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    礦山浮選機(jī)節(jié)能探討

    2010-01-22 12:58:46
    中國礦業(yè) 2010年11期
    關(guān)鍵詞:浮選機(jī)球磨機(jī)葉輪

    李 輝

    (西部礦業(yè)股份有限公司錫鐵山分公司,青海 錫鐵山 816203)

    礦山企業(yè)是耗能大戶,很多設(shè)備陳舊落后。“節(jié)能降耗”已成為我國的基本國策,許多礦山企業(yè)都非常重視高耗能用電設(shè)備的節(jié)能技改工作。礦山的用電設(shè)備主要分為采礦部分和選礦部分,采礦用電設(shè)備包括通風(fēng)風(fēng)機(jī)、排水泵、提升機(jī)和空壓機(jī)等;選礦部分用電設(shè)備主要是破碎機(jī)、傳送帶、球磨機(jī)、提升泵和浮選機(jī)等。針對風(fēng)機(jī)、水泵、提升機(jī)和空壓機(jī),很多公司都提出了切實可行的節(jié)能方案,但是針對浮選機(jī)卻一直沒有提出合理的節(jié)能方案。浮選機(jī)是選礦廠的主要設(shè)備,數(shù)量多、總功率大、24h全年不停的運轉(zhuǎn)。所以,我們深入地研究了我公司浮選機(jī)的節(jié)能方法。

    1 浮選機(jī)介紹

    1.1 功能介紹

    礦用浮選機(jī)廣泛用于銅、鉛、鋅、鎳、鉬、金等有色金屬,黑色金屬和非金屬礦物的粗選、精選和掃浮選作業(yè)。其工作原理是:電動機(jī)帶動主軸,使葉輪轉(zhuǎn)動,一面吸入足夠的空氣和礦漿混合物,一方面攪拌礦漿與藥劑混合,同時細(xì)化氣泡,顆粒在藥劑作用下粘附在汽泡上,浮在礦漿表層,形成礦化泡沫層,被刮板刮出。

    1.2 系統(tǒng)組成

    浮選機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡單,包括槽體、葉輪、主軸、電動機(jī)等。槽體是存儲礦漿的容器,設(shè)備型號以容積量來標(biāo)稱。一般有1.2m3、2.8m3、4m3、8m3等。浮選機(jī)的用電設(shè)備為主軸電動機(jī)和刮板電動機(jī),主軸電動機(jī)占總用電量的90%左右。主軸電動機(jī)通過皮帶帶動浮選機(jī),皮帶帶動主軸上的葉輪旋轉(zhuǎn)。2~4臺浮選機(jī)組成一組,一組采用一臺刮板電機(jī)帶動。刮板電機(jī)的功率相對較小。

    1.3 我公司設(shè)備情況介紹

    我公司選礦有四個系列,每個系列有浮選機(jī)30余臺,設(shè)備分為3種型號,SF4型浮選機(jī)共11臺,SF8型浮選機(jī)共9臺和JJF8型浮選機(jī)共10臺。2~4臺浮選機(jī)組成一組,共10組。額定功率合計約為670kW。

    SF4型浮選機(jī):容量4m3;槽體尺寸1850×2050×1200;葉輪直徑650mm;葉輪轉(zhuǎn)速 238r/min; 處理能力0.5~4m3;電機(jī)功率15/1.5kW。

    SF8型浮選機(jī):容量8m3;槽體尺寸2200×2900×1400;葉輪直徑760mm;葉輪轉(zhuǎn)速 191r/min; 處理能力4~8m3;電機(jī)功率30/1.5kW。

    JJF8型浮選機(jī):容量8m3;槽體尺寸2200×2900×1400;葉輪直徑540mm;葉輪轉(zhuǎn)速 233r/min; 處理能力4~10m3;電機(jī)功率22/1.5kW。

