摘要： 礦山水力旋轉(zhuǎn)分級系統(tǒng)是礦漿通過渣漿泵獲得動能后，進入水力旋轉(zhuǎn)器在離心力的作用下將粗礦粒和細礦粒分離，通過變頻調(diào)速改變礦漿泵的轉(zhuǎn)速可以滿足不同分離工藝要求。森蘭SB70G500kW矢量控制變頻器已在銅礦水力旋轉(zhuǎn)分級系統(tǒng)中替代國外變頻器，投運以來，其性能和可靠性完全滿足生產(chǎn)工藝的要求，國產(chǎn)化是必由之路。

關鍵詞：礦漿泵、水力旋轉(zhuǎn)器、變頻器、國產(chǎn)化
一、概述
      中國是世界上銅礦較多的國家之一?？偙Ｓ袃α裤~ 6243 萬噸，居世界第 7 位。探明儲量中富銅礦占 35% 。銅礦分布廣泛，除天津、香港外，包括上海、重慶、臺灣在內(nèi)的全國各省 ( 市、區(qū) ) 皆有產(chǎn)出。已探明儲量的礦區(qū)有 910 處。江西銅儲量位居全國榜首，占 20.8% ，西藏次之，占 15% ；再次為云南、甘肅、安徽、內(nèi)蒙古、山西、湖北等省，各省銅儲量均在 300 萬噸以上。
     目前，我國勘探和開采的銅或銅多金屬礦床，大部分銅礦石都要經(jīng)過選礦富集成銅精礦才能冶煉成銅金屬，銅礦選礦工藝流程是礦石經(jīng)過破碎、球磨和細篩的篩選，得到較細的礦漿液，再經(jīng)過礦漿泵輸送給水力旋轉(zhuǎn)器分離出滿足浮選工藝要求的礦漿，在整個選礦過程中水力旋轉(zhuǎn)器工作的好壞將直接影響選礦的質(zhì)量和效率。影響水力旋轉(zhuǎn)器的工作主要有以下因素：礦漿入口的壓力和流速；溢流管、排砂咀的尺寸及其與直徑之比；圓錐角的大小以及礦漿濃度等。在選好一個型號的水力旋轉(zhuǎn)器后可變的因數(shù)就只有礦漿入口的壓力和礦漿濃度是變化量了，因此礦漿入口的壓力和礦漿濃度是必須控制，才能給下工序（浮選）輸送滿足要求的礦漿。濃度可以通過二段池補加水閥開度來控制。礦漿入口的壓力和流速，可以通過改變礦漿泵的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，礦漿泵的轉(zhuǎn)速又可以通過變頻調(diào)速來實現(xiàn)。選礦工藝流程如圖1所示：

