选煤厂变频设备使用中的干扰问题探讨.docx

选煤厂变频设备使用中的干扰问题探讨王海波淮南职业技术学院 安徽淮南 232001摘要：阐述了变频调速技术的原理，分析了其在选煤厂生产中应用的可行性，重点叙述了选煤厂设备中使用的变频器产生干扰的类型及相应的抗干扰措施，以保证系统的正常运行。关键词：选煤厂；变频器；干扰；抗干扰中图分类号：td456文献标识码：b文章编号：1001-3954(2011)12-0092-04discussion on interferences of operating frequency converters incoal washerieswang haibohuainan vocational technical college, huainan 232001, anhui, chinaabstract：the paper describes the principle of the variable frequency and velocity regulation technology,and analyzes the feasibility in its application to production in coal washeries. it also emphatically narrates the interference types of frequency converters used in equipments of coal washeries and corresponding anti- interference measures to guarantee the system normal operation.keywords：coal washery; frequency converter; interference; anti-interference频器的普及，由此带来对周边设备所造成的影响也日益增加。例如，由于电源的高次谐波引起的误动作、 射频干扰引起的误动作等等。另外，pwm 变频器还 容易造成电动机性能的劣化，例如，电动机的冲击电 压引起的绝缘老化现象，等等诸如此类的问题都激励 着人们对绿色环保型变频器的研究做不懈努力1。随着变频技术的日益成熟，交流变频调速正逐步取代直流调速，变频器也已成为煤矿生产中的常用设备之一。近年来，随着选煤厂生产能力及规模的逐渐扩大，选煤设备所使用电动机的功率也随之 增大，变频技术以其智能化、数字化和节能效果显著 等优点被选煤厂广泛应用。1998 年 1 月 1 日实施的中华人民共和国节约能源法第 39 条，已将变频 调速列入通用节能技术加以推广。另一方面，随着近 几年脉冲宽度调制 pwm (pulse width modulation) 变1变频调速技术的现状变频器的主要任务是将工频电源变换为另一频率的交流电，以满足交流电动机变频调速的需要。目前使用的变频器绝大多数是交直交变频器，其工作作者简介：王海波，男，1973 年生，硕士，讲师，主要从事矿山机械设备电气控制及选矿设备自动化方面的教学研究工作。888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888机械，2008，36(1)：81-83.吕一波，司亚梅浓缩机技术理论及设备发展 j选煤技术，2006，34(5)：62-66. 赵崇祥选煤厂耙式浓缩机滚轮式中心旋转装置的研制 j煤 矿机械，2011，26(3)：王福军计算流体动力学分析cfd 软件原理与应用 m.北 京：清华大学出版社，2004：7-10. c.w.bakker，c.j.meyer，d.a.deglon. numerical modelling of non-newtonian slurry in a mechanical flotation cell j. mineralsengineering，2009(22)：944-950.m.rudman，k.simic，d.a.paterson. raking in gravity thickenersj. international journal of mineral