浅谈变频器在球磨机给矿系统中的应用

徐兴旺 姜 文 王建林

(河钢集团矿业公司庙沟铁矿，河北 秦皇岛 066501)

0 引言

随着工业自动化的不断发展，矿山行业要实现可持续发展，需要对现有的技术装备进行升级，采取高科技手段，用信息技术、自动化技术对生产工艺流程进行优化，提高企业生产效率，降低产品的生产成本，实现节能以及人员的合理配置等进而实现企业可持续发展。变频器能够调节电源频率从而改变电机运行状态，使电机获得较宽的调速范围，而且操作简单、便于维护，在各行业中得到了广泛的应用[1]。

1 球磨机给矿系统现状

庙沟铁矿选矿作业区选矿工艺流程采用三段磨矿。一段磨矿由四台MQG2736格子型球磨机、四台2FG-20高堰式双螺旋分级机和一台MQG2721球磨机、一台2FG-15高堰式双螺旋分级机组成闭路；二段磨矿为两台MQY3254溢流型球磨机；三段磨矿为一台VTM-1500立式磨机。每台一段磨矿球磨机对应一条给矿胶带机和一条集矿胶带机。I系列和II系列给矿胶带机和入磨胶带机驱动方式均采用电机和减速机的结构形式，III系列、IV系列以及V系列胶带机采用电动滚筒的驱动方式。在生产运行中发现如下问题：

——无论是采用电机减速机结构形式还是电动滚筒的驱动方式，传动比都是恒定的，所以胶带机的运行速度均为恒速，无法实现较宽的调速范围。在遇到矿石性质变化时，无法根据矿石性质进行给矿量的调节，往往因为给矿量过大导致球磨机“胀肚”，只能停止给矿胶带机和入磨胶带机，进行处理，严重影响生产效率。

——由于IV系列和V系列距离料仓较远，给矿胶带机长度分别为135m和125m，胶带机的运行速度较高，经常出现跑偏现象，需要及时停止处理，防止跑偏继续扩大，影响给矿效率，同时增加了维护人员的日常工作量[2]。

——在电动滚筒的选择上，通过以下两个公式进行选择：

交流异步电动机转速公式：

n=60f/p(1-s)

公式(1)

式中：n为转速，r/min；f为电源频率，Hz；p是极对数；s为转差率。

扭矩与转速的关系：

T=9550×P/n

公式(2)

式中：T为扭矩，N·m；P为功率，kW；n为转速，r/min。

由公式(1)和公式(2)可见，当电源频率和转差率固定不变时，转速n随着极对数的增加而降低，电机的体积也随之增加。当电机功率固定不变时，扭矩随着电机转速的升高而降低。因此，为了实现较低的运行速度，通常选择六级或六级以上电机或者高传动比的减速机来实现。由于给矿系统胶带机和入磨胶带机每条胶带机的长度不同，电机功率也不同，所需的备件种类较多，且通用性不强，所以造成备件的库存量增加。

2 变频器在庙沟铁矿给矿胶带的应用

由于变频器是通过改变电源频率来改变电压的，可使电机获得较宽的调速范围，方便维护，运行可靠，易于实现自动控制，所以针对庙沟铁矿球磨机给矿系统存在的问题，我们对选矿作业区给矿胶带机和入磨胶带机的驱动电机采用变频控制技术。在给矿胶带机和入磨胶带机驱动端电机上分别加装变频器，通过加装变频器使原胶带机驱动系统构成变频调速传动系统，实现变频控制，让电机获得较宽的调速范围[3]。

3 使用效果

选矿作业区自2018年对一段球磨机给矿系统改造以来，给矿系统运行平稳，未发生任何故障,减轻了工人的劳动强度,大幅降低了维修成本，为生产的顺利进行创造了良好的基础条件。主要表现在：

——通过与恒速的电机驱动相比，实现电机的转速可调，可根据矿石性质变化情况，随时调整给矿胶带机和入磨的胶带机供矿速度，消除了给矿量过大导致球磨机“胀肚”的风险，提高生产效率。

——使用变频调速装置来代替机械的调速方式，使电机获得较宽的调速范围，实现降低给矿胶带机和入磨胶带机的运行速度，使磨机的给矿系统运行更加平稳，提高了给矿胶带机和入磨胶带机运行效率。同规格型号胶带机，只需计划一种备件，备件的通用性强，从而减少备件种类和库存量。

——在低速运行下，延长胶带机和托辊的使用寿命，同时避免胶带机跑偏现象的发生，降低故障率，提高设备的作业率，降低工人的劳动强度和设备维护成本。

——采用变频器启动后，在设定启动时间内，随着电机的加速使电机的频率和电压相应的提高，实现了胶带机的平滑启动，提高设备的安全系数。

——由于变频器具有完善的控制参数自优化功能，易于实现自动控制[4]，所以为庙沟铁矿接下选矿自动化改造提供了良好的设备基础条件。

4 结束语

庙沟铁矿选矿作业区的一段球磨机给矿系统在经过变频控制技术改造后，运行平稳，实现了给矿系统带式输送机的变频调速，电机获得较宽的调速范围，提高了给矿系统的运行效率。当石性质的发生变化时，可以根据矿石性质的变化情况，有针对性的调节一段球磨机的给矿量，实现连续作业，在生产中实现节能的目的，由于低速运行，保证了给矿胶带机的稳定性，增加操作的安全性，在取得经济效益的同时也取得良好的社会效益，对于创建节能环保的绿色矿山建设发挥着重要作用，也为选矿作业区的自动化改造提供强有力的设备基础条件。