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。因為管網(wǎng)內(nèi)流動的液體有礦石經(jīng)過球磨機研磨過后的廢棄礦渣，對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)過特殊工藝加工處理。一般尾礦庫的地勢略高于渣漿泵的安裝位置，因此，管網(wǎng)輸出端有止回閥，避免在泵停止的時候礦漿回流。設計上，渣漿泵的流量要大于排到渣漿池中廢液量，如果渣漿泵一直運轉(zhuǎn)，可能導致渣漿池內(nèi)的渣漿不夠抽使泵空轉(zhuǎn)；但又不可使渣漿泵間隙運轉(zhuǎn)，這又會使礦渣沉淀。因此，在泵的輸出端有一個調(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。閥門的開關度大小是需要操作人員根據(jù)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的渣漿多少進行調(diào)節(jié)的，同樣，閥門開大時，可能導致渣漿池內(nèi)的渣漿不夠抽使泵空轉(zhuǎn)；閥門開得過小時，會使渣漿池裝滿溢出。不論渣漿泵的流量如何，電動機都以全速運轉(zhuǎn)，用閥門進行節(jié)流調(diào)節(jié)雖然簡單，但增加了管路的阻尼，浪費了電能。
二、變頻調(diào)速方案
為節(jié)能，采用變頻器堆渣漿泵進行調(diào)速控制，只需將閥門開到***大，管網(wǎng)的阻尼***小。用渣漿池的液位信號進行自動控制，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轉(zhuǎn)換成4～20ma模擬液位信號；另一種是用液位繼電器，液位繼電器有高、中、低三個接點，對應渣漿池中的高、中、低三點液位。前者的價格較高，可準確控制液面在某一高度；后者價格便宜，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選礦廠渣漿池內(nèi)的液位。液位繼電器的高、中、低三個節(jié)點接到變頻器x1、x2、x3輸入接點上，其控制過程如下：當液位在“低位”以下時，變頻器以25hz頻率運轉(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，變頻器以38hz頻率運轉(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，變頻器以50hz頻率運轉(zhuǎn)，一般渣漿池的液位不會超過“高位”。這時，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，變頻器以38hz頻率運轉(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，變頻器以25hz頻率運轉(zhuǎn)。由上過程可見，液位上升和下降的過程中越過高、中、低三個液位時切換的頻率不同，避免了在切換點上由于液面的波動發(fā)生短時反復切換，也就是震蕩。
選用變頻器時要考慮到渣漿泵的負載特性，即渣漿廢液含有較多的比重大于水的雜質(zhì)，變頻器不能使用風機、水泵型專用變頻器，應選用具有恒轉(zhuǎn)矩機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)能計算
在改造實施以前，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《三相異步電動機經(jīng)濟運行》強制性******標準實施監(jiān)督指南中的計算公式，即：風機、泵類，采用擋板調(diào)節(jié)流量對應電機輸入功率pl與流量q的關系為
式中：pe－額定流量時電機輸入功率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，電機消耗的功率與實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)流量對應電機輸入功率pl相減后再除以pl，得電機在節(jié)流調(diào)節(jié)消耗的功率基礎上計算的節(jié)能率。用相似性原理p∝n3計算節(jié)能時，也應先計算原系統(tǒng)節(jié)流調(diào)節(jié)時消耗的電能，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，要準確地計算節(jié)能，需要使用（1）式計算系統(tǒng)節(jié)流調(diào)節(jié)時消耗的電能。
在人工調(diào)節(jié)閥門時，根據(jù)廢水輸入量不同，閥門的開度有大有小，渣漿泵的流量也不相同。將各個時段的流量加起來求出平均值大約為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行計量，節(jié)能率在40%，與計算相差不大。計算表明，改造后變頻系統(tǒng)對比原來工頻系統(tǒng)工作節(jié)能達40%，在1年運行周期內(nèi)就可收回投資。
四、改造后的其它效果
1）由于變頻可實現(xiàn)電機軟起動，消除或減少了電機起動時對電網(wǎng)和機械的沖擊，使設備壽命延長。
