高压变频调速技术在锡矿半自磨系统中的应用_郑贵翔.pdf

Application 创新应用358 电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月造成较大的停产、减产损失；磨矿效率不稳定、难于实现顺产顺行，增加了生产成本和维修费用。为解决上述问题，经与半自磨机厂家进行反复沟通、多方技术论证，决定采用高压变频调速技术对半自磨机实施高压变频拖动改造。通过半自磨机转速调整、控制物料抛落角度，优化运行工况，调节生产料流稳定。2 半自磨机系统变频改造 2.1 半自磨机系统的组成半自磨机系统主要由以下部件组成：（1）网侧高压电源开关。（2）高压变频调速系统。（3）同步电动机励磁系统。（4）励磁电机。（5）同步电动机。（6）气动离合器。（7）传动齿轮。（8）慢速驱动装置。（9）磨机筒体。（10）液压润滑系统。2.2 半自磨机系统变频改造方案系统改造后，其半自磨机系统控制结构原理在改造方案将在原有系统基础上，对DCS增加高压变0 引言变频调速技术是根据电动机运行转速与输入电源频率成正比关系，通过改变电动机输入电源频率达到调节电动机转速目的。这是一种理想的高效率、高性能的调速方法，同时也为企业提高自动化控制水平、实现工艺连续调整，改善节能减排、挖潜创效提供技术手段。1 研究背景案 例 公 司 4 0 0 0 t/d 选 矿 流 程，采 用 一 台6.73.4m半自磨机（半自磨）替代传统的两段碎矿工艺，该工艺流程终期设计处理量8 000t/d。其中，虚线部分为规划二期4 000t/d选矿流程。自2015年半自磨机系统建成投入运行后，其既有流程一直维持在不足4 000t/d的处理能力。实际生产中，由于半自磨存在“大马拉小车”的现象，导致半自磨内装球量不足、矿料填充率低，运行中研磨钢球直接冲砸磨机筒体衬板，至使半自磨机衬板运行中频繁断裂、严重时筒体变形，作者简介：郑贵翔，云南锡业股份有限公司卡房分公司；研究方向：控制技术。收稿日期：2023-03-15；修回日期：2023-06-12。摘要：阐述变频调速技术的特点，半自磨机系统的组成，半自磨机系统变频改造方案、变频系统一次方案、改造效果的评估。这是一种理想的高效率、高性能的调速方法。关键词：控制技术，变频调速技术，半自磨机系统。中图分类号：TD453文章编号：1000-0755(2023)06-0358-02文献引用格式：郑贵翔，王志刚，张伟.高压变频调速技术在锡矿半自磨系统中的应用J.电子技术,2023,52(06):358-359.高压变频调速技术在锡矿半自磨系统中的应用郑贵翔1，王志刚2，张伟2（1.云南锡业股份有限公司卡房分公司，云南 661005；2.云南博可能源科技有限公司，云南 650103）Abstract This paper describes the characteristics of variable frequency speed regulation technology,the composition of the semi-automatic mill system,the frequency conversion transformation plan of the semi-automatic mill system,the primary plan of the frequency conversion system,and the evaluation of the transformation effect.This is an ideal high-efficiency and high-performance speed regulation method.Index Terms control technology,variable frequency speed regulation technology,semi-automatic mill system.Application of High Voltage Variable Frequency Speed Control Technology in Tin Mine Semi automatic Grinding SystemZHENG Guixiang1,WANG Zhigang2,ZHANG Wei2(1.Kafang Branch of Yunnan Tin Co.,Ltd.,Yunnan 661005,China.2.Yunnan Boke Energy Technology Co.,Ltd.,Yunnan 650103,China.)Application 创新应用电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月 359频系统控制改造，使之能够实现对高压变频系统的远程监控。