英威腾电气Goodrive200变频器在选矿厂总砂泵站中的应用

【摘要】本文主要介绍英威腾电气变频器在钨矿选矿厂尾矿砂泵站中的应用，通过对阀门控制矿浆流量方式的改造，实现了企业扩大产能，安全生产，节能环保的目标。

【关键词】尾矿;英威腾变频器;PID;渣浆泵;液位

一、引言

江西分宜珠江矿业有限公司是江西稀有稀土金属钨业集团有限公司控股的一家中型矿山企业，主要生产钨、钼、铋精矿。公司的前身是始建于1959年的分宜县大岗山钨矿。2004年4月企业改制成立江西分宜珠江矿业有限公司。2005年5月公司投资近2亿元对矿山进行了重新设计、重新建设，经过一年十个月的全面技术改造，矿山建成了8大主体工程：库容553万立方米的尾矿库工程、42公里3.5万千伏输电线路、露天采场、平硐运输、日处理能力600吨的钼铋选矿厂、2000吨日处理能力的钨钼铋综合选矿厂、精选厂和五路长达4公里的尾矿输送管道等。一座整体设计合理、工艺流程科学、设备选型先进、安全环保配套、综合回收俱全的中型钨钼铋综合采选企业投入正常运营。随着企业产能需求提升，选矿厂的尾矿矿浆排放量增加，原有的尾矿输送设备已经达不到生产的要求，因此，对尾矿输送系统中原有的阀门直接控制矿浆流量方式进行改造，以实现企业扩大产能，安全生产和节能环保的目标。

二、总体设计思路

通过露采开采出来的钨矿石首先经过破碎，体积小的颗粒进入棒机，再经过螺旋分级机、跳汰机、摇床和干燥机等设备，最后提取出所需的钨精矿，冶炼后作为硬质或耐高温的合金。提取有用金属后废矿最终形成尾矿，经过总砂泵站排到数公里外的尾矿库储存和将来利用。

由于尾矿矿浆量的负荷变化，用户对变频器的驱动能力和抗过载能力要求很高;同时，要求变频器能有效抑制谐波和电磁干扰对周边仪表的影响，适应电网电压较大的波动，确保正常生产时，将废矿浆连续不断地输送至尾矿库。

在生产过程中，钨选工艺不能缺水，大流量的水冲刷能使尾矿颗粒变小，减少管路堵塞情况发生。流量大幅变化、尾矿渣浆泵流量变动都会导致砂泵前旋流池液位波动，因此最终将旋流池保持一定液位稳定不变作为调控期望值，通过控制变频传动的尾矿渣浆泵转速，来实现尾矿渣浆泵输量自动跟随液位调节。

三、尾矿渣浆泵控制方式

尾矿渣浆泵为变频传动，有手动、自动两种控制方式，由现场操作箱人工切换。手动方式为电位器给定变频0-20V控制信号;自动方式为液位检测的4～20mA电流信号作为反馈的实际信号，与设定的液位期望值作比较，设置并优化微分、积分、比例等增益和时间参数，实现变频器PID液位调节控制。各泵的运行、停机、故障状态分别由变频器输出，再由信号指示灯显示在现场操作箱。渣浆泵电机的运行频率和电流同时显示在操作箱，以便掌握设备运行情况。

四、尾矿渣浆泵控制系统组成及其功能实现

手动控制方式下，变频器PID液位调节控制不起作用，变频器控制给定信号源切换到电位器，由操作工根据现场具体情况调节旋钮来控制尾矿渣浆泵的排量。自动控制方式下，变频器PID液位调节控制启动，能在流入渣量变化或泵排放异常等情况导致的液位异常时自动调节尾矿渣浆泵电机转速，以增减尾矿渣浆泵排量，维持旋流池液位稳定。若运行尾矿渣浆泵已自动调节到最大转速（即最大排量）仍不能使旋流池液位降到期望目标值，则液位控制信号将启动实时待命投用的备用泵，来实现液位的及时下降并最终稳定。

此时若渣量未异常增大且运行电流升幅不大，则可判断运行尾矿渣浆泵出现故障，引水管漏水情况。控制系统电气原理如图1所示。尾矿渣浆泵电机变频器输入信号为两个模拟量输入控制信号，其中一个为来自电位器的0～10V电压信一号，接入变频器AL1信号通道、为一手动控制信一号源，定义为频率控制源主信号源X;另一个为4～20mA电流信一号，接入AL2通道，来自旋流池液位检测变送器，为变频器PID液位调节控制的实际信号反馈源。在确保这两路模拟量输入信号正确接入的同时，还应确认变频器相应输入信一号类型的跳线分别为。0～10电压类型和4～20mA电流类型，否则无法实现正常控制。变频器作为一种可编程应用器件，其它模拟量输入/输出通道和开关量输入/输出通道的原理同此，在正确接线的同时，还需对其功能作用进行设置定义，甚至对硬件跳线进行更改设置，才能有效启用。输入的开关量控制信号有启动变频器的正转允许信号，由操作箱启动按钮给出，接入到DI1;输入的开关量控制信号还有手动/自动转换开关信号，接入DI2，将其定义为频率控制源主信号源X和辅助信号源Y切换信号，接通时为辅助信号源Y启用，即投入到变频器PID液位调节控制方式。输出开关量信号有两路继电器输出和一路多功能开路集电极输出，分别驱动中间继电器，给出信号指示灯，表示尾矿渣浆泵变频器的运行、停止、故障状态，3个通道需要在变频器上进行分别设置。输出的两路模拟量是变频器输出电流值（泵电机的运行电流值）和输出频率值（见图1）。

除了需设置对应的变频器参数外，还要设置硬件跳线信号源类型，一般接电流表的通道设置为4～20mA电流类型，接频率表的通道设置为。10V电压类型。输出指示值与变频器操控盘显示值或者实测值进行比较，偏差太大时可按需进行校正。

本控制系统采用英威腾电气Goodrive200系列变频器。该产品以DSP控制系统为平台，采用矢量化V/F控制技术，并配合多种保护方式，可应用于异步电机，提供优异的驱动性能。为了提高用户的易用性，产品在散热风道设计，硬件配置，软件功能方面都有了极大的提升。产品通过了TUVSUD的CE认证，给客户的放心使用提供了强有力的保证。

五、结语

尾矿渣浆泵正常运行时，由变频器PID液位调节控制，液位传感器经变送器后输出两路液位实时信号作为负反馈信号，分别控制两台泵。将备用泵的液位控制给定信号即液位控制期望值设得比运行尾矿渣浆泵高，在出矿量持续增大或运行尾矿渣浆泵因故障排放量变小时，由液位实时信号与控制期望值比对自动启动备用泵，以保证矿浆输送总量跟随变动，即实现了两泵一主一辅的适时联动控制。设备投运以来，满足了生产工艺、生产节奏变动及矿量异常对矿浆输送变化的要求，而且设备自身问题造成不良影响也能通过自动调节应对。设备使用寿命得以延长，维护量减少。既降低了维修费用，还降低了停产周期，直接和间接经济效益都十分明显，达到预期的目标。