    1.4 浮選機(jī)運行工藝情況

    球磨機(jī)的處理量代表了一個選廠的產(chǎn)量。我公司球磨機(jī)處理量為48~57t/h,球磨機(jī)排礦濃度在75±5%。排礦量會在一定范圍內(nèi)波動,球磨機(jī)如果排礦量過大會影響到選礦品位,處理量過小能源和產(chǎn)能浪費。所以,球磨機(jī)的排礦量會在一定范圍內(nèi)小幅度波動。浮選液面要保證一定的高度,這樣刮板才能把泡沫刮出。由于球磨機(jī)排礦量會波動,所以浮選機(jī)通過調(diào)節(jié)閘板的高度,來調(diào)節(jié)浮選槽的液面高度。

    2 浮選機(jī)特性分析

    2.1 浮選機(jī)負(fù)載率分析

    筆者選取3組浮選機(jī)測試各浮選機(jī)負(fù)載情況。

    (1)第1組,共有4臺浮選機(jī),測試結(jié)果見表1。

    表1 第1組浮選機(jī)測試結(jié)果

    (2)第2組,共有4臺浮選機(jī),測試結(jié)果見表2。

    表2 第2組浮選機(jī)測試結(jié)果

    (3)第3組,共有3臺浮選機(jī),測試結(jié)果見表3。

    表3 第3組浮選機(jī)測試結(jié)果

    由表1~表3可以看出,每組浮選機(jī)第1臺負(fù)載率最高,其他幾臺負(fù)載率相對降低,也保持在80%左右。

    浮選機(jī)整體的負(fù)載率較高。第1臺浮選機(jī)不但起到攪拌作用,還有吸漿的作用。所以第1臺負(fù)載率高。

    2.2 浮選機(jī)轉(zhuǎn)速與功率特性分析

    我們選取第1組最后1臺浮選機(jī),測試其不同轉(zhuǎn)速下力矩特性。該浮選機(jī)型號JJF8:容量8m3;葉輪轉(zhuǎn)速 233r/min,減速比4.2;處理能力4~10m3;電機(jī)型號Y200-6,電機(jī)功率22kW,額定電流44A,額定電壓380V,額定轉(zhuǎn)速980r/min。

    設(shè)備工頻狀態(tài)(50Hz)檢測:運行電壓372V,運行電流38A,運行功率17.78kW,功率負(fù)載率0.81。

    我們通過調(diào)節(jié)頻率來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,分別測量95%、90%、85%、80%和66%的速度比。數(shù)值見表4,頻率功率比圖見圖1。

    表4 速度比數(shù)值

    圖1 頻率功率比圖

    通過圖標(biāo)分析轉(zhuǎn)速與功率近似成平方關(guān)系。

    2.3 浮選機(jī)轉(zhuǎn)速與力矩特性分析

    我們選取第1組最后1臺浮選機(jī),測試其不同轉(zhuǎn)速下力矩特性,測試數(shù)值見表5。

    表5 不同轉(zhuǎn)速下力矩特性數(shù)值

    2.4 結(jié) 論

    電機(jī)的力矩特性可分為恒轉(zhuǎn)矩、平方轉(zhuǎn)矩、恒功率等。恒轉(zhuǎn)矩為機(jī)械負(fù)載,力矩較硬,像提升機(jī)、空壓機(jī)等都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載;風(fēng)機(jī)水泵屬于平方轉(zhuǎn)矩。浮選機(jī)的力矩特性介于恒轉(zhuǎn)矩和平方轉(zhuǎn)矩之間。

    3 節(jié)能改造方案的確定

    3.1 對浮選設(shè)備節(jié)能的基本要求

    根據(jù)我企業(yè)具體情況,我們列出了五項基本的要求。

    ①在不影響處理量的前提下,節(jié)電設(shè)備應(yīng)大幅度降低原用電設(shè)備(這里指的是礦山浮選機(jī))的電能,節(jié)電量要在10%以上。②在不降低的基礎(chǔ)上,能夠提高原用電設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。③節(jié)能設(shè)備自身的使用壽命長,損耗低,日常維護(hù)量少。同時能夠降低原用電設(shè)備的維護(hù)量。④節(jié)能設(shè)備操作方便、不改變原用電設(shè)備操作工的操作習(xí)慣。操作工在簡單培訓(xùn)后就可以熟練操作。⑤為了滿足未來礦山的發(fā)展需要,節(jié)能設(shè)備容量留有一定的富裕。

