)調(diào)研并綜合考慮，改造工程選擇了西門子公司MICROMASTER430型變頻器。該變頻裝置具有磁通矢量控制，低頻大轉(zhuǎn)矩輸出，保證實(shí)現(xiàn)高性能控制；可實(shí)現(xiàn)停機(jī)、運(yùn)行狀態(tài)的電機(jī)參數(shù)自整定；內(nèi)建程序（PLC）運(yùn)轉(zhuǎn)功能，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單邏輯控制，降低成本。內(nèi)置優(yōu)化的PID控制，有閉環(huán)預(yù)置頻率和保持時(shí)間設(shè)定，P、I 參數(shù)完全解耦，方便調(diào)節(jié); 多功能輸入、輸出端口, 可外接編碼器和測(cè)速發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)高精度的速度和轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制;具有人工智能快速穩(wěn)定的自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行方式和經(jīng)典的無(wú)跳閘連續(xù)運(yùn)行功能，適用于快速啟動(dòng)和沖擊性負(fù)載；可調(diào)載波頻率，以改善電壓輸出特性，防止電機(jī)發(fā)熱；可提供拷貝單元、遠(yuǎn)距離操作單元、兩地控制等豐富的選件，能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、方便的操控；標(biāo)準(zhǔn)配置R485 通訊，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行。

變頻調(diào)速裝置控制電路的構(gòu)成如圖2所示。

2 變頻器與液力耦合器在渣漿泵上的節(jié)能應(yīng)用比較與分析

渣漿泵是一種平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，泵的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，泵的揚(yáng)程與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。圖3表示了泵的流量Q與揚(yáng)程H之間的關(guān)系曲線。圖中曲線①、②分別表示泵在n1下H-Q及P-Q 的特性關(guān)系；曲線③表示泵在n2 下H-Q的特性關(guān)系。

采用變頻器控制，當(dāng)渣漿泵的轉(zhuǎn)速由n1下降到n2時(shí)，在滿足同樣流量Q2的情況下，泵的揚(yáng)程下降，泵的軸功率由n1時(shí)的BH1OQ2矩形面積變?yōu)橛蒼2 時(shí)的CH3OQ2矩形面積來(lái)決定，泵的軸功率得到明顯降低。

采用液力耦合器調(diào)速，由于不改變異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速n1，故為轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)。其轉(zhuǎn)速的下調(diào)是用加大轉(zhuǎn)差功率消耗來(lái)達(dá)到的，既浪費(fèi)電能還加大電機(jī)的省耗，不能與變頻調(diào)速相比的。

液力耦合器與變頻器在實(shí)踐中的對(duì)比分析如表1所列。

用變頻裝置代替液力耦合器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造后的節(jié)能效益分析如表2和表3所列。

從表2、表3測(cè)試計(jì)算值可以看出，改造前后功率差值為43.39kW，年運(yùn)行時(shí)間按照350天計(jì)算，改造后可節(jié)約電能43.39kW×24h×350＝364 476kW·h。可節(jié)約電費(fèi)16.4萬(wàn)元。

3 結(jié)語(yǔ)

以變頻裝置代替液力耦合器，通過(guò)對(duì)0#磨礦系統(tǒng)渣漿泵調(diào)速方式的改造，達(dá)到了下列效果:

1)采用變頻調(diào)速裝置解決了電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，保持了渣漿泵電動(dòng)機(jī)良好的啟動(dòng)力矩，使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠；

2）具有明顯的節(jié)電效果，年節(jié)約電量364 476 kW·h；

3）降低了備件消耗，保證了生產(chǎn)工藝的連續(xù)性。