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目前在各大礦區(qū)的選礦廠，使用的渣漿泵大多都是離心式渣漿泵，其結(jié)構(gòu)和離心式水泵基本相同，但在管路上和普通水管網(wǎng)有很大的區(qū)別。因?yàn)楣芫W(wǎng)內(nèi)流動(dòng)的液體有礦石經(jīng)過(guò)球磨機(jī)研磨過(guò)后的廢棄礦渣，對(duì)泵體和管壁的磨損大，這就要求泵體和管網(wǎng)有較高的抗磨損能力，所以渣漿泵的泵體內(nèi)壁和管網(wǎng)壁必要經(jīng)過(guò)特殊工藝加工處理。一般尾礦庫(kù)的地勢(shì)略高于渣漿泵的安裝位置，因此，管網(wǎng)輸出端有止回閥，避免在泵停止的時(shí)候礦漿回流。設(shè)計(jì)上，渣漿泵的流量要大于排到渣漿池中廢液量，如果渣漿泵一直運(yùn)轉(zhuǎn)，可能導(dǎo)致渣漿池內(nèi)的渣漿不夠抽使泵空轉(zhuǎn)；但又不可使渣漿泵間隙運(yùn)轉(zhuǎn)，這又會(huì)使礦渣沉淀。因此，在泵的輸出端有一個(gè)調(diào)節(jié)出渣量大小的閥門，根據(jù)生產(chǎn)的需要調(diào)節(jié)出渣漿泵流量的大小。閥門的開(kāi)關(guān)度大小是需要操作人員根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的渣漿多少進(jìn)行調(diào)節(jié)的，同樣，閥門開(kāi)大時(shí)，可能導(dǎo)致渣漿池內(nèi)的渣漿不夠抽使泵空轉(zhuǎn)；閥門開(kāi)得過(guò)小時(shí)，會(huì)使渣漿池裝滿溢出。不論渣漿泵的流量如何，電動(dòng)機(jī)都以全速運(yùn)轉(zhuǎn)，用閥門進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)雖然簡(jiǎn)單，但增加了管路的阻尼，浪費(fèi)了電能。

二、變頻調(diào)速方案

為節(jié)能，采用變頻器堆渣漿泵進(jìn)行調(diào)速控制，只需將閥門開(kāi)到***大，管網(wǎng)的阻尼***小。用渣漿池的液位信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)控制，調(diào)節(jié)變頻器的頻率。目前，液位控制經(jīng)常使用的傳感器有兩種，一種是用壓力傳感器經(jīng)變送器將渣漿池液體深度信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20ma模擬液位信號(hào)；另一種是用液位繼電器，液位繼電器有高、中、低三個(gè)接點(diǎn)，對(duì)應(yīng)渣漿池中的高、中、低三點(diǎn)液位。前者的價(jià)格較高，可準(zhǔn)確控制液面在某一高度；后者價(jià)格便宜，只能控制渣漿池中的液面在高、中、低之間變化。為節(jié)省成本，選液位繼電器作為液位傳感器，******能滿足生產(chǎn)工藝要求。

利用液位繼電器檢測(cè)選礦廠渣漿池內(nèi)的液位。液位繼電器的高、中、低三個(gè)節(jié)點(diǎn)接到變頻器x1、x2、x3輸入接點(diǎn)上，其控制過(guò)程如下：當(dāng)液位在“低位”以下時(shí)，變頻器以25hz頻率運(yùn)轉(zhuǎn)；若渣漿泵的流量小于廢液的輸入量，渣漿池液位逐漸上升，液位升到“低位”時(shí)，變頻器以38hz頻率運(yùn)轉(zhuǎn)；若渣漿泵的流量仍小于廢液的輸入量，渣漿池液位繼續(xù)上升，液位升到“中位”時(shí)，變頻器以50hz頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，一般渣漿池的液位不會(huì)超過(guò)“高位”。這時(shí)，若渣漿泵的流量大于廢液的輸入量，則渣漿池液位逐漸下降，液位降到“中位”時(shí)，變頻器以38hz頻率運(yùn)轉(zhuǎn)；若渣漿泵的流量仍大于廢液的輸入量，渣漿池液位繼續(xù)下降，液位降到“低位”時(shí)，變頻器以25hz頻率運(yùn)轉(zhuǎn)。由上過(guò)程可見(jiàn)，液位上升和下降的過(guò)程中越過(guò)高、中、低三個(gè)液位時(shí)切換的頻率不同，避免了在切換點(diǎn)上由于液面的波動(dòng)發(fā)生短時(shí)反復(fù)切換，也就是震蕩。