圖1.選礦工藝流程

     變頻調(diào)速是一種高效、無級的調(diào)速方式。隨著電力電子技術和控制技術不不斷完善和發(fā)展，變頻調(diào)速已在各行業(yè)廣泛應用，但遺憾的是由于多種原因，國內(nèi)很多行業(yè)關鍵設備的變頻調(diào)速器還是被國外品牌的變頻器所壟斷。例如，本案例發(fā)生在江西德興銅礦，該公司是我國最大的銅礦開采企業(yè)，以前他們的礦漿泵變頻調(diào)速器只選擇ABB、西門子等國外著名品牌。令人欣慰的是該企業(yè)在實施設備國產(chǎn)化進程中，通過對比國內(nèi)各變頻器制造商實力以及對現(xiàn)場方案的解決，最后選定中國低壓變頻器行業(yè)唯一中國名牌的森蘭變頻器。經(jīng)過一年多的運行證明該變頻器完全能滿足要求。
二、水力旋轉(zhuǎn)器的工作原理
     水力旋流器是利用離心力作用進行分級的設備。在磨礦回路中作檢查分級和控制分級用，它是當前細粒物料分離比較有效的設備。水力旋流器的構(gòu)造：上部為圓錐形。在圓柱形筒體上裝有與筒壁呈切線方向的給礦管。圓錐上部裝有與圓柱部分相連通的中心溢流管。溢流管的上端則通過緩沖室或直接與外部管道聯(lián)接以排出溢流。在圓錐形底部裝有沉砂咀，以排出粗粒沉砂。
     水力旋流器的工作原理：當?shù)V漿用礦漿泵（或高差）以一定壓力和流速經(jīng)給礦管沿切線方向進入圓筒后，礦漿便以很快的速度沿筒壁旋轉(zhuǎn)，而產(chǎn)生很大的離心力。在離心力和重力的作用下，較粗、較重的礦粒被拋向器壁，沿螺旋線的軌跡向下運動，并由圓錐體下部的排吵咀排出，而較細的礦粒則在錐體中心和水形成內(nèi)螺旋狀的上升礦漿流，經(jīng)溢流管排出，實現(xiàn)粗礦粒和細礦粒的分離。
三．系統(tǒng)要求
1．變頻器額定電壓、頻率為：三相380V，50Hz，適配電機功率為：450kW。
2．啟動轉(zhuǎn)矩：0.5Hz大于150%額定轉(zhuǎn)矩。
3．變頻器可靠性高，過載能力：150%額定電流1分鐘。
4．變頻器輸入側(cè)總電壓諧波畸變率：THVD小于5%；輸出側(cè)：為了不給昂貴的電機造成傷害要求輸出電壓為正弦波。
5．變頻器控制系統(tǒng)能實現(xiàn)：現(xiàn)場就地、現(xiàn)場遠程、本柜就地、本柜遠程、緊急停車等功能。

四、森蘭變頻器礦山水力旋轉(zhuǎn)分級系統(tǒng)的應用
     SB70G系列變頻器為希望森蘭變頻器制造公司自主開發(fā)的新一代低噪音、高性能、可靠性高、功能強大的變頻器，采用轉(zhuǎn)子磁場定向的無速度傳感器矢量控制方式，0.5Hz時的轉(zhuǎn)矩大于150%，實現(xiàn)了對電機大轉(zhuǎn)矩起動和高精度的控制。考慮到使系統(tǒng)更加可靠，我們放大一擋選用SB70G500kW變頻器，完全能滿足系統(tǒng)要求條款1，2，3的要求。為滿足條款4的要求，我們采用以下措施。為了減小輸入側(cè)的諧波我們采用12脈波整流方式，與6脈波輸入方式相比，可以消除5次，7次諧波，完全滿足THVD小于5%的要求。為了使輸出的電壓波形是正弦，我們在變頻器的輸出安裝了正弦波濾波器，經(jīng)過現(xiàn)場測試變頻器輸出電壓波形滿足要求，徹底消除了過沖電壓，減小了轉(zhuǎn)子軸電壓和軸承電流。鑒于SB70G變頻器有自身強大的模塊化設計和可編程單元設計以及多種可選配件，根據(jù)要求對其進行二次開發(fā)滿足了條款5的要求。其變頻控制原理圖如圖2所示：

                          圖2  變頻器控制原理圖
     本系統(tǒng)的控制分為手動控制和自動控制。手動控制時，變頻器的頻率通過電位器RP1調(diào)節(jié)，變頻器的起/停通過按鈕控制控制中間繼電器INV實現(xiàn)。自動控制時，變頻器的啟動/停止由PLC控制中間繼電器INV實現(xiàn)。礦漿壓力由礦漿入口壓力計輸出的4~20mA反饋信號送給PLC，PLC再根據(jù)進料給定壓力值進行計算，最后并輸出4~20mA信號給變頻器控制變頻器的壓力實現(xiàn)閉環(huán)控制，使礦漿的壓力在給定范圍內(nèi)變化，使水力旋轉(zhuǎn)器在最佳工作狀態(tài)。
五、結(jié)語
     SB70G500kW變頻器投運以來，運行可靠平穩(wěn)，控制靈活方便，精度高，充分滿足了水力旋轉(zhuǎn)器的工藝要求，大大優(yōu)化了生產(chǎn)指標，提高了礦漿的分離精度，并且在調(diào)速過程中有節(jié)能效果。實踐證明，森蘭SB70G500kW變頻器其性能和可靠性完全滿足閉環(huán)選礦生產(chǎn)工藝的要求，國產(chǎn)化是必由之路。