来源：电源技术应用 作者：杨冬茜 王建渊 王创成

    摘要：分析了尾矿输送系统中的能源浪费现象，提出了选用高压变频器对初级泵站的改造方案。介绍了高压变频器在尾矿输送中的设计与应用，并对其方案进行了可行性及经济效益的分析论证。

    关键词：高压变频器；电动机；运行频率；尾矿输送

    0 引言

    随着电子工业科学技术的迅速发展，变频器技术的应用已进入蒸蒸日上的时代，国内低压变频技术的应用由上世纪80年代初几家代理公司销售国外产品，发展到上世纪90年代末几家公司拥有低压变频技术的研发水平和制造能力。在低压变频技术得到广泛应用的同时，高压变频技术的研究和应用也初具规模。成都佳灵公司研发的“直高技术”和制造的高压变频器，更使国内的高压变频技术走到了国际水平的前列。1995年起金堆城钼业公司三十亩地选矿厂就高压变频技术在尾矿输送初级泵站的应用，进行了充分的市场调研和参观学习，鉴于当时高压变频设备的体积大、技术复杂，且价格昂贵，迫使该项目搁浅。时间进入21世纪后，工业用电量的突飞猛进，而且电价一路上涨，尾矿输送中的初级泵站应用高压变频器技术节电降耗已势在必行。

    1 尾矿输送工艺流程变化引起电能效率降低

    尾矿输送是选矿厂生产工艺流程的最末端，在尾矿输送成本费用的总数中，电能消耗费用占有较大的份额。本文所述的选矿厂其尾矿输送工艺流程要求在尾矿输送系统的初级泵站内，输送泵装配高压电动机。该高压电动机的额定参数为：p=3lokw，u=6kv，=34a。由于生产条件的限定，初级泵站的运转率几乎是100％，电动机运行时输入电流一般为22a左右，月耗电量16×104kw．h以上。近年来由于该选矿厂生产工艺流程的改变，使得尾矿输送的工艺流程出现了两个途径。一是原有的向上50m输送，经300m管道至二级泵站；二是新设的向下5 m输出经1200m管道至尾矿汇集站。按选矿厂生产设定要求尾矿向下输送率≥85％，尾矿向上输送率≤15％。在这种生产系统中，初级泵站的尾矿输送出现了电能的浪费现象。虽然初级泵站的月耗电量已降至13×1o4kw·h，但是电能效率却大幅下降，即h2×w／p2远小于h×w／p1，式中h表示尾矿输送高度，h2=一5m，h1=50m；p表示电动机输出功率，p2=200 kw，p1=230 kw；w表示尾矿输送量，基本是一个恒定值。如此电能消耗的不合理性，改造初级泵站已成必然。但是通过论证，由于受经费条件和地理位置的限制，初级泵站彻底改造困难比较大，投资费用大。最终，减少初级泵站电能浪费的方法，只有是在保证尾矿输送情况下尽可能地降低电动机的功率消耗。

    2 选用高压变频技术是初级泵站最佳改造方案

    为了寻求节约电能的最佳方案，对初级泵站的主体设备进行了改造试验。在不改变电动机转速的情况下，用210 kw的电动机替换3lokw电动机。在试验条件下，初级泵运行的电动机输出功率降低到了135 kw，试验取得了成功，为初级泵站的电气改造奠定了理论基础。但是试验过程中出现了初级泵站启动过程繁琐化，启动时需要利用阀门控制，逐渐实现尾矿的全部输送，启动过程所需要的时间长，无法满足选矿厂生产工艺流程的要求。分析造成这种现象的主要原因是电动机额定容量减少后，电动机的启动转矩也随之下降，无法保证输送泵象原来一样地迅速启动。

    如果应用高压变频技术控制原配电动机，即可实现电能效率的最大化，又可以简化启动过程和缩短启动时间。根据输送泵相关参数的关系式和电动机的转速公式

    式中：h表示泵的扬程；

    qv表示泵的流量；

    p表示电动机的功率；

    n表示电动机的同步转速。

    可以得到电动机在不同频率下运行时与电动机的功率关系式

    式(5)说明了电动机运行在较低的频率下，其消耗电能功率会有较大的降低。但是电动机随着输入电源频率的下降，