冷却系统改造

1、- -强磁线圈冷却系统改造(安徽开发矿业有限公司选矿事业部王文飞)摘要：由于霍邱地区水质偏硬，选矿车间强磁选机励磁线圈采取水冷方式易产生水渍水 垢，造成水冷管路的堵塞和导热效率的下降，同时在高温环境下长期持续工作导致线圈绝缘老化加快，大大降低了励磁线圈使用寿命。结合选矿车间强磁机工作情况，认为通过采用强油一一水冷式冷却线圈，线圈散热效果好、使用寿命长。对强磁机线圈进行改造，取得了较为理想的实用效果。关键词：水质，强磁选机，励磁线圈，强油一一水冷式，改造。1、前言安徽开发矿业有限公司选矿事业部强磁扫选使用LGS-2000型强磁机的励磁线圈。采用循环水外冷型。在使用过程中，线圈因散热不均导致线圈局

2、 部过热而时有烧损的情况。线圈使用寿命短，运行成本高。水的冷却和励磁线圈比热容(Specific Heat Capacity ,符号c),简称比热，亦称比热 容量，是热力学中常用的一个物理量，表示物体吸热或散热能力。比热容越大， 物体的吸热或散热能力越强。它指单位质量的某种物质升高或下降单位温度所吸 收或放出的热量。其国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文J/( kg -K),即令1公斤的物质的温度上升1开尔文所需的能量。根据此定理，最基本便可得 出以下公式：当比热容越大，该物质便需要更多热能加热。以水和油为例，水和油的比热 容分别约为4200 J/(kg K)和2000 J/(kg K),即把

3、水加热的热能比油多出约 一倍。基于水的比热容是油的两倍多，因此以水冷水冷方式励磁线圈的强磁选机在 国内有多个生产厂家，作为其核心部件之一的励磁线圈主要有水内冷和水外冷两 种冷却方式。安徽开发矿业有限公司地处安徽省六安市霍邱县境内，由于位于大别山区水质偏硬含多种矿物质(表1),运行期间冷却水温度达到70摄氏度，导致极易形成水渍和水垢。温度对结垢的影响主要是改变易结垢盐类的溶解度。图1为垢在水中的溶解度随温度变化的曲线。从图1可以看出，垢在水中的溶解度与温度的关系，盐类垢中以碳酸盐为主，当温度升高时，Ca(HCO3)2分解，产生 CaCO3告垢:Ca(HCO3)2 CaCO 3 +CO2 +H2O

4、该反应为吸热反应，温度升高，平衡向右移动，有利于CaCO3勺析出。对于以 CaSO4BaSO4ffi SrSO4为主的盐类垢,主要是因为介质中的 SO42与Ca2卡Ba2+、 Sr2+结合而生成难溶解沉淀。由于这些反应大部分也是吸热反应，随着温度升高， 沉淀析出将会更多。检测结果样晶瑜号r -cssTzn17U2-aii ss-ss第三由 J4耳而样品名豚安噬开星讨 为限心力本样样品来源安欲开般甲H有限公司样品性状酒激,S7：同常.s砺苒;贰.S9：消凉林拗顷目pH吧.言道酸盐指教碗前数.总班障.舟女性置苣*沼蛹性总同体芍来祥方法果样日期2017年5月工1日检测日期2017821 B-2017

5、年名月彦日检制项目检第方法US 单位检谢牯果检出隈S6写7SS 1 S9pH值CBT920-19S5/也心677a.52 |也曲瑞链陵尸击栽CRT 11802-1PSS?mfcq.L2.153.80.5讹以也E1J/T 342-2007n省正38.763 4/豆度曳OB a 7-177-198utgL10512R5挥赛酚HI 503-2 （Ki 9mgL.才恬生来出出/0.0003鼠鹿子GB I LI892009nL未检出未检出i0 00）蚌装起HJT3 掂 TWriigl,23L.5I/0082*装登GBa 74第一KTmeL0,0220.025/0.00）（表1）（图1）水冷系统的励磁线圈

6、容易出现的问题：采用水内冷的励磁线圈，现场冷却水系统为密闭循环方式。对水质要求较高，日常维护难度较大。因励磁线圈内积气、 结垢堵塞引起的冷却支路缺水时有出现，最终导致线圈过热而烧损。采用水外冷 的励磁线圈，存在因散热不均导致线圈局部过热而烧损的情况。特别是由于冷却 水中有部分杂质铁在线圈磁场中通过时，易滞留在线圈内部，造成堵塞，导致线圈局部过热而造成线圈绝缘烧损。安徽开发矿业有限公司选矿部选矿车间一段强磁扫选使用的是 XXX-2000型 强磁机。具线圈为水外冷的励磁线圈。在使用过程中，线圈因散热不均导致线圈 局部过热而时有绝缘烧损的情况。致使线圈使用寿命短，造成运行成本高居不下。为了实现一段强