選用變頻器時(shí)要考慮到渣漿泵的負(fù)載特性，即渣漿廢液含有較多的比重大于水的雜質(zhì)，變頻器不能使用風(fēng)機(jī)、水泵型專用變頻器，應(yīng)選用具有恒轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性的通用變頻器，于是，變頻調(diào)速器選森蘭sb70通用變頻器。

控制方框圖如圖1所示：

圖1：控制流程方框圖

三、系統(tǒng)的節(jié)能計(jì)算

在改造實(shí)施以前，用戶希望能了解使用了變頻調(diào)器后的節(jié)能效果。根據(jù)gb12497《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》強(qiáng)制性******標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施監(jiān)督指南中的計(jì)算公式，即：風(fēng)機(jī)、泵類，采用擋板調(diào)節(jié)流量對(duì)應(yīng)電機(jī)輸入功率pl與流量q的關(guān)系為

式中：pe－額定流量時(shí)電機(jī)輸入功率kw

qn－額定流量

若流量的調(diào)節(jié)范圍（0.5～1）qn，則調(diào)節(jié)電率為：

2）式表明采用變頻調(diào)速后，電機(jī)消耗的功率與實(shí)際流量和額定流量比值的三次方成正比，再與采用擋板調(diào)節(jié)流量對(duì)應(yīng)電機(jī)輸入功率pl相減后再除以pl，得電機(jī)在節(jié)流調(diào)節(jié)消耗的功率基礎(chǔ)上計(jì)算的節(jié)能率。用相似性原理p∝n3計(jì)算節(jié)能時(shí)，也應(yīng)先計(jì)算原系統(tǒng)節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)消耗的電能，再與系統(tǒng)變頻調(diào)速后消耗的電能相減，這正好是（2）式分子的表示式。因此，要準(zhǔn)確地計(jì)算節(jié)能，需要使用（1）式計(jì)算系統(tǒng)節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)消耗的電能。

在人工調(diào)節(jié)閥門時(shí)，根據(jù)廢水輸入量不同，閥門的開(kāi)度有大有小，渣漿泵的流量也不相同。將各個(gè)時(shí)段的流量加起來(lái)求出平均值大約為0.74，由（1）式

由（2）式

在考慮到變頻器的效率為95%，則渣漿泵用變頻調(diào)速后節(jié)能率在41%上下。改造完成用有功電度表進(jìn)行計(jì)量，節(jié)能率在40%，與計(jì)算相差不大。計(jì)算表明，改造后變頻系統(tǒng)對(duì)比原來(lái)工頻系統(tǒng)工作節(jié)能達(dá)40%，在1年運(yùn)行周期內(nèi)就可收回投資。

四、改造后的其它效果

1）由于變頻可實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)，消除或減少了電機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械的沖擊，使設(shè)備壽命延長(zhǎng)。

2）用變頻調(diào)速后，渣漿泵的轉(zhuǎn)速大部分時(shí)間內(nèi)變慢了，減少了廢液介質(zhì)對(duì)泵、閥門、管道的磨損。在沒(méi)改變頻器之前每3-5個(gè)月就要更換一次管網(wǎng)出口閥門，改用變頻控制后1年才換一次，維修費(fèi)用大大降低。

3）之前專門有人負(fù)責(zé)看管、操作這臺(tái)設(shè)備，改為變頻控制后，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)運(yùn)行、無(wú)人值守，節(jié)省了人工成本。

五、結(jié)束語(yǔ)

以森蘭sb70變頻器、液位繼電器和輔助電路組成礦用離心式渣漿泵控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行和無(wú)人職守，具有操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械系統(tǒng)的沖擊小、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，且節(jié)能效果明顯，可以在各大礦山選礦廠的渣漿泵設(shè)備上應(yīng)用，為渣漿泵的節(jié)能降耗提供了又一范例。

項(xiàng)目概況：云南新立有色金屬公司8萬(wàn)噸/年高鈦渣項(xiàng)目是zg****云南冶金集團(tuán)“十一五”期間要點(diǎn)工程，在zg****首次引進(jìn)具有當(dāng)今世界xj****水平的大功率直流密閉電爐冶煉高鈦渣工藝，同時(shí)采用了******xj****的原料預(yù)熱及尾氣綜合回收新技術(shù)，對(duì)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境起到積極的作用。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)投資6億，投產(chǎn)達(dá)標(biāo)后，產(chǎn)能為8萬(wàn)噸氯化渣、2萬(wàn)噸酸熔渣及近7萬(wàn)噸生鐵，年銷售收入將達(dá)到4.7億元，利稅達(dá)1.2億元，對(duì)促進(jìn)云南省資源優(yōu)勢(shì)向經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的轉(zhuǎn)化，帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提升冶金集團(tuán)競(jìng)爭(zhēng)力將起到積極的作用。