processing，2008(86)：115-130.i.d.sutalo，d.a.paterson，m. rudman. flow visualisation and computational prediction in thickener rake models j. minerals engineering，2003(16)：93-102. (收稿日期：2011-06-27) (修订日期：2011-09-13)26374592分选本栏目编辑张代瑶fig 1functional block diagram of frequency converters变频器性能的优劣：一要看其输出交流电压的谐波对电动机的影响；二要看对电网的谐波污染和输入 功率因数；三要看本身的能量损耗如何。在选煤厂， 由于变频器运行中产生的高次谐波对附近的仪表、仪 器有一定的干扰，而且这种高次谐波会通过供电回路3.1高次谐波对集控系统及 plc 的干扰plc 是选煤厂集控系统的中枢，虽然现在的变频 器都在前端配置了电抗器，在一定范围内滤掉一部分 高次谐波，但是对一些更高次的谐波则起不到滤除作 用，引起 plc 工作不稳定，进而导致集控系统不能 正常工作4。甚至造成重大机电安全事故，其危害性 主要有：化，因此，用变频器调节电动机的速度，可以改变设常，引起输出模块执行混乱而造成设备误动作。在我国的选煤厂中， 不论采用什么工艺流程，plc 的模拟量输入输出通道，并发生信号叠加，致使一般都是按最大流量加裕量来选取，使其流量大部分(3) 在三相四线电缆系统中，大量的三次谐波形泵流量的调节方式主要有 2 种：一种是节流调节，另流增大，减少 plc 及其他设备的使用寿命，甚至损坏系统电源模块 。流量减少时，拖动电动机的输出功率并未随之减少，这些电能主要被消耗在入口段上。从节能的观点来分选本栏目编辑张代瑶第 39 卷 2011 年第 12 期原理是把工频交流电通过整流器转换成直流电，然后 (1) 重介工艺 在以重介工艺为主的选煤厂中， 再逆变成频率、电压均可控制的交流电，一般由整 变频技术主要用在旋流器入口压力调节与液位控制。 流环节、中间环节、逆变环节和控制电路 4 个部分组 在传统的选煤厂控制系统中，此类泵的拖动电动机都成2，如图 1 所示。 是直接接入电网，不能实现调速，实际应用时采用阀 门来调节。根据泵的性能公式，流量 q 与转速 n 成正 比。因此，可采用变频器控制重介旋流器入料泵转速 来调节流量，实现阀门全开，减少了阀门节流损失， 且能均匀调速，具有显著的节电效果。(2) 浮选工艺 在浮选工艺中，加压过滤机技术 是目前公认的先进固液分离技术，降低了浮选精煤的 水分，提高了精煤质量，是目前选煤厂煤泥水处理系统较理想的脱水设备。就一般情况而言，给料压力 越大，压滤机脱水效率越高，通过变频调速技术控制图 1 变频器的原理框图给料泵转速调节给料压力，是实现变压给料的先进方 法，同时加压过滤机槽体的液位自动控制，可采用变vvvf 变频、矢量控制变频和直接转矩控制变频频调速技术改变电动机转速达到调节入料量的目的3。都是上述交 - 直 - 交变频中的一种。其共同缺点是 (3) 煤泥水加药系统 在煤泥水加药系统中， 药 输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储 液的浓度不变， 但加药流量根据入选煤量的大小在 能电容，再生能量不能反馈回电网，不能进行四象限 变。调节管路闸门的大小，很难进行控制；用变频器 运行，而且作为寿命有限的铝电解电容，使得交直 调节泵的转速以改变加药量，方便简单。交变频器在一定年限 (一般 58 a) 要更换电容。为此，西门子等公司正在研究的“矩阵式交-交变频 3 选煤厂变频设备干扰分析器”技术应运而生。由于矩阵式交 - 交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电 容。矩阵式交 - 交变频能实现功率因数为 1，并且能 四象限运行，尽管该技术目前尚未成熟，但仍吸引着 众多的学者深入研究。2 变频技术在选煤厂的应用现状进入整个供电网络，从而影响其他设备的正常工作。 