新增一套半自磨机变频控制系统用以协调半自磨机变频运行及工频运行两种模式之间的电气设备及保护逻辑协调。正常情况下，由变频系统实现对变频励磁柜、电动机的启停、调励控制；变频故障时，可将系统转为原高压开关柜、励磁柜控制。在电气驱动设备层，除增加一台高压变频调速系统外，还需要增加一面适应于变频工况下励磁调节的变频励磁柜，原有工频励磁柜保留。系统采用变频调速运行后，半自磨实现软启动、软停车。对半自磨运转具有较好的操作性，但由于同步电动机原设计采用自润滑轴承，变频改造后系统的加减速周期延长，且半自磨系统运行转速会低于额定转速。因此增加一套强制润滑稀油站，满足低速运行时的轴承润滑冷却需要。同时，为提高半自磨机系统的运行安全可靠性。为半自磨机筒体两端滑履轴承提供高压液压站的备用高压蓄能器站。该蓄能器站能够保证半自磨机在非正常停机完全失电条件下，不小于45s的高压油供给，避免高压液压站失电后失去供油能力，磨机在停电后“钟摆”过程中，磨机筒体轴承与筒体支撑轴瓦之间失去润滑而损坏的风险。2.3 半自磨机变频系统一次方案为提高系统的可靠性实现原有系统和变频器控制系统互为备用，10kV侧电源采用了电气隔离开关柜实现旁路连接，系统将增加高压隔离开关旁路柜一面，通过对高压隔离开关的控制实现工频和变频两套系统的电气回路切换，两套系统相互独立并互为备用。变频系统检修或故障时，可采用工频方式运行保证生产连续。系统电气保护采用分级、分段的多重保护措施，确保保护有效不拒动、不误动。变频器与高压开关柜安装的微机综合保护装置相互配合。将变频器“高压合闸允许”指令，接入变频器的高压开关合闸控制回路。当选择变频方式时，只有变频器发出“高压合闸允许”信号，系统才允许高压开关合闸给设备送电。将变频器“高压紧急分断”指令，接入变频器的高压开关的跳闸回路。当变频器发生重故障停机时，变频器发出“高压紧急分断”指令，直接分断电源侧高压开关，停止设备运行。该系统选择的磨机专用高压变频调速系统，具备可控软启功能，满足磨机重载直接启动的要求；可控停机功能，避免磨机停电后“钟摆”状态，减少停机时间；提供低速爬行、慢驱、旋转定位等辅助功能，替代慢驱装置，提高维护检修效率。同时，磨机专用变频系统还提供磨机防板结保护、板结去除、衬板定位、正反转、磨机过载限速、电子安全销保护等保护功能。3 改造效果的评估采用高压变频调速后，半自磨运行中研磨钢球直接冲砸磨机筒体衬板、磨矿效率不稳定的问题得到彻底解决，通过工艺调整实现洗选工艺顺产顺行。改造前后衬板的破损磨蚀情况对比。磨机处理能力实现与上游来料，下游粉磨、重选工艺的料流匹配，产能得到提升。运行可通过磨机转速调节，实现半自磨破磨工艺的适时工艺匹配。对改造前后半自磨工艺流程的产量、耗电量、衬板更换周期、维护费用等数据统计。半自磨磨矿的单位处理能力由平均143t/h，提升到181t/h，单位吨电耗由改造前的9.89kWh/t，下降到6.57kWh/t。半自磨机平均电功率由改造前1 414.49kW降低至改造后1 189.81kW，直接节电率15.88%，综合吨单耗节能收益33.57%。磨机筒体的衬板数量为80块，对磨体衬板使用、更换成本、周期的数据跟踪统计。改造前，磨内筒体衬板更换周期为80天左右，改造后为180天左右，仅此一项每年衬板更换次数由原来的4.5次减少到每年2次左右，节约衬板费用160万元以上。改造后，由于半自磨检修、更换衬板的时间减少27天/年，单位吨耗衬板均摊成本下降50%，综合经济收益可观。4 结语通过对半自磨机系统变频改造，实践摸索出了一套新的工艺流程调整控制方法，以及项目经济性核算办法。在项目实施中，也存在一次性改造投入成本高；现有相关人员业务素质和技术水平欠缺，设备维护保养技术水平有待提高等因素，也是今后项目实施中需要充分考虑的。尽管项目实施也有不足之处，但将变频调速技术引入磨机系统的尝试及带来的装备升级，为企业创造的经济价值还是值得肯定的，也值得今后在矿山领域进一步推广。对矿山提升破磨工艺的体系化水平，优化装备工艺及生产工艺体系，实现物料破碎粉化生产工艺及装备工艺精细化运行、能效精准化管控，达到生产高度自动化、稳质高产、安全环保、绿色节能、智慧运营，具有非常广阔的市场前景。参考文献1 张选正，顾红兵.中高压变频器应用技术M.北京：电子工业出版社，2007.2 王兆安，黄俊.电力电子技术M.北京：机械工业出版社，2006.3 贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理M.北京：中国电力出版社，2007.4 王庆凯,杨佳伟,邹国斌等.半自磨机优化控制技术研究J.有色冶金设计与研究,2016,37(03):1-6.