客戶問(wèn)題：直流電爐在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生大量諧波電流、無(wú)功沖擊導(dǎo)致的電壓波動(dòng)及閃變。嚴(yán)重影響用戶本身及電網(wǎng)用電設(shè)備的安全運(yùn)行，降低了供電電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

投運(yùn)時(shí)間：2007年12月

投運(yùn)效果：有效地限制了注入電網(wǎng)的諧波電流，抑制了電壓波動(dòng)、電壓閃變，減少了噸鋼耗電，提高了功率因數(shù)，大大提高了電爐的煉鋼效率，縮短了煉鋼時(shí)間，同時(shí)減少了煉鋼成本，對(duì)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境起到積極的作用。

有色金屬行業(yè)對(duì)變頻器的要求較高，森蘭sb70變頻器在該行業(yè)的大面積的成功使用，在國(guó)產(chǎn)變頻器中尚屬首次，這標(biāo)志國(guó)產(chǎn)變頻器的技術(shù)水平有了極大的提高。在實(shí)際應(yīng)用中，森蘭sb70變頻器與國(guó)外變頻器相比毫不遜色，在氧化鋁行業(yè)成功地替代了國(guó)外品牌變頻器，而且價(jià)格要便宜。

一、氧化鋁生產(chǎn)流程

從鋁礬土礦石生產(chǎn)出合格的氧化鋁需要經(jīng)過(guò)原料、溶出、沉降、分解、焙燒等幾大個(gè)生產(chǎn)流程，按工藝流程的次序組織為原料、溶出、沉降、分解、焙燒等幾大車間，為充分利用母液，再設(shè)置一個(gè)蒸發(fā)工序車間。原料車間用以制備粒度、成份比例等指標(biāo)都符合要求的原礦漿；溶出車間通過(guò)多級(jí)預(yù)熱套管及壓煮器為原礦漿提供高溫、高壓環(huán)境，并保證足夠的溶出時(shí)間，以使原礦漿中的氧化鋁成份溶出至鋁酸鈉溶液中。沉降車間通過(guò)沉降和多次反向洗滌，將料漿中的粗液及附著堿與各種雜質(zhì)構(gòu)成的赤泥進(jìn)行分離，分離出的粗液經(jīng)葉濾機(jī)過(guò)濾后制得精液，再送至分解車間與晶種混合，逐級(jí)進(jìn)入各分解槽進(jìn)行降溫、攪拌，以充分析出氫氧化鋁，析出的氫氧化鋁漿液經(jīng)分級(jí)后，細(xì)料進(jìn)種子過(guò)濾制備晶種，粗料送焙燒車間經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)行高溫焙燒，***終制得成品氧化鋁。蒸發(fā)車間用于對(duì)循環(huán)母液進(jìn)行濃縮處理，以除去在流程中進(jìn)入母液中的多余水分，達(dá)到工藝要求的母液濃度。

二、氧化鋁生產(chǎn)對(duì)變頻器的要求

整個(gè)氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程對(duì)物料的運(yùn)送由漿泵、進(jìn)料泵、出料泵、母液泵、堿液泵、循環(huán)泵等各種各樣的泵承擔(dān)。生產(chǎn)過(guò)程中，物料及反應(yīng)容器的溫度、壓力、配料流量等指標(biāo)的控制非常嚴(yán)格；同時(shí)為保證分解槽攪拌等要求不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行，以及隔膜泵、壓煮器等高溫、高壓、高堿設(shè)備和焙燒系統(tǒng)易燃易爆設(shè)備的安全運(yùn)行，要求對(duì)運(yùn)送物料的各種泵能夠在dcs的控制下變速運(yùn)行。氧化鋁生產(chǎn)工序比較復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)境差，溫度高，粉塵多，對(duì)變頻器的主要要求有：

1、漿泵、進(jìn)料泵、出料泵等的工作介質(zhì)是非常粘稠的礦漿，其負(fù)載特性接近恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性。由于某種原因使生產(chǎn)短時(shí)停頓，粘稠的礦漿會(huì)產(chǎn)生沉降，恢復(fù)生產(chǎn)再次起動(dòng)時(shí)，這些泵的起動(dòng)力矩非常大，因此要求變頻器有足夠大的起動(dòng)力矩和較高的過(guò)載能力。

2、氧化鋁生產(chǎn)線占地的面積很大，其電氣控制設(shè)備和變頻器均安裝在配電房?jī)?nèi)，大部分的電機(jī)與變頻器的距離在100-300米，要求變頻器的輸出接上100-300米電纜能夠正常工作。