在选煤厂的常用设备中，有很多设备在运行期间运行参数是变化不定的，如水泵、风机和跳汰机排料 装置等，为了满足生产工艺要求，需要对上述设备的 运行状况进行调节；在选煤厂运输系统中，包括带式 输送机、刮板输送机、给煤机及斗式提升机等，由于 不同的原煤煤质在分选时，各产品的单位数量随之变备单位时间的负荷量，达到节能和提效的目的。(1) plc 系统的 cpu 在受到干扰时，程序运行失 使用数量最多的设备是泵。运行中的泵，选择设备时(2) 降低数据采集处理的可靠性。干扰信号侵入到 时间不是在额定状态下运行，需要对流量进行调节。数据采集和处理误差加大，甚至会淹没有效数据。 一种是变速调节。节流调节是以牺牲能量为代价，当成的零序电流，在中性线上相互叠加，导致中性线电5看，采用变速调节是科学而经济的。以下就变频技术 3.2 变频设备对工业电视监控系统的干扰在几种主要的选煤工艺中的应用加以描述。 现代化选煤厂大都装备有工业电视监控系统，变93生产综合自动化系统的应用6。谐波干扰；4选煤厂变频设备干扰的处理拌桶的液位测量时，液位计的直流24 v 工作电源极业出版社，2008：2-4.2 宋 爽，周乐挺变频技术及应用 m北京：高等教育出版分选本栏目编辑张代瑶第 39 卷 2011 年第 12 期94频器的射频干扰给选煤厂设备的通信和安全监控系统用数字滤波等抗干扰措施。 带来了极大的危害。变频器工作在 050 hz，载波4.3对工业电视系统的抗干扰处理频率为 50016 000 hz，其低频端正好落入到安全监视频监控系统的摄像头从现场采集的视频信息， 控系统使用的 2001 000 hz 的频率段，并通过电话最终要传输到总控制室的显示设备上，利用同轴电缆 线、电缆等各种途径窜入监控系统，导致视频监控画的 0 6 mhz 来传输。由于线路较长，变频器运行中所 面模糊、雪花、波纹、黑白道滚动及斜形网纹等恶劣产生的干扰信号极易耦合进视频信号中，严重时干扰 现象，影响工业电视系统对重点岗位、重点区域的监会淹没图像7。针对这些情况，可以采取如下措施： 控，无法实现远程监控及操作设备，严重妨碍了安全(1) 信号电缆穿管屏蔽，能有效地屏蔽电磁波及3.3变频器对超声波液位计等仪器仪表的干(2) 金属屏蔽变频设备，消除变频设备对监控电扰视的干扰；选煤厂密控系统的仪器仪表能否正常工作，对煤(3) 加装变频器专用的电源滤波器，使干扰信号的质量起着决定作用。液位高低通过压力变送器送给反射回干扰源，可以有效地削弱变频输出及各种杂波二次仪表，输出 420 ma 信号，在信号隔离器内转对监控画面的干扰，提高画面的清晰度。变为 15 v dc 信号，而后送入液位调节器进行比较以上 3 种方案，从实施的可行性、难易程度以及放大，输出 420 ma dc 信号。在实际生产过程中，应用效果综合分析，以加装变频器专用电源滤波器为变频器的运行会对超声波液位计产生干扰，引起超声优。波液位计信号忽高忽低甚至出现死机现象。4.4超声波液位计的抗干扰处理实际情况表明，超声波液位计用于主、再选搅4.1处理措施易受到变频器的干扰。在超声波液位计使用过程中， 对于目前选煤厂变频设备运行中所产生的高次谐应将超声波导向桶安装在中心管和桶壁之间，这样既 波，通常采用以下处理措施：能去除杂音干扰，又能防止水汽凝结，确保准确测 (1) 在变频器输入侧加装滤波电抗器，降低高次量液位。在重点解决超声波液位计 (包括探头部分和 谐波分量。线路部分) 的抗电磁干扰问题时，应采取电源净化、 (2) 采用专用变压器对变频器供电，与其他供电dc/ dc、光耦隔离及电缆屏蔽等措施8。具体的处理 系统分离。方法可以采用独立的变压器提供电源，另外，采用蓄(3) 在采用外部开关量端子控制时，控制线采用屏电池式工作电源也是一种行之有效的抗干扰措施。 蔽电缆，主电路采用钢管屏蔽穿线，以减小彼此干扰。(4) 在变频器组成的控制系统设计过程中，建议5 结语尽量不要采用模拟控制，特别是控制距离大于 1 km 实践表明，变频器在选煤厂中的应用是十分成功 的情况下。如果必须要用模拟量控制时，建议对模拟 的，变频调速是选煤厂实现智能集中控制，改善工艺 传感器输入和模拟输出控制信号进行电气屏蔽和隔 流程，提升选煤工艺自动化控制水平，提高设备运行 离，并在传感器侧或变频器侧一点接地。 的可靠性，延长设备的使用寿命，改善工作环境，减4.2plc 控制器的硬件抗干扰设计少事故率，推动技术进步的一种重要手段。