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高压变频器在新余良山选矿厂的应用
 
文/利德华福技术工程部 供稿


一、引言
  新余良山选矿厂位于江西新余市良山镇。选矿厂开采出来的矿石可以直接供给新余钢铁厂进行冶炼。目前矿厂新增一套选矿设备,其中有3台型号相同的油隔离泵,均采用高压电机拖动。正常运行时开2台泵,1个备用。电机如果直接工频启动,启动电流大,会对电网产生较大冲击。而且油隔离泵的流量要依据尾矿库尾矿的剩余量来进行调节。
  为了降低生产经济成本,提高工艺精度及工作效率,所以决定采用高压变频调速系统来进行调速。经过多次调研、考察,综合比较市场上的调速设备,最终决定采用北京利德华福电气技术有限公司生产的3台HARSVERT—A06/060高压变频器,对3台电机进行调速。
二、选矿厂工艺概况
(一)工艺流程
  北京利德华福电气技术有限公司生产的三台变频器运用于铁矿的尾矿回收系统中,容量570KVA,电机参数为:450KW、55.44A、988rpm。
  现将尾矿回收工艺简要介绍一下,如图1所示。首先是将选好后的尾矿浆(密度大约为8﹪),放入分矿箱内,加入药水促进矿物质和水的快速分离,然后将矿浆分配给1、2号浓缩池(2号暂时未使用)沉淀。沉淀后的水由溢水池溢出,浓缩池中的矿浆流入底流泵站。此时的矿浆(密度28﹪)被排入脱渣室,将颗粒状的矿石选下,矿浆送入搅拌室搅拌。然后由变频器所驱动的活塞式容积泵将搅拌室里的矿浆排入尾矿库。在尾矿库旁的事故池是为了预防变频泵出现故障的情况下,将仍然残留在管道内的尾矿浆排到分矿箱中。
  活塞式容积泵与尾矿库水平线落差为160米,管径长达4000米,其泵的型号为YBJ-210/6.3,流量是210m3/h,额定压力6.3Mpa,实际工作压力3.8Mpa~4.2Mpa左右。

图1:高浓度尾矿输送流程图
  从矿山采出来的矿石经过球磨机选出精矿和尾矿。精矿输送给炼钢厂进行加工冶炼。纯度不够的尾矿必须返回到尾矿库。现场采用油隔离泵压缩机将尾矿注入泵内,然后打到4km外的尾矿库。尾矿跟泥浆差不多,相当于含30%杂质的水。
  电机拖动双缸压缩机来回做功,压缩机属于比较特殊的负载。活塞打泥浆时,电流大;回收活塞时,电流又骤减。所以变频器电流成锯齿波形,对设备运行有一定影响。用户在电机侧安装了平衡环,使电流波动趋于平缓。
(二)现场变频器房状况,如图2所示:
图2:变频器方位图
  现场通过3种方式来控制变频器:本机监控界面操作,上位机远程操作,操作箱电机旁操作。电机和变频器参数如下表:
电机参数 变频器参数
额定功率:450kW 产品型号:HARSVERT-A06/060
额定电压:6kV 额定容量:570kVA
额定电流:55.44A 额定输入电压:6kV
额定转速:998 r/min 额定输出电压:6kV
三、使用情况
  为了充分保证系统的可靠性,为变频装置配备工频旁路装置,变频器异常时,变频停止运行,电机通过手动倒刀闸切换到工频下运行。工频旁路由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成(如图3,其中QF为用户原有高压开关)。要求QS2不能与QS3同时闭合,在机械上实现连锁。变频运行时,QS1和QS2闭合,QS3断开;工频运行时,QS3闭合,QS1和QS2断开。
  为了实现变频器故障的保护,变频器对6kV开关QF进行连锁,一旦变频器故障,变频器跳开QF,要求用户对QF的合分闸电路进行适当改造。工频旁路时,变频器应允许QF合闸,撤消对QF的跳闸信号,使电机能正常通过QF合闸工频启动。

图3:工频旁路
  由于尾矿比水的浓度大,变频器启动时负载相对过重,为了让变频器正常启动,可以将“转矩提升”值改到2或者3后启动。
四、系统综合评价
  通过对新余良山选矿厂进行的分析表明,这些设备进行变频改造不仅将具有显著的经济效益。另外,对该系统进行变频改造后会产生的一些其它影响总结如下几个方面:
  (1)变频改造后,实现电机软启动,启动电流小于额定电流值,启动更平滑。
  (2)系统效率得到提高,消除了阀门挡板的损失,取得节能效果。
  (3)由于水泵采用转速调节后,工作特性改变,设备工况得到改善,延长设备使用寿命。
  (4)水泵改变频后,由于变频器采用单元串联移相技术,因此在理论上可以消除41次以下谐波。由于实际制造工艺的限制,网侧电压谐波总含量可以控制在2%以内,电流谐波总含量小于4%。
  (5)变频输出采用PWM技术控制,输出电压波形基本接近正弦波,谐波总含量小于1%,上述指标均满足IEEE-519国际电能质量谐波标准要求。
  (6)该变频器为电压源型结构,功率因数可高达0.95。
  (7)厂房设备噪声污染将降低。
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