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高压变频器重介选煤工艺中大型介质泵的应用

一、前言

重介选煤因其投资少，建设周期短，洗选深度高，产品质量稳定，经济效益明显等优点，越来越多地被煤炭加工企业所采用。生产过程中，关键设备介质泵能否实现调速运转，使旋流器始终处于合理的工作状态而至关重要。

贵州水城矿业集团公司2002年度，在汪家寨选煤厂，二塘选煤厂的技改中使用的四台介质泵（介质泵参数详见表一）因工期等原因未配置调速装置。特殊衡器为保证产品质量，只能靠调节进口闸门和分流来满足入口压力的要求。这种方法使得介质泵运行状态变差，泵经常工作在临界状态或非工作区。设备长期满负荷运行，运行振动大，起动时间长，喘振严重，停泵时存在严重的"水锤"作用。工艺设计中，泵出口未设闸门，介质比重大、浓度高、扬程高，泵的工况极差，造成供电设备功耗大、温升偏高。致使设备磨损加大，维修旋耕刀量增加。运行中多次发生泵体机封损坏，轴承损坏，甚至发生过高铬合金叶轮因温度过高炸裂，电机起动过程中绕组端部击穿等现象，对正常生产造成很大影响。要解决这一问题，仅靠切割叶轮外径和改变叶轮规格，用损失富裕扬程的办法，不能有效地提高运行的经济性（一般设计时选择百分之五到百分之十的余量）。因此，只有实现介质泵调速，才能满足工艺的最佳要求。

表1

设备参数表

介 质 泵 电 机

厂家 石家庄水泵厂 厂家 湖北电机厂

型号 ST—AH—14/12 型号 Y—500—10

功率 560KW 功率 560KW

流量 1600M3/h 电压 6KV

扬程 55M 电流 69A

二、设备选型

高压大功率交流鼠笼式异步电机无级调速的方案一般有两种：

1、变频调速，该方案又分为直接高-高方式和高－低方式。

2、液力耦合器调速。

现将该设备的三种方案进行技术经济性比较，以便设备选型。

表2

调速方案比较

比较项目 高－高变频调速 高－低变频调速 液力耦合器调速

初投资比较 较高 中 较低

安装试运行工期 10天 30天 30天

检修工作量 结构复杂、技术水平高 结构复杂、技术水平高 大

运行费用 低 较低 高

经济技术合理性 高 较高 差

高-低方式变频调速与直接高-高方式相比：工期长，需更换电机、电缆、增设开关柜、变压器等。电气技术不尽合理，初投资较高，因此，适用于较小功率电机。现在老鹰山选煤厂介质泵（250KW，380V）即选择低压变频方案，初投资11万元，选型为成都森兰BT12S系列315KW，电机电压380V，经几年来的运行情况来看是比较可靠的。

液力耦合器作若2018年我国电镀金刚线完全替换沙浆切割为介质泵的调速装置，具有以下特点：初投资较少，能吸收冲击和隔离扭振，挠性联接，允许主、从动轴之间有较大的安装误差。但耦合器也具有检修工作量大，调速范围有限，效率较低，启动转距小，传动中有功率损失且日常运行费用高、工期长，电机无法实现软启动等缺点。

高压变频调速安装工期短，运行费用低，可实现闭环自动控制，技术含量高且故障率低，可实现一拖二运行并有工频旁路，因此，运行可靠性高，这也是煤矿生产的重要条件，另外，该设备起动力矩大，满足工艺要求，适应工况差的环境条件。但这一方案初投资高。

综合各种因素，因此我们决定使用高压变频器对电机进行调速改造。

我们对厂家提供的主要参数进行比较，列表3如下：

表3

高压变频器技术参数比较

比较项目 国外某厂家 北京利德华福

起动力矩 150% 150%

功率因数 ＞95 ＞95

效率 ≥95 ≥98

谐波污染 较小 小

电路形式 三电平 多电平

主要元件 IGBT IGBT

适用电机 变频电机 普通电机

交货期 6个月 100天

主机寿命 10年 15年

报价 高 低

三、设备运行情况

经过方案反复比较，决定选用北京利德华福生产的“高－高”电压源型变频器，型号为HARSVERT-A06/070。

现将介质泵实际运行数据，ST—AH—14/12泵的特性曲线和比例定律计算结果列表4。

表4

扬程（M） 频率（赫/秒） 调速器消耗功率（KW） 节省功率（KW）

前 后 前 后

变频器 60 50k)限位保护：具有机械限位保护； 47 12 55

50 44 23 150

液力偶合器 前 后 转速（转/分）

60 52 585 500 30 40

入选煤质较差时，变频器选定47赫计算其经济效益如下：

设备运行时间20h/日，电价按0.40元/kwh计算，年运行300日，年节约电费为：55×0.航空、乘用车及货运列车用高性能轻合金材料4×20×300＝13.2万元

减少设备磨损,延长设备使用寿命约4万元/年。

因变频器可靠性高，减少了维修时间和影响生产时间，保护产品质量，其间接效益更为明显。 入选煤质好时，采润滑系统的管路通向各旋转关节及运动部位用44赫运行时,投资回收期仅二年。

2003年贵州水城矿业集团公司通过招标，选用了北京利德华福电