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(zhèn)。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(wǎng)產(chǎn)生較大沖擊。而且油隔離泵的流量要依據(jù)尾礦庫尾礦的剩余量來進行調(diào)節(jié)。
　　為了降低生產(chǎn)經(jīng)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(diào)速系統(tǒng)來進行調(diào)速。經(jīng)過多次調(diào)研、考察，綜合比較市場上的調(diào)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(chǎn)的3臺HARSVERT—A06/060高壓變頻器，對3臺電機進行調(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有限公司生產(chǎn)的三臺變頻器運用于鐵礦的尾礦回收系統(tǒng)中，容量570KVA，電機參數(shù)為：450KW、55.44A、988rpm。
　　現(xiàn)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(nèi)，加入藥水促進礦物質(zhì)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(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(jīng)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(xiàn)場采用油隔離泵壓縮機將尾礦注入泵內(nèi)，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(zhì)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(huán)，使電流波動趨于平緩。
（二）現(xiàn)場變頻器房狀況，如圖2所示：

圖2：變頻器方位圖

　　現(xiàn)場通過3種方式來控制變頻器：本機監(jiān)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(shù)如下表：

電機參數(shù)	變頻器參數(shù)
額定功率：450kW	產(chǎn)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(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)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(jīng)濟效益。另外，對該系統(tǒng)進行變頻改造后會產(chǎn)生的一些其它影響總結如下幾個方面：
　　（1）變頻改造后，實現(xiàn)電機軟啟動，啟動電流小于額定電流值，啟動更平滑。
　　（2）系統(tǒng)效率得到提高，消除了閥門擋板的損失，取得節(jié)能效果。
　　（3）由于水泵采用轉速調(diào)節(jié)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(lián)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(wǎng)側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(zhì)量諧波標準要求。
　　（6）該變頻器為電壓源型結構，功率因數(shù)可高達0.95。
　　（7）廠房設備噪聲污染將降低。