高壓變頻器在新余良山選礦廠的應用

一、引言
　　新余良山選礦廠位于江西新余市良山鎮。選礦廠開采出來的礦石可以直接供給新余鋼鐵廠進行冶煉。目前礦廠新增一套選礦設備，其中有3臺型號相同的油隔離泵，均采用高壓電機拖動。正常運行時開2臺泵，1個備用。電機如果直接工頻啟動，啟動電流大，會對電網產生較大沖擊。而且油隔離泵的流量要依據尾礦庫尾礦的剩余量來進行調節。
　　為了降低生產經濟成本，提高工藝精度及工作效率，所以決定采用高壓變頻調速系統來進行調速。經過多次調研、考察，綜合比較市場上的調速設備，最終決定采用北京利德華福電氣技術有限公司生產的3臺HARSVERT—A06/060高壓變頻器，對3臺電機進行調速。
二、選礦廠工藝概況
（一）工藝流程
　　北京利德華福電氣技術有限公司生產的三臺變頻器運用于鐵礦的尾礦回收系統中，容量570KVA，電機參數為：450KW、55.44A、988rpm。
　　現將尾礦回收工藝簡要介紹一下，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，加入藥水促進礦物質和水的快速分離，然后將礦漿分配給1、2號濃縮池（2號暫時未使用）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。然后由變頻器所驅動的活塞式容積泵將攪拌室里的礦漿排入尾礦庫。在尾礦庫旁的事故池是為了預防變頻泵出現故障的情況下，將仍然殘留在管道內的尾礦漿排到分礦箱中。
　　活塞式容積泵與尾礦庫水平線落差為160米，管徑長達4000米，其泵的型號為YBJ-210/6.3，流量是210m3/h，額定壓力6.3Mpa，實際工作壓力3.8Mpa~4.2Mpa左右。

圖1：高濃度尾礦輸送流程圖

　　從礦山采出來的礦石經過球磨機選出精礦和尾礦。精礦輸送給煉鋼廠進行加工冶煉。純度不夠的尾礦必須返回到尾礦庫。現場采用油隔離泵壓縮機將尾礦注入泵內，然后打到4km外的尾礦庫。尾礦跟泥漿差不多，相當于含30%雜質的水。
　　電機拖動雙缸壓縮機來回做功，壓縮機屬于比較特殊的負載。活塞打泥漿時，電流大；回收活塞時，電流又驟減。所以變頻器電流成鋸齒波形，對設備運行有一定影響。用戶在電機側安裝了平衡環，使電流波動趨于平緩。
（二）現場變頻器房狀況，如圖2所示：

圖2：變頻器方位圖

　　現場通過3種方式來控制變頻器：本機監控界面操作，上位機遠程操作，操作箱電機旁操作。電機和變頻器參數如下表：

電機參數	變頻器參數
額定功率：450kW	產品型號：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
額定轉速：998 r/min	額定輸出電壓：6kV

三、使用情況
　　為了充分保證系統的可靠性，為變頻裝置配備工頻旁路裝置，變頻器異常時，變頻停止運行，電機通過手動倒刀閘切換到工頻下運行。工頻旁路由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成（如圖3，其中QF為用戶原有高壓開關）。要求QS2不能與QS3同時閉合，在機械上實現連鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。
　　為了實現變頻器故障的保護，變頻器對6kV開關QF進行連鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開QF，要求用戶對QF的合分閘電路進行適當改造。工頻旁路時，變頻器應允許QF合閘，撤消對QF的跳閘信號，使電機能正常通過QF合閘工頻啟動。

圖3：工頻旁路

　　由于尾礦比水的濃度大，變頻器啟動時負載相對過重，為了讓變頻器正常啟動，可以將“轉矩提升”值改到2或者3后啟動。
四、系統綜合評價
　　通過對新余良山選礦廠進行的分析表明，這些設備進行變頻改造不僅將具有顯著的經濟效益。另外，對該系統進行變頻改造后會產生的一些其它影響總結如下幾個方面：
　　（1）變頻改造后，實現電機軟啟動，啟動電流小于額定電流值，啟動更平滑。
　　（2）系統效率得到提高，消除了閥門擋板的損失，取得節能效果。
　　（3）由于水泵采用轉速調節后，工作特性改變，設備工況得到改善，延長設備使用壽命。
　　（4）水泵改變頻后，由于變頻器采用單元串聯移相技術，因此在理論上可以消除41次以下諧波。由于實際制造工藝的限制，網側電壓諧波總含量可以控制在2％以內，電流諧波總含量小于4％。
　　（5）變頻輸出采用PWM技術控制，輸出電壓波形基本接近正弦波，諧波總含量小于1％，上述指標均滿足IEEE-519國際電能質量諧波標準要求。
　　（6）該變頻器為電壓源型結構，功率因數可高達0.95。
　　（7）廠房設備噪聲污染將降低。