论文部分内容阅读
[摘 要]简单介绍了大兴安岭云冶矿业开发有限公司矿山设备中存在的问题，结合公司十二五设备能源规划，为提高矿山的自动化控制水平，达到节能降耗的目的，对现场大功率设备的运行情况选用了相应的变频器。
[关键词]变频器 节能降耗 变频调速
中图分类号：TN830.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0394-01
1 概述
大兴安岭云冶矿业开发有限公司塔源矿山属于金属矿山，采掘方式为地下开采，配备年产30万吨的选矿厂。本文主要介绍变频器在矿山设备中的应用现状和前景及注意事项。
结合公司十二五设备能源规划，为提高矿山设备的自动化程度，并达到节能降耗的目的。特别是提升机、排水泵、压气机、尾矿泵等功率较大的设备，不仅要保证其运行安全，节能降耗也至关重要。
2 变频器在泵类设备上的应用
2.1 矿山泵类设备现状
大兴安岭云冶矿业开发有限公司塔源矿山使用大量不同种类的泵，靠阀门调节流量，不仅浪费大量的电能，消耗大量阀门备件，而且尾矿泵选型按照30万吨/年设计选型，目前选厂半负荷生产，光靠人工控制，很难满足工艺要求。矿井排水泵是地下矿山生产的主要用电设备之一，其节能运行在矿山节电中占有重要的位置。由于塔源矿山处于井巷工程基建期，而排水泵的选型是考虑到矿井的后期发展，因此排水泵效率很低。针对此现状，我们对选厂尾矿泵和矿井排水泵电气控制采用变频改造，优化排水排渣效能，提高设备排水、排渣能力。使主排水泵运行效率在0.8以上，尾矿泵排渣能力在0.7以上；降低设备空载能耗。本次对7台排水泵和2台尾矿泵设备进行电控改造。设备技术参数详见表1。
2.2 变压器容量的选择
容量的选择在变压器的选型中至关重要。如果容量选择不当，在实际运行中就会经常出现给定频率高，但实际频率调不上去、变频器跳闸频繁的现象。这是因为变频器容量选择偏小、运行电流大于变频器额定电流，变频器产生过流跳停；但是容量选择过大有会造成经济浪费，根据实践经验在实际选用中对于小功率电机，所选择变频器功率要高一个功率级别，选择变频器的额定电流为控制电机额定电流的1.1～1.5倍。
根据矿山目前使用的电机参数的不同，对电压为380V，频率为50Hz的三相异步电动机，选用了电压等级为400V级的德力西的CDI系类变频调速器，按一拖二的方式配置；对电机电压为6KV，频率为50 Hz的三相异步电动机，选用HIVERT 变频器设备，来提高其效率，达到节约电能的目的。HIVERT 高压变频器具有以下优点：优良的调速性能，可完全满足生产工艺要求；良好的节能效果，可提高系统运行效率；实现电机软启动，减小启动冲击，降低维护费用，延长设备使用寿命；系统安全、可靠，确保负载连续运行；控制方便、灵活，自动化水平高。
2.3 选择变频器应该注意的事项
变频器，特别是高压变频器价格昂贵，如选择不当，达不到节电和提高生产效率的目的，以致造成浪费和不必要的麻烦和损失。
3 变频器的使用效果
3.1 变频器调速技术的节能原理
交流变频器调速积水在节能方面具有明显的优势，现将其节能原理简述如下：按照电机学原理，电动机转速满足以下关系（1）：
n=（1-s）×60×f/p=n0×（1-s） （1）
式中：p—电机极对数；
f—电机运行频率；
s—滑差；由于滑差一般比较下（0～0.05），电机实际转速n约等于同步转速n0。
N=Kpn2 （2）
式中：N—负载功率；
Kp—功率常数；
将式（1）带入（2）得：N=Kp×602×f2/p2 （3）
根据上式可得到表2。从表中可以看到，当频率变化越大，节能效果越明显。
3.2 变频调速的节能效果
变频改造具有显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式。大兴安岭云冶矿业开发有限公司塔源矿山，通过摸索试验，对这7台井下排水泵和2台尾矿泵进行电气控制部分变频调速后，与传统的启动方式相比较，泵类负载的节能效果最明显，排水泵运行效率明显提高，减少水泵频繁启动次数，当井下涌水量较小时，运转功率为额定功率50%～70%左右，节电率达到20%～45%，达到了节能的目的。
通过对尾矿泵电气控制部分的变频技术改造，大大减少了员工的操作次数，降低对调节阀的冲击，减少了备件的消耗，根据选厂目前的不饱和生产状态，电机运行频率控制在30Hz～40Hz左右，就能满足目前生产量，节电率达到了30%～45%，很大程度地降低能耗。
3.3 变频器应用的实际意义
大兴安岭云冶矿业开发有限公司塔源矿山变频器的应用，在井下排水工作和尾矿排渣工作中起到了至关重要的作用，解决了泵池经常抽空的问题，减少频繁启动对阀门的冲击和电气控制部分的电流冲击。降低备件的消耗，达到了节能的目的。对矿山平稳运行和选厂稳定生产发挥了巨大的作用。
4 结束语
大兴安岭云冶矿业开发有限公司塔源矿山变频器应用技术已平稳运行了18个月，不但实现了节能降耗，而且提高了工艺水平和电气技术人员的技术水平，稳定了矿山生产运行，取得了较好的经济效益。同时变频技术已在冶金、制造、运输等许多行业得到广泛应用，变频调速技术作为通用节能技术应加以推广。
参考文献
[1] 采礦手册[M].冶金工业出版社，1991（6）.
[2] 王庭才变频的原理及应用[M]2 版北京：机械工业出版社，2009.