3、變頻器的輸出含有高次諧波，現(xiàn)場(chǎng)使用的變頻器的數(shù)量多，須***考慮諧波對(duì)dcs控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)控制儀表干擾，要求變頻的輸出諧波含量較低，低于******標(biāo)準(zhǔn)gb12668-2.2002、gb12668-3.2003所要求的諧波含量。

4、氧化鋁生產(chǎn)具有連續(xù)性，生產(chǎn)過(guò)程中因某臺(tái)設(shè)備故障引起全線停產(chǎn)，將帶來(lái)極大的損失，因此，對(duì)變頻器的可靠性要求******。

三、sb70系列變頻器在氧化鋁生產(chǎn)線上的應(yīng)用

由上可見(jiàn)，氧化鋁生產(chǎn)對(duì)變頻器提出了很高的要求，鋁鎂設(shè)計(jì)院在做設(shè)計(jì)時(shí)，都毫無(wú)例外地選用abb、施耐德、西門子、ab等國(guó)外變頻器。近幾年來(lái)，國(guó)產(chǎn)變頻器技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，轉(zhuǎn)子磁鏈定向無(wú)速度傳感器矢量控制已研發(fā)成功，其技術(shù)性能接近國(guó)外變頻器xj****水平，再加上工藝技術(shù)和管理水平的提高，生產(chǎn)出滿足氧化鋁生產(chǎn)線要求的高性能、高可靠的矢量控制變頻器也不是難事，且與國(guó)外變頻器比較價(jià)格較低，在與國(guó)外變頻器競(jìng)爭(zhēng)中有一定優(yōu)勢(shì)。

河南三門峽鋁業(yè)有限公司，年生產(chǎn)氧化鋁120萬(wàn)噸，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，選用森蘭sb70無(wú)速度傳感器矢量控制變頻器，對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程的每一道工序提供變頻調(diào)速（功率從22kw到450kw），共安裝使用78臺(tái)，具體使用工位如下表：

sb70系列變頻器為希望森蘭科技股份有限公司自主開(kāi)發(fā)的新一代低噪音、高性能、可靠性高、功能強(qiáng)大的工程型變頻器，采用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)大轉(zhuǎn)矩高精度的控制。其操作面板具有編程、操作、參數(shù)復(fù)制、熱拔插功能，大大方便了操作人員對(duì)參數(shù)的修改（僅對(duì)一臺(tái)變頻器設(shè)置參數(shù)，其它均可進(jìn)行參數(shù)復(fù)制，減少調(diào)試過(guò)程中的工作量），速定給定可通過(guò)端子切換，減少了外部繁鎖的連接線。瞬時(shí)掉電時(shí)，通過(guò)母線電壓控制，實(shí)現(xiàn)不間斷運(yùn)行；還可根據(jù)負(fù)載特性和環(huán)境溫度，自動(dòng)調(diào)整載波頻率。

針對(duì)氧化鋁生產(chǎn)對(duì)變頻器的主要要求，高性能的sb70無(wú)速度傳感器矢量控制變頻器1hz時(shí)的轉(zhuǎn)矩可達(dá)200%，無(wú)需閉環(huán)運(yùn)行；考慮到過(guò)載因素，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)電動(dòng)機(jī)的容量會(huì)加大一檔，變頻器的容量也適當(dāng)增大；sb70變頻器采用了多種諧波抑制技術(shù)，總諧波含量已低于******標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到整個(gè)生產(chǎn)線使用變頻器較多，還需要在變頻器的輸入側(cè)加裝輸入電抗器和輸入濾波器，保證在任何情況下都不會(huì)對(duì)計(jì)算控制系統(tǒng)和數(shù)字儀表造成干擾；變頻器輸出電纜的限制距離一般在50米內(nèi)，輸出電纜的長(zhǎng)度增加，分布電容和分布電感也相應(yīng)增加，對(duì)某次諧波可能會(huì)引起震蕩或形成駐波，這將嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。設(shè)計(jì)變頻控制系統(tǒng)時(shí)在變頻器的輸出側(cè)加裝輸出電抗器或再加輸出濾波器，平抑變頻器輸出的du/dt尖脈沖。

四、變頻器接線圖及功能設(shè)置

1、變頻器端子功能如下表：

2、變頻器功能設(shè)置表：

每個(gè)工序的變頻器控制原理基本相同，因此只畫一張圖作為代表。另外，工段和工序不同，功能設(shè)置也有一些差別，表中僅列出泥漿泵sb70g220變頻器功能設(shè)置參數(shù)，僅供參考。