選礦企業(yè)設備主要由破碎機、皮帶運輸機、篩分設備、風機、球磨機、渣漿泵等一系列大型礦石處理和運輸設備組成。因此，選礦企業(yè)的經(jīng)濟、高效、安全運行在很大程度上取決于這些大型關鍵設備的運行效率。我國目前還有一大批在20世紀50—80年代建成的選礦廠，由于當時變頻器不是很普及且價格較貴，因此這類選礦廠的設備幾乎很少采用變頻器控制，多數(shù)設備的運行速度恒定，無法依據(jù)礦石性質的變化而自動調節(jié)其自身的運行狀態(tài)，設備自身的能效得不到最大限度的發(fā)揮。同時，整個選礦工藝流程的可調節(jié)性差，效率低下，使很多礦產(chǎn)資源白白浪費，致使整個企業(yè)的節(jié)能潛力和經(jīng)濟效益無法得到最大限度的發(fā)揮。
本文結合金鉬集團百花選礦廠選礦生產(chǎn)線上的幾個主要設備的變頻器改造實踐，分析說明選礦企業(yè)應用變頻技術的可行性及改造成效。
1、改造前的設備及運行狀況
金鉬集團百花選礦廠是1983年建成投產(chǎn)的大型選礦企業(yè)，主要的耗能設備有PX1200/180和PX1200/160旋回破碎機各l臺、PYB2200和PYD2200圓錐破碎機共10臺、振動篩16臺、MQG3,6 x4M球磨機10臺、高壓風機4臺、輸送尾礦的渣漿泵47臺套，每月消耗電能約為1500萬kWh。上述設備的電能消耗占到企業(yè)生產(chǎn)總電耗的75%以上。可見，優(yōu)化這些設備的運行方式，以提高它們的運行效率就顯得十分重要。
2000年以前，無論來料礦石的硬度、濕度、脆度、濃度、流量等情況如何變化，這些設備的給料都采用定量供給，因此，這些設備常出現(xiàn)過負荷溢礦、吐礦等現(xiàn)象，或造成設備空轉、空砸等狀況。加之這些設備本身的運行速度無法改變，致使整個工藝流程的運行參數(shù)無法優(yōu)化，不僅浪費電能，而且大量金屬成品無法回收，造成了資源的浪費。風機、渣漿泵等輸送設備只能依靠擋板人為調節(jié)風量和礦漿流量，這種調節(jié)方式很不經(jīng)濟，人為增大了管網(wǎng)的阻力和電能消耗，增加了設備的磨損和故障率，致使設備檢修頻繁，生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)成本增高。
2、改造實踐
2.1變頻器在提高破碎機破碎效率上的應用
該廠有4臺PYB2200標準和6臺PYD2200短頭圓錐破碎機，這些設備都是1983年安裝的，它們是礦石破碎工藝段的核心設備，其運行效率的高低和破碎粒度的大小，直接影響著下一工序段（磨礦、浮選）的運行效率。2009年改造前，這10臺破碎機的給礦運輸皮帶全部由額定功率為11kW、額定轉速為930r/min的籠型電動機拖動，電動機采用低壓斷路器、接觸器控制，傳動方式采用鏈條傳動。在實際運行中，無論皮帶上的礦石性質（礦石顆粒、硬度、黏度等）和破碎機腔內(nèi)的礦石充盈情況如何變化，給礦運輸皮帶始終以恒速運行，造成破碎機腔內(nèi)有時溢礦，有時不飽和，使破碎機的效率無法有效發(fā)揮，整個破碎生產(chǎn)線無法正常高效運行。
經(jīng)過觀察，該廠選用國產(chǎn)的MD系列模塊化矢量型MD320變頻器代替低壓斷路器和接觸器，對這IO臺給礦運輸皮帶的電動機進行控制，采用超聲波料位計對破碎機腔內(nèi)的礦石進行測量并與變頻器形成閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)，傳動方式和電動機不變。
改造后的給礦皮帶能夠依據(jù)破碎腔內(nèi)的礦石料位情況，通過變頻器調節(jié)給礦皮帶電動機的轉速，使破碎機腔內(nèi)的礦石始終處于飽滿。
改造后，由于這10臺破碎機破碎腔內(nèi)的礦石始終充滿，保證了破碎機一直處于高效的運行狀態(tài)，極大地提高了破碎機破碎礦石的效率，節(jié)約了電能消耗，延長了設備的檢修周期，減少了備件及材料的消耗，為后續(xù)皮帶運輸和篩分設備的作業(yè)創(chuàng)造了良好的條件。
變頻改造前后的破碎機給料原理如圖l所示。
通過對10臺破碎機給礦系統(tǒng)的變頻改造，提高了破碎機的破碎效率，使礦石的處理能力大大增加，破碎工段的能耗大幅度降低。
改造前后破碎車間電能消耗對比如表1所示。
2.2變頻器在提高球磨機磨礦效率中的應用
該廠有10臺MQG3.6×4M的溢流型球磨機，分3個系統(tǒng)，其中2#系統(tǒng)3臺溢流型球磨機，3‘系統(tǒng)3臺溢流型球磨機，l#系統(tǒng)4臺溢流型球磨機。2002年，該廠先對3#系統(tǒng)磨礦系統(tǒng)進行了自動化改造。通過傳感器檢測球磨機的給水量、加球量以及分級機的返砂濃度，經(jīng)過固定程序計算出需要的礦石量。將此礦量信號反饋給控制圓盤給料機速度的變頻器，通過變頻器調節(jié)給礦圓盤電動機的轉速，達到調節(jié)球磨機的給礦量，從而控制溢流濃度，獲得最佳的排礦粒度組成，使球磨機在最佳狀態(tài)工作，提高球磨機效率，穩(wěn)定磨礦分級工藝參數(shù)，達到工藝要求，提高金屬回收率的目的。
改造后磨礦作業(yè)變頻給料原理如圖2所示。改造前后的系統(tǒng)對比如表2所示。
通過此次改造，提高了金屬回收率，而且大大降低了磨礦工段的電能消耗和設備磨損。
2.3變頻器在渣漿泵上的應用
該廠O#磨礦機使用2臺I0/8ST - AH型渣漿泵( 180kW)承擔著給旋流器輸送礦漿的任務，為了保證旋流器給礦壓力的恒定，需要對這兩臺泵進行進行調速。改造前渣漿泵采用的是液力耦合器調速，它的調速原理是在電動機軸與負載軸之間加入葉輪，通過調節(jié)葉輪之間液體的壓力達到調節(jié)負載轉速、穩(wěn)定給礦量的目的。該調速裝置效率低，精度與穩(wěn)定度差，安裝和維護工作量大，費用高。鑒于這種情況，該廠于2005年用西門子MM430型變頻器對2臺10/8ST - AH型渣漿泵的電動機進行了變頻控制改造。改造后，徹底廢棄了原來龐大的液力耦合器，泵的調速通過變頻器上的鍵盤就可輕松的完成。這次改造不僅使設備故障大幅度降低，減輕了勞動強度，提高了設備的運轉率，而且經(jīng)過測算每年可節(jié)約電能364kWb，節(jié)約電費16.4萬元。
3、結語
傳統(tǒng)選礦企業(yè)應用變頻技術，對生產(chǎn)工藝過程進行優(yōu)化調整，具有較大的節(jié)能潛力。通過改造實踐可以看出，把變頻器和選礦廠的工藝結合起來，將會取得十分可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。
