摘要：矿山水力旋转分级系统是矿浆通过渣浆泵获得动能后，进入水力旋转器，在离心力的作用下将粗矿粒和细矿粒分离。通过变频调速改变矿浆泵的转速可以满足不同分离工艺要求。森兰SB70G500kW矢量控制变频器已在铜矿水力旋转分级系统中替代国外变频器，投运以来，其性能和可靠性完全满足生产工艺的要求，国产化是必由之路。
Summary:The mine water power rotary class system is that mash is entered into water power revolverafter requiringkinetic energy throughslurry pump and then separate thicker mineral partical and thinner mineral particalundercentrifugal action, which can meet deferent separated technical requirments through changing the rotary speed of slurry pump using varible frequency regulating. Slanvert SB70G500kW vector control frequency inverter had been applied in the coppermine water power rotary class system and taken place of abroad brands. After using it, Slanvert’s performance and reabilty can fully need all manufacturing technical requirements. Overall Choosing domestic brand of frequency inverter is correct andtendency.
关键词：矿浆泵、水力旋转器、变频器、国产化
Key words: slurry pump, water power revolver, frequency inverter, demoestic brand
一、概述
中国是世界上铜矿较多的国家之一。总保有储量铜6243万吨，居世界第7位。探明储量中富铜矿占35%。铜矿分布广泛，除天津、香港外，包括上海、重庆、台湾在内的全国各省(市、区)皆有产出。已探明储量的矿区有910处。江西铜储量位居全国榜首，占20.8%，西藏次之，占15%；再次为云南、甘肃、安徽、内蒙古、山西、湖北等省，各省铜储量均在300万吨以上。
目前，我国勘探和开采的铜或铜多金属矿床，大部分铜矿石都要经过选矿富集成铜精矿才能冶炼成铜金属，铜矿选矿工艺流程是矿石经过破碎、球磨和细筛的筛选，得到较细的矿浆液，再经过矿浆泵输送给水力旋转器分离出满足浮选工艺要求的矿浆，在整个选矿过程中水力旋转器工作的好坏将直接影响选矿的质量和效率。影响水力旋转器的工作主要有以下因素：矿浆入口的压力和流速；溢流管、排砂咀的尺寸及其与直径之比；圆锥角的大小以及矿浆浓度等。在选好一个型号的水力旋转器后可变的因数就只有矿浆入口的压力和矿浆浓度是变化量了，因此矿浆入口的压力和矿浆浓度是必须控制，才能给下工序（浮选）输送满足要求的矿浆。浓度可以通过二段池补加水阀开度来控制。矿浆入口的压力和流速，可以通过改变矿浆泵的转速来实现，矿浆泵的转速又可以通过变频调速来实现。选矿工艺流程如图1所示：
图1.选矿工艺流程
变频调速是一种高效、无级的调速方式。随着电力电子技术和控制技术不不断完善和发展，变频调速已在各行业广泛应用，但遗憾的是由于多种原因，国内很多行业关键设备的变频调速器还是被国外品牌的变频器所垄断。例如，本案例发生在江西德兴铜矿，该公司是我国最大的铜矿开采企业，以前他们的矿浆泵变频调速器只选择ABB、西门子等国外著名品牌。令人欣慰的是该企业在实施设备国产化进程中，通过对比国内各变频器制造商实力以及对现场方案的解决，最后选定中国低压变频器行业唯一中国名牌的森兰变频器。经过一年多的运行证明该变频器完全能满足要求。
二、水力旋转器的工作原理
水力旋流器是利用离心力作用进行分级的设备。在磨矿回路中作检查分级和控制分级用，它是当前细粒物料分离比较有效的设备。水力旋流器的构造：上部为圆锥形。在圆柱形筒体上装有与筒壁呈切线方向的给矿管。圆锥上部装有与圆柱部分相连通的中心溢流管。溢流管的上端则通过缓冲室或直接与外部管道联接以排出溢流。在圆锥形底部装有沉砂咀，以排出粗粒沉砂。
水力旋流器的工作原理：当矿浆用矿浆泵（或高差）以一定压力和流速经给矿管沿切线方向进入圆筒后，矿浆便以很快的速度沿筒壁旋转，而产生很大的离心力。在离心力和重力的作用下，较粗、较重的矿粒被抛向器壁，沿螺旋线的轨迹向下运动，并由圆锥体下部的排吵咀排出，而较细的矿粒则在锥体中心和水形成内螺旋状的上升矿浆流，经溢流管排出，实现粗矿粒和细矿粒的分离。
三．系统要求
1．变频器额定电压、频率为：三相380V，50Hz，适配电机功率为：450kW。
2．启动转矩：0.5Hz大于150%额定转矩。
3．变频器可靠性高，过载能力：150%额定电流1分钟。
4．变频器输入侧总电压谐波畸变率：THVD小于5%；输出侧：为了不给昂贵的电机造成伤害要求输出电压为正弦波。
5．变频器控制系统能实现：现场就地、现场远程、本柜就地、本柜远程、紧急停车等功能。
四、森兰变频器矿山水力旋转分级系统的应用
SB70G系列变频器为希望森兰变频器制造公司自主开发的新一代低噪音、高性能、可靠性高、功能强大的变频器，采用转子磁场定向的无速度传感器矢量控制方式，0.5Hz时的转矩大于150%，实现了对电机大转矩起动和高精度的控制。考虑到使系统更加可靠，我们放大一挡选用SB70G500kW变频器，完全能满足系统要求条款1，2，3的要求。为满足条款4的要求，我们采用以下措施。为了减小输入侧的谐波我们采用12脉波整流方式，与6脉波输入方式相比，可以消除5次，7次谐波，完全满足THVD小于5%的要求。为了使输出的电压波形是正弦，我们在变频器的输出安装了正弦波滤波器，经过现场测试变频器输出电压波形满足要求，彻底消除了过冲电压，减小了转子轴电压和轴承电流。鉴于SB70G变频器有自身强大的模块化设计和可编程单元设计以及多种可选配件，根据要求对其进行二次开发满足了条款5的要求。其变频控制原理图如图2所示：
图2 变频器控制原理图
本系统的控制分为手动控制和自动控制。手动控制时，变频器的频率通过电位器RP1调节，变频器的起/停通过按钮控制控制中间继电器INV实现。自动控制时，变频器的启动/停止由PLC控制中间继电器INV实现。矿浆压力由矿浆入口压力计输出的4~20mA反馈信号送给PLC，PLC再根据进料给定压力值进行计算，最后并输出4~20mA信号给变频器控制变频器的压力实现闭环控制，使矿浆的压力在给定范围内变化，使水力旋转器在最佳工作状态。
五、结语
SB70G500kW变频器投运以来，运行可靠平稳，控制灵活方便，精度高，充分满足了水力旋转器的工艺要求，大大优化了生产指标，提高了矿浆的分离精度，并且在调速过程中有节能效果。实践证明，森兰SB70G500kW变频器其性能和可靠性完全满足闭环选矿生产工艺的要求，国产化是必由之路。