[3] HIVERT高压变频器使用说明书.
[4] 德力西CDI9000系列变频调速器使用说明.
[关键词]变频器 节能降耗 变频调速
中图分类号：TN830.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0394-01
1 概述
大兴安岭云冶矿业开发有限公司塔源矿山属于金属矿山，采掘方式为地下开采，配备年产30万吨的选矿厂。本文主要介绍变频器在矿山设备中的应用现状和前景及注意事项。
结合公司十二五设备能源规划，为提高矿山设备的自动化程度，并达到节能降耗的目的。特别是提升机、排水泵、压气机、尾矿泵等功率较大的设备，不仅要保证其运行安全，节能降耗也至关重要。
2 变频器在泵类设备上的应用
2.1 矿山泵类设备现状
大兴安岭云冶矿业开发有限公司塔源矿山使用大量不同种类的泵，靠阀门调节流量，不仅浪费大量的电能，消耗大量阀门备件，而且尾矿泵选型按照30万吨/年设计选型，目前选厂半负荷生产，光靠人工控制，很难满足工艺要求。矿井排水泵是地下矿山生产的主要用电设备之一，其节能运行在矿山节电中占有重要的位置。由于塔源矿山处于井巷工程基建期，而排水泵的选型是考虑到矿井的后期发展，因此排水泵效率很低。针对此现状，我们对选厂尾矿泵和矿井排水泵电气控制采用变频改造，优化排水排渣效能，提高设备排水、排渣能力。使主排水泵运行效率在0.8以上，尾矿泵排渣能力在0.7以上；降低设备空载能耗。本次对7台排水泵和2台尾矿泵设备进行电控改造。设备技术参数详见表1。
2.2 变压器容量的选择
容量的选择在变压器的选型中至关重要。如果容量选择不当，在实际运行中就会经常出现给定频率高，但实际频率调不上去、变频器跳闸频繁的现象。这是因为变频器容量选择偏小、运行电流大于变频器额定电流，变频器产生过流跳停；但是容量选择过大有会造成经济浪费，根据实践经验在实际选用中对于小功率电机，所选择变频器功率要高一个功率级别，选择变频器的额定电流为控制电机额定电流的1.1～1.5倍。
根据矿山目前使用的电机参数的不同，对电压为380V，频率为50Hz的三相异步电动机，选用了电压等级为400V级的德力西的CDI系类变频调速器，按一拖二的方式配置；对电机电压为6KV，频率为50 Hz的三相异步电动机，选用HIVERT 变频器设备，来提高其效率，达到节约电能的目的。HIVERT 高压变频器具有以下优点：优良的调速性能，可完全满足生产工艺要求；良好的节能效果，可提高系统运行效率；实现电机软启动，减小启动冲击，降低维护费用，延长设备使用寿命；系统安全、可靠，确保负载连续运行；控制方便、灵活，自动化水平高。
2.3 选择变频器应该注意的事项
变频器，特别是高压变频器价格昂贵，如选择不当，达不到节电和提高生产效率的目的，以致造成浪费和不必要的麻烦和损失。
3 变频器的使用效果
3.1 变频器调速技术的节能原理
交流变频器调速积水在节能方面具有明显的优势，现将其节能原理简述如下：按照电机学原理，电动机转速满足以下关系（1）：
n=（1-s）×60×f/p=n0×（1-s） （1）
式中：p—电机极对数；
f—电机运行频率；
s—滑差；由于滑差一般比较下（0～0.05），电机实际转速n约等于同步转速n0。
N=Kpn2 （2）
式中：N—负载功率；
Kp—功率常数；
将式（1）带入（2）得：N=Kp×602×f2/p2 （3）
根据上式可得到表2。从表中可以看到，当频率变化越大，节能效果越明显。
3.2 变频调速的节能效果
变频改造具有显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式。大兴安岭云冶矿业开发有限公司塔源矿山，通过摸索试验，对这7台井下排水泵和2台尾矿泵进行电气控制部分变频调速后，与传统的启动方式相比较，泵类负载的节能效果最明显，排水泵运行效率明显提高，减少水泵频繁启动次数，当井下涌水量较小时，运转功率为额定功率50%～70%左右，节电率达到20%～45%，达到了节能的目的。
通过对尾矿泵电气控制部分的变频技术改造，大大减少了员工的操作次数，降低对调节阀的冲击，减少了备件的消耗，根据选厂目前的不饱和生产状态，电机运行频率控制在30Hz～40Hz左右，就能满足目前生产量，节电率达到了30%～45%，很大程度地降低能耗。
3.3 变频器应用的实际意义
大兴安岭云冶矿业开发有限公司塔源矿山变频器的应用，在井下排水工作和尾矿排渣工作中起到了至关重要的作用，解决了泵池经常抽空的问题，减少频繁启动对阀门的冲击和电气控制部分的电流冲击。降低备件的消耗，达到了节能的目的。对矿山平稳运行和选厂稳定生产发挥了巨大的作用。
4 结束语
大兴安岭云冶矿业开发有限公司塔源矿山变频器应用技术已平稳运行了18个月，不但实现了节能降耗，而且提高了工艺水平和电气技术人员的技术水平，稳定了矿山生产运行，取得了较好的经济效益。同时变频技术已在冶金、制造、运输等许多行业得到广泛应用，变频调速技术作为通用节能技术应加以推广。
参考文献
[1] 采礦手册[M].冶金工业出版社，1991（6）.
[2] 王庭才变频的原理及应用[M]2 版北京：机械工业出版社，2009.
[3] HIVERT高压变频器使用说明书.
[4] 德力西CDI9000系列变频调速器使用说明.