2）用變頻調(diào)速后，渣漿泵的轉(zhuǎn)速大部分時間內(nèi)變慢了，減少了廢液介質(zhì)對泵、閥門、管道的磨損。在沒改變頻器之前每3-5個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，維修費用大大降低。
3）之前專門有人負責看管、操作這臺設備，改為變頻控制后，實現(xiàn)了自動運行、無人值守，節(jié)省了人工成本。
五、結(jié)束語
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)，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的自動運行和無人職守，具有操作簡單、維護方便、系統(tǒng)對電網(wǎng)和機械系統(tǒng)的沖擊小、運行安全可靠等優(yōu)點，且節(jié)能效果明顯，可以在各大礦山選礦廠的渣漿泵設備上應用，為渣漿泵的節(jié)能降耗提供了又一范例。
項目概況：云南新立有色金屬公司8萬噸/年高鈦渣項目是zg****云南冶金集團“十一五”期間要點工程，在zg****首次引進具有當今世界xj****水平的大功率直流密閉電爐冶煉高鈦渣工藝，同時采用了******xj****的原料預熱及尾氣綜合回收新技術，對節(jié)約能源、保護環(huán)境起到積極的作用。該項目預計投資6億，投產(chǎn)達標后，產(chǎn)能為8萬噸氯化渣、2萬噸酸熔渣及近7萬噸生鐵，年銷售收入將達到4.7億元，利稅達1.2億元，對促進云南省資源優(yōu)勢向經(jīng)濟優(yōu)勢的轉(zhuǎn)化，帶動地方經(jīng)濟發(fā)展，提升冶金集團競爭力將起到積極的作用。
客戶問題：直流電爐在運行過程中產(chǎn)生大量諧波電流、無功沖擊導致的電壓波動及閃變。嚴重影響用戶本身及電網(wǎng)用電設備的安全運行，降低了供電電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
投運時間：2007年12月
投運效果：有效地限制了注入電網(wǎng)的諧波電流，抑制了電壓波動、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，縮短了煉鋼時間，同時減少了煉鋼成本，對節(jié)約能源、保護環(huán)境起到積極的作用。
有色金屬行業(yè)對變頻器的要求較高，森蘭sb70變頻器在該行業(yè)的大面積的成功使用，在國產(chǎn)變頻器中尚屬首次，這標志國產(chǎn)變頻器的技術水平有了極大的提高。在實際應用中，森蘭sb70變頻器與國外變頻器相比毫不遜色，在氧化鋁行業(yè)成功地替代了國外品牌變頻器，而且價格要便宜。
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)過原料、溶出、沉降、分解、焙燒等幾大個生產(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，再設置一個蒸發(fā)工序車間。原料車間用以制備粒度、成份比例等指標都符合要求的原礦漿；溶出車間通過多級預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)構成的赤泥進行分離，分離出的粗液經(jīng)葉濾機過濾后制得精液，再送至分解車間與晶種混合，逐級進入各分解槽進行降溫、攪拌，以充分析出氫氧化鋁，析出的氫氧化鋁漿液經(jīng)分級后，細料進種子過濾制備晶種，粗料送焙燒車間經(jīng)過濾后進行高溫焙燒，***終制得成品氧化鋁。蒸發(fā)車間用于對循環(huán)母液進行濃縮處理，以除去在流程中進入母液中的多余水分，達到工藝要求的母液濃度。
二、氧化鋁生產(chǎn)對變頻器的要求
整個氧化鋁生產(chǎn)過程對物料的運送由漿泵、進料泵、出料泵、母液泵、堿液泵、循環(huán)泵等各種各樣的泵承擔。生產(chǎn)過程中，物料及反應容器的溫度、壓力、配料流量等指標的控制非常嚴格；同時為保證分解槽攪拌等要求不間斷運轉(zhuǎn)設備的連續(xù)運行，以及隔膜泵、壓煮器等高溫、高壓、高堿設備和焙燒系統(tǒng)易燃易爆設備的安全運行，要求對運送物料的各種泵能夠在dcs的控制下變速運行。氧化鋁生產(chǎn)工序比較復雜，生產(chǎn)環(huán)境差，溫度高，粉塵多，對變頻器的主要要求有：
1、漿泵、進料泵、出料泵等的工作介質(zhì)是非常粘稠的礦漿，其負載特性接近恒轉(zhuǎn)矩負載特性。由于某種原因使生產(chǎn)短時停頓，粘稠的礦漿會產(chǎn)生沉降，恢復生產(chǎn)再次起動時，這些泵的起動力矩非常大，因此要求變頻器有足夠大的起動力矩和較高的過載能力。
2、氧化鋁生產(chǎn)線占地的面積很大，其電氣控制設備和變頻器均安裝在配電房內(nèi)，大部分的電機與變頻器的距離在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)場使用的變頻器的數(shù)量多，須***考慮諧波對dcs控制系統(tǒng)和現(xiàn)場控制儀表干擾，要求變頻的輸出諧波含量較低，低于******標準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)過程中因某臺設備故障引起全線停產(chǎn)，將帶來極大的損失，因此，對變頻器的可靠性要求******。
三、sb70系列變頻器在氧化鋁生產(chǎn)線上的應用