    3.2 浮選機(jī)節(jié)能方式的選擇

    (1)經(jīng)過論證分析,根據(jù)浮選機(jī)電機(jī)的力矩特性,我們采用調(diào)頻調(diào)速的方法對浮選機(jī)主軸電機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造。調(diào)頻調(diào)速節(jié)電率能夠達(dá)到要求。

    (2)根據(jù)每組浮選機(jī)負(fù)載情況,我們確定針對每組浮選機(jī)第1臺浮選機(jī)不進(jìn)行節(jié)能改造,其他幾臺進(jìn)行節(jié)能改造。第1臺負(fù)載率高,不適于進(jìn)行節(jié)能改造。

    (3)根據(jù)球磨機(jī)流量及礦漿濃度在±5%范圍,即10%范圍內(nèi)變化,調(diào)速范圍小于10%。再根據(jù)浮選機(jī)工藝要求,調(diào)速范圍確定為小于等于8%。

    (4)浮選機(jī)調(diào)速依據(jù)為浮選機(jī)的閘板開度,閘板開度越大速度越高,閘板開度越小速度越低。

    3.3 浮選機(jī)變頻器種類的選擇

    目前,國產(chǎn)進(jìn)口等各種變頻器品質(zhì)都能達(dá)到技術(shù)要求。我們選礦廠地處高海拔、變頻器適應(yīng)高原并且熟悉礦山行業(yè)特性。最終選擇芬蘭偉肯公司產(chǎn)品。

    3.4 控制方式選擇

    (1)采用PLC+通用變頻器方式 控制方式靈活,修改方便,但是成本較高。

    (2)采用變頻器+內(nèi)置程序方式 需要技術(shù)水平較高,但是成本較低。

    考慮到節(jié)能的效益情況,我們采取第2種方式,芬蘭偉肯公司為我們提供了技術(shù)服務(wù)。

    4 節(jié)能設(shè)備運行情況

    4.1 運行情況

    我們于2010年6月28日針對我們負(fù)載測試的第1組浮選機(jī)進(jìn)行節(jié)能測試,6月29日安裝完成,6月30日開始測試。安裝節(jié)能設(shè)備針對改組中的第3臺和第4臺。共測試2組,每次24h。

    (1)第1組第3臺設(shè)備記錄數(shù)據(jù),見表6。

    表6 第1組第3臺浮選機(jī)記錄數(shù)據(jù)

    (2)第1組第4臺設(shè)備記錄數(shù)據(jù),見表7。

    表7 第1組第4臺浮選機(jī)記錄數(shù)據(jù)

    4.2 小結(jié)

    通過變頻節(jié)能設(shè)備的實際運行,浮選機(jī)的綜合性能都有了大的改善。由于浮選機(jī)低頻起動電流小,降低了起動扭矩,從而保護(hù)了電機(jī),延長了電動機(jī)使用壽命,同時浮選機(jī)的皮帶、軸承、葉輪的壽命也得以延長。當(dāng)浮選機(jī)電動機(jī)出現(xiàn)過載、缺相、欠壓等故障時,由于變頻器具有上述保護(hù)功能,及時停機(jī)保護(hù),降低了電機(jī)和其他電器元件的損壞率,從而延長了浮選機(jī)工作壽命。

    5 結(jié)束語

    浮選機(jī)的節(jié)能改造項目的成功應(yīng)用,實現(xiàn)了浮選機(jī)的軟起軟停,既解決了電機(jī)的起動沖擊問題,又實現(xiàn)了浮選機(jī)工況點高效率調(diào)節(jié),大量節(jié)約了電能,提高了設(shè)備運轉(zhuǎn)的安全性和可靠性。非常值得在礦山選礦系統(tǒng)推廣應(yīng)用。

    [1] 張皓,續(xù)明進(jìn),楊梅,等.高壓大功率交流變頻調(diào)速技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006,8.

    [2] 韓安榮,滿永奎,吳成東,等.通用變頻器及其應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002,9.

    [3] 閻治安.電機(jī)學(xué)要點與解題[M].西安:交通大學(xué)出版社,2006,8.

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