随着变频参照 plc 的使用标准，将 plc 的供电电源经过技术的发展以及人们对环境问题的重视，变频器对周 隔离变压器，除此之外还应注意如下几点：围环境的影响将不断减少，无公害化变频器的推出已(1) 与 plc 相连接的交流线与直流线、输入线与是大势所趋。 输出线最好分开走线。开关量、模拟量 i/ o 线最好分开敷设，且传送模拟信号的屏蔽线的屏蔽层一端应良参 考 文 献好接地。1 孟晓芳西门子系列变频器及其工程应用 m北京：机械工(2) 在电源入口增设有源电力滤波器。有源电力 滤波器能够从电网中检测出谐波电流，然后对其进行社，2008：21-24. 有效补偿，使电网中的电流只含基波分量。电源滤波3 刘克建变频调速技术在加压过滤机入料泵上的应用 j矿器能补偿多次谐波，跟踪电网频率变化，且滤波特性山机械，2004，32(8)：151-152.不受电网特性的影响。4 武卫东，何亚丽选煤厂变频器的干扰及处理方法 j选煤(3) 在 plc 系统程序软件中，对数据采集部分采技术，2006，34(2)：39-40.金属钛和钛白。在攀枝花钒钛磁铁矿资源中，在攀枝花矿区，钛磁铁矿是主要含铁的工业矿些成果。但尚未得到根本解决，钛的回收利用是攀矿由主晶矿物磁铁矿和各种出溶物钛铁矿、尖晶石、的问题2。笔者所研究的钛铁矿取自四川攀枝花某选矿厂强磁精矿，tio2 品位为 22.09，为了对该强磁其内部结构远不及钛磁铁矿内部结构复杂、普遍，亦作者简介：吴 炎，男，1987 年生，硕士，主要研究方向为分选本栏目编辑张代瑶第 39 卷 2011 年第 12 期攀枝花某钛铁矿浮选试验研究吴炎，曹亦俊中国矿业大学化工学院 江苏徐州 221116摘要：针对攀枝花某选矿厂磁钛精矿的矿石性质，采用“h2so4 na2sio3 mos”药剂制度，对 t i o2 品位 22.09 的强磁精矿进行浮选。通过浮选条件试验，确定了最佳浮选条件，然后通过比较 浮选开路流程及闭路流程试验，最终获得钛铁矿精矿品位 47.81、回收率 80.36% 的试验指标。实 验室试验获得的钛铁矿回收率与现场钛铁矿回收率相比，取得了较好的试验结果。 关键词：磁钛精矿；钛铁矿；浮选；捕收剂中图分类号：td923 文献标识码：a 文章编号：1001-3954(2011)12-0095-03study on flotation experiment of a kind of ilmenite from panzhihuawu yan, cao yijunschool of chemical engineering & technology, china university of mining & technology, xuzhou 221116, jiangsu, chinaabstract：according to the properties of magnetic ilmenite concentrate from a concentration plant in panzhihua, a series of flotation experiments are carried out with reagent system of h2so4 -na2sio3-mos for high intensity magnetic concentrate containing 22.09% of tio2. the best flotation conditions are determined through experiments in various flotation conditions, and after comparing the open-circuit flotation experiment with the closed-circuit flotation experiment, experimental indexes such as the grade of titanium concentrate being 47.81% and the titanium recovery rate being 80.36% are obtained. through comparing the ilmenite recovery rate obtained from