由上可見，氧化鋁生產(chǎn)對變頻器提出了很高的要求，鋁鎂設計院在做設計時，都毫無例外地選用abb、施耐德、西門子、ab等國外變頻器。近幾年來，國產(chǎn)變頻器技術有了長足的進步，轉(zhuǎn)子磁鏈定向無速度傳感器矢量控制已研發(fā)成功，其技術性能接近國外變頻器xj****水平，再加上工藝技術和管理水平的提高，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，且與國外變頻器比較價格較低，在與國外變頻器競爭中有一定優(yōu)勢。
河南三門峽鋁業(yè)有限公司，年生產(chǎn)氧化鋁120萬噸，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，選用森蘭sb70無速度傳感器矢量控制變頻器，對其生產(chǎn)過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，具體使用工位如下表：
| 變頻器功率（kw） | 設備名稱 |
| 450 | 晶種泵 |
| 250 | 稀釋泵、出料泵、過料泵、蒸發(fā)器進料泵、蒸發(fā)器出料泵、外排泵、單極雙吸離心泵、精液泵 |
| 220 | 泥漿泵、過料泵 |
| 200 | 礦漿泵、過料泵、蒸發(fā)原液泵、粗液泵 |
| 160 | 液體堿儲槽/合格堿液泵、合格堿液泵/母液泵、臥式循環(huán)水泵 |
| 132 | 熱水站洗水泵、料漿調(diào)速泵 |
| 110 | 溢流泵、過料泵、沉沒式變速泵、中間降溫泵 |
| 90 | 常壓脫硅配電室循環(huán)泵、沉降送水泵、種分母液泵 |
| 55 | 強濾液泵、弱濾液泵、母液泵 |
| 45 | 熱水泵 |
| 37 | 鹽底流泵 |
| 22 | 鹽底流泵 |
sb70系列變頻器為希望森蘭科技股份有限公司自主開發(fā)的新一代低噪音、高性能、可靠性高、功能強大的工程型變頻器，采用轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制方式，實現(xiàn)了對電機大轉(zhuǎn)矩高精度的控制。其操作面板具有編程、操作、參數(shù)復制、熱拔插功能，大大方便了操作人員對參數(shù)的修改（僅對一臺變頻器設置參數(shù)，其它均可進行參數(shù)復制，減少調(diào)試過程中的工作量），速定給定可通過端子切換，減少了外部繁鎖的連接線。瞬時掉電時，通過母線電壓控制，實現(xiàn)不間斷運行；還可根據(jù)負載特性和環(huán)境溫度，自動調(diào)整載波頻率。
針對氧化鋁生產(chǎn)對變頻器的主要要求，高性能的sb70無速度傳感器矢量控制變頻器1hz時的轉(zhuǎn)矩可達200%，無需閉環(huán)運行；考慮到過載因素，在實際應用時電動機的容量會加大一檔，變頻器的容量也適當增大；sb70變頻器采用了多種諧波抑制技術，總諧波含量已低于******標準?？紤]到整個生產(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對計算控制系統(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)，輸出電纜的長度增加，分布電容和分布電感也相應增加，對某次諧波可能會引起震蕩或形成駐波，這將嚴重影響電動機的運行。設計變頻控制系統(tǒng)時在變頻器的輸出側(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置
1、變頻器端子功能如下表：
| 序號 | 端子號 | 功能 | 注釋 |
| 1 | p10 | 近地速度調(diào)節(jié)電源； | |
| 2 | ai1 | 近地速度給定； | |
| 3 | ai2 | 集中控制（dcs系統(tǒng)）速度給定； | |
| 4 | gnd | 模擬信號共公地端； | |
| 5 | fwd | 變頻器啟動/停止； | |
| 6 | x1 | 模擬電流/電壓切換； | |
| 7 | com | 數(shù)字信號地端； | |
| 8 | ta1 | 繼電器輸出（變頻運行） | 至dcs系統(tǒng) |
| 9 | tb1 | ||
| 10 | ta2 | 繼電器輸出（變頻故障） | 至dcs系統(tǒng) |
| 11 | tb2 |
2、變頻器功能設置表：
| 功能碼 | 功能說明 | 備注 |
| f0-01=3 | 運行主通道速度給定方式 | 由dcs系統(tǒng)控制 |
| f0-02=1 | 運行命令通道選擇 | 外部端子控制 |
| f1-00=30 | 加速時間 | |
| f1-01=30 | 減速時間 | |
| f4-00=42 | 多功能數(shù)字輸入選擇 | 給定頻率通道切換 |
| f5-02=1 | t1繼電器輸出功能 | 變頻器運行中 |
| f5-02=1 | t2繼電器輸出功能 | 變頻器故障輸出 |
| f6-00=2 | 模擬電流輸入 | 由dcs給定速度 |
| f6-14=0 | 模擬電流輸入 | 由dcs給定速度 |
| f6-15=1 | 模擬電流輸出 | 提供給dcs顯示轉(zhuǎn)速 |
每個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，功能設置也有一些差別，表中僅列出泥漿泵sb70g220變頻器功能設置參數(shù)，僅供參考。
