0 引言 　　隨著電子工業科學技術的迅速發展，變頻器技術的應用已進人蒸蒸日上的時代，國內低壓變頻技術的應用由上世紀80年代初幾家代理公司銷售國外產品，發展到上世紀90年代末幾家公司擁有低壓變頻技術的研發水平和制造能力。在低壓變頻技術得到廣泛應用的同時，高壓變頻技術的研究和應用也初具規模。成都佳靈公司研發的“直高技術”和制造的高壓變頻器，更使國內的高壓變頻技術走到了國際水平的前列。1995年起金堆城鉬業公司三十畝地選礦廠就高壓變頻技術在尾礦輸送初級泵站的應用，進行了充分的市場調研和參觀學習，鑒于當時高壓變頻設備的體積大、技術復雜，且價格昂貴，迫使該項目擱淺。時間進人21世紀后，工業用電量的突飛猛進，而且電價一路上漲，尾礦輸送中的初級泵站應用高壓變頻器技術節電降耗已勢在必行。 　　1 尾礦輸送工藝流程變化引起電能效率降低 　　尾礦輸送是選礦廠生產工藝流程的最末端，在尾礦輸送成本費用的總數中，電能消耗費用占有較大的份額。本文所述的選礦廠其尾礦輸送工藝流程要求在尾礦輸送系統的初級泵站內，輸送泵裝配高壓電動機。該高壓電動機的額定參數為：P＝310kW，U=6kV，I＝34A。由于生產條件的限定，初級泵站的運轉率幾乎是100%，電動機運行時輸入電流一般為22A左右，月耗電量16×104kW·h以上。近年來由于該選礦廠生產工藝流程的改變，使得尾礦輸送的工藝流程出現了兩個途徑：一是原有的向上50m輸送，經300m管道至二級泵站；二是新設的向下5m輸出經1200m管道至尾礦匯集站。按選礦廠生產設定要求尾礦向下輸送率≥85%，尾礦向上輸送率≤15%。在這種生產系統中，初級泵站的尾礦輸送出現了電能的浪費現象。雖然初級泵站的月耗電量已降至13×104kW·h,但是電能效率卻大幅下降，即從H2×W/P2遠小于H1×W/P1，式中H表示尾礦輸送高度，H2=-5m,H1=50m；P表示電動機輸出功率，P2=200kW ,P1＝230kW；W表示尾礦輸送量，基本是一個恒定值。如此電能消耗的不合理性，改造初級泵站已成必然。但是通過論證，由于受經費條件和地理位置的限制，初級泵站徹底改造困難比較大，投資費用大。最終，減少初級泵站電能浪費的方法，只有是在保證尾礦輸送情況下盡可能地降低電動機的功率消耗。 　　2 選用高壓變頻技術是初級泵站最佳改造方案 　　為了尋求節約電能的最佳方案，對初級泵站的主體設備進行了改造試驗。在不改變電動機轉速的情況下，用210kW的電動機替換310kW電動機。在試驗條件下，初級泵運行的電動機輸出功率降低到了135kW，試驗取得了成功，為初級泵站的電氣改造奠定了理論基礎。但是試驗過程中出現了初級泵站啟動過程繁瑣化，啟動時需要利用閥門控制，逐漸實現尾礦的全部輸送，啟動過程所需要的時間長，無法滿足選礦廠生產工藝流程的要求。分析造成這種現象的主要原因是電動機額定容量減少后，電動機的啟動轉矩也隨之下降，無法保證輸送泵象原來一樣地迅速啟動。 　　如果應用高壓變頻技術控制原配電動機，即可實現電能效率的最大化，又可以簡化啟動過程和縮短啟動時間。根據輸送泵相關參數的關系式和電動機的轉速公式 　　3 高壓變頻器與尾礦輸送設備的匹配設計 　　初級泵站高壓變頻器與尾礦輸送設備匹配設計的原則依據為：采用“直高”變頻器技術，電壓等級6 kV；變頻設備體積要小，允許占有最大空間2350mm×1200mm×5000mm（高×寬×長）；變頻設備要求重量輕，廠房結構允許最大承重量4500kg；變頻設備內設電源輸入高壓真空斷路器，距離6kV控制室l00m；高壓變頻器系統控制方式采用開環控制，分7段頻率輸出與工藝流程相對應實現人機對話控制；高壓變頻器系統具備多功能的電信號保護和足夠的過載能力，保證高壓變頻系統運行的可靠性和穩定性；設計目標是月節能4×104kW·h。 　　根據初級泵站環境與工藝流程要求，在遵守設計原則的基礎上，通過調研、比較、論證，最終確定了初級泵站應用高壓變頻器技術的設計方案。最終選用的高壓變頻設備由4臺箱柜組成，總體積2200mm×1200mm×4970mm（高×寬×長），設備總重量不大于3500kg。其中2#變頻柜長1600mm，內裝整流橋單元和逆變橋單元；3#系統控制柜長970mm，內裝控制電路、保護電路和人機對話顯示系統。4#低壓柜長800mm，內裝低壓電源支持配電設備；1#開關濾波柜長1600mm，內裝開關單元、電抗器單元、濾波器單元及主變頻電路。為了確保尾礦初級泵站在生產月內運轉率100%，按全年二次全廠停車檢修時間計算，要求高壓變頻器能夠達到連續運行750h以上，無故障運行4500h以上。以此確定高壓變頻器的設計必須達到450kW，從而保證系統過載能力100%，為實現高壓變頻系統運行的可靠性和穩定性，在高壓變頻器控制系統中引人過流、短路、缺相、欠壓、過壓、接地、過熱、過載和電涌共9種功能保護為防止功率器件在系統異常狀態時損壞，設置主器件工作性能保護電路。為最大化的滿足初級泵站生產工藝流程控制，在3#控制柜板面設置變頻器指令元件，具有啟動、停車、頻率分段調節和狀態指示功能；在3#柜控制柜版面還設置人機對話窗口，主控畫面靜態顯示變頻系統當前運行狀況，移動畫面通過觸摸顯示變頻系統內相關溫度和電能參數。 　　4 安裝與調試 　　從高壓變頻器技術在初級泵站的實用出發，在市場調研和技術論證基礎上，通過對制造費用的資金投人和節電效益的綜合分析，高壓變頻器委托成都佳靈電器制造有限公司生產。高壓變頻系統設置7段頻率分段控制功能，輸出頻率在5～60Hz之間任意選擇以適應初級泵站工藝流程需要。高壓變頻器的安裝不但要能夠滿足現場設備運行操作的要求，而且也要充分考慮設備的檢修維護和巡視檢查的高壓電氣安全要求。高壓變頻系統完成實體連接后，進行了系統調試和模擬運行，在調試過程中解決了方案設計存在的系統控制技術上的缺陷，使頻率的分段區間最優化地包含工藝流程可能出現的變化，從而確保高壓變頻系統運行的穩定性和可靠性，促使電能節約的最大化。高壓變頻系統投人運行后，通過跟蹤檢測，數據采集分析結果令人滿意。采集的數據如表1所列，而數據經統計后列于表2。由表1和表2可見，該高壓變頻系統遵循設計原則，實現了設計目標。 　　5 結語 　　高壓變頻器技術應用于尾礦初級泵站取得成功，高壓變頻器系統無故障連續運行已達4000h，高壓變頻設備運行穩定可靠，月節約電能平均達到5×104kW·h。