7、磁扫选尾矿指标下降，提高背景强场是重要方法之一。在其 它条件不变的情况下，应提高线圈的匝数。因此需提高线圈工作电流。但提高工 作电流会使得线圈发热更加严重，水温进一步升高，冷却系统结垢现象进一步恶 化，导致线圈集热不散绝缘降低，进而线圈烧坏情况加重。为此，经过多方考察、论证，认为采用强油水冷方式的励磁线圈可以有效的 降低运行成本，提高强磁线圈使用寿命，降低维修人员工作强度，弱化对冷却水 水质的依赖。决定对一台强磁机进行改造。 运行一段时间以来，从使用效果看励磁线圈使用寿命得到提高，设备背景场强也有所变化提高到了1.1T2、强油水冷式励磁线圈的结构特点励磁线圈的结构特点1.奈里缀赛 二空阀 立进

8、汨管4%第珏油泵 工玲和雕 L回油管 生可喂 9补油箱（图2）线圈为层式绕组结构（图2）,油路通畅，散热 面积大，散热效率高；采用 强油水冷方式，进一步保证 了励磁线圈温度相对恒定， 磁场波动极小，消除了其它 冷却方式因线圈温升过高、磁场波动大的缺陷。采用强迫油循环冷却技术，散热快，温升低，冷却技术成熟、安全、可靠。解决了因冷却水系统支路内部结垢或积气堵塞导致过线圈热而使绝缘降低，线圈易烧毁的问题利用变压器油绝缘、比热容大、导热性能好等特点，励磁线圈完全浸渍于变 压器油中直接相接触，提高了整机的散热效率。变压器油具有优良的绝缘效果、 提升了线圈对防潮、防尘和防腐蚀性能，大大提高了线圈的使用寿命

9、。线圈装设温度控制器，可实现远程监测，使运行更加智能可靠。冷却系统强油水冷却系统采用全密封 外循环结构，防雨、防尘、防腐 蚀，能在各种恶劣环境下工作。油水冷却器可使水电彻底分 离，降低了水质要求，又可设温 度、压力、油流等多种保护，使 设备运行更加安全可靠。采用大流量盘式变压器油 泵，循环速度快，热交换能力强强油水冷却系统主要由绕组线圈、进油管、回油管、冷却器、循环油泵、流 量表、流量阀、热电偶、补油箱、呼吸器等组成。冷却器及循环油泵总成如右图 所示。冷却器采用专业换热器厂家生产的 YSL系列螺旋板式冷却器。该系列产品特 别适用于变压器油的冷却，其最大的特点是传热系数非常大，油和水不会混合。

10、不易结垢，设备体积小。制造工艺及运行成本的优势线圈采用纸包扁铜（或铝）线和层式绕组结构，可实现线圈连续绕制，绕制 及焊接工艺可靠。同样的铜管线圈结构空间填充铜质导线，在磁性能不变的情况下，材料成本 更低，性价比更高。外壳选用304不锈钢板材，采用整体密封氮弧焊接，彻底解决了腐蚀和渗漏 问题。与水内冷励磁线圈相比，重新选择的直流电源伏安特性（原为低电压、大电流，现为高电压、小电流），在满足提供一定功率 P的基础上的，高电压低电流 优点：线路本身有电阻，电流小可以减少线路损耗，同时可以减少导体电发热现 象，可以保护线路、对线路破坏性小增加电缆运行时间，使得电源柜损耗更小， 增加效能转化，节约能源，

11、油冷励磁线圈的综合性能更优。3、强磁机线圈维修、改造方案重新购置新线圈1台。线圈采用 低电流高电压 设计，线圈安 匝数提高30% 以上。最大工 作电流100 A 励磁安匝数 160000AN 以 上，比原 120000ANge 匝 数提高30犯上。线圈采用高纯度铝材质电磁线。电磁线材料采用高纯度铝杆挤压成型， 外包 XX公司生产的NOMEX缘纸。购置强油水冷却系统1套。其中电动机、循环泵1用1备。冷却水采用 现场原冷却线圈用冷却水或卸矿用水。其它设备（设施）不作改造。4、励磁线圈改造后的主要技术特点及参数最大励磁电压DC-510V最大励磁电流100A线圈正常工作时场强能达到1.1T以上；线圈采

12、用高纯度铝材质电磁线，发热少，使用寿命长。外形尺寸能满足现场设备使用要求。冷却水压力及流量能适用现场条件。具有超温、断水报警，电气性能参数能满足现场设备使用要求。线圈散热效果好，使用寿命长。线圈采用强油水冷却方式冷却。线圈浸 泡在变压器油中，线圈产生的热量传递到变压器油中， 线圈中变压器油的热量通 过强油水冷却系统被冷却水带走，增强了线圈的冷却效果。5、改造后效果5.1增加了线圈的安匝数，进而提高了磁选机的额定背景场强。表 1:改造 前后强磁机背景场强（T）设备编号1314151617181920平均改造前1.010.990.991.010.991.021.021.001.00改造后1.101.111.121.091.111.121.101.101.115.2增强了线圈的散热效果，线圈的使用寿命提高30%fc右5.3由于背景场强的增加尾矿金属量也有所降低。结语线圈作为立环高梯度磁选机的激励源，其合理选用对于