关键词：变频器；磨机；一拖二；集装箱

Abstract: in order to realize the smooth start-up and speed regulation of the mill, a high-voltage inverter drive is added to the system. Through the scheme of one inverter driving two mills, the soft start of multiple machines is realized. In order to reduce the field workload, configure electrical equipment containers, integrate the inverter and high-voltage electric control system into an integrated design, and provide them to customers as a whole, greatly reducing the field construction tasks, and making the equipment more adaptable to the field environment.

Key words: frequency converter; mill; one drag two; container

1.前言

磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备，广泛应用于选矿、建材及化工行业，可对各种矿石及其他可磨性物料进行粉磨。磨机的安全经济运行与整个选矿设施的安全、经济运行有紧密联系。大功率鼠笼式电机由于叶轮直径较大，启动电流大，直接工频启动对设备和电网负荷要求高、冲击大。为解决这些问题，引入了变频软启，大大减少了对电网负荷要求，减少了对电机的损害，提高设备的使用性能。

大型选矿破碎现场往往粉尘较大，环境比较恶劣，特别是在露天的场所，灰尘密度较大，而电气设备对环境敏感，容易受干扰，所以电气设备在现场需要配置专门的电气室来放置电控设备。考虑到一些现场矿物质的分布情况，设备需要定期移动，这就需要另外建立电气室并且需要转移设备，成本随之大幅度增加，为节省成本，可移动的电力室成为了很多用户的需求，电气设备集装箱随之出现。变频器等电气设备在钢结构预制舱体式电气设备集装箱内装配、调试，调试完成后随集装箱一起发货，现场就位后，只需要敷设现场主进线电缆和控制信号电缆即可，不需要二次并柜和柜间接线，大大减少了现场施工工作量，并且电气设备到现场后，在现场未满足就位条件时，可以储存在集装箱内，不需要另外放置在专门的无腐蚀性气体的仓库中，减少了现场搬运。

2.工艺概述

球磨机主要由给料部、出料部、回转部、传动部等主要部分组成。球磨机具有一个水平放置的回转圆桶，筒体用隔仓板分为2～5个小室,每个小室装有一定形状和大小的研磨体。当球磨机运转时，物料与研磨体混合，在离心力和筒体摩擦力的作用下被带到一定高度，在重力作用下自由下落，落下的研磨体和部分物料冲击底部的物料，将底部物料击碎。球磨机的筒体转速直接影响到研磨体和物料的运行状况和物料的研磨过程。当筒体转速过低时，筒体内的研磨体上升高度较低，落下时冲击物料的力很小，达不到合适的研磨效果，如图1（a）所示。当筒体速度过高，超过临界转速时，研磨体在离心力的作用下附着在筒体内表面与筒体一起做圆周运动，起不到冲击物料的作用，如图1（c）所示。只有筒体转速在合适的速度时（一般取临界转速的60%～70%），研磨体落下后才能对物料有较好的冲击效果，如图1（b）所示。

                                                   图1（a）                    图1（b）                  图1（c）

球磨机加入变频器调速后，实现了系统的软启动，启动电流大大减小，减少了设备的冲击，延长了磨机的使用寿命。同时可根据工况设定参数，使磨机转速在最优的范围内运行，大大提高了研磨的效率。并且变频器可实现电机短时停电不停机、电网瞬时掉电重启以及平稳停机的功能，避免设备瞬时停机时，在反冲力矩下出现机械损伤。

3.设备参数

4.系统设计方案

磨机采用一拖二自动切换方案，即一台变频器分别启动两台磨机。首先变频器启动球磨机，球磨机运行到50Hz后，同步并网，将球磨机切换至工频运行。球磨机切工频完成后，变频器退出，变频器再启动另一台半自磨机，半自磨机可在变频调速下运行，根据工况进行调速。系统一次接线图如图2：

图2系统一次接线图

其中QF1、QF2、QF3、QF4为隔离刀开关，VFD为高压变频器，RL为高压并网电抗器柜柜，M为电机。系统启动流程如表1：

表1系统启动流程                                                                                                              

5.系统结构

5.1变频器系统设备构成

（1）高压变频器。变频器包含变频器本身的操作控制部分和变频器驱动部分，由控制柜、变压器柜、功率柜组成。控制柜内有专门的控制机来处理数据，并且柜内上设置触摸屏人机界面，能够显示变频器电流、电压、频率、温度等参数、报警值等信息,操作人员可通过人机界面设置参数，查看变频器工作状态、故障记录和故障原因等参数；变压器柜主要由可移相变压器和温控器和散热风机构成，通过变压器将11KV高压转换成9级690V低压，给功率单元供电；功率柜主要由功率单元和电容单元和散热风机组成，功率单元为模块化设计，方便从机架上抽出和变换，每个单元单独供电并且可以互换，通过9级功率单元串联，在末端输出11KV高压。这种交直交变频器，中间功率单元部分采用低压元件，更容易控制和变换，可根据需求输出一定可调频率和电流，从而控制电机设备的转矩和速度。

（2）高压并网电抗器柜。并网电抗器柜由高压真空断路器和电抗器构成，电抗器为浇筑式铁芯结构，用来吸收球磨机由变频运行切换至工频运行时产生的过电压，减小系统波动在球磨机切换工频同步并网时起到了重要作用。

（3）高压开关柜。开关柜由隔离刀开关QF1、QF2、QF3、QF4组成，通过各个刀开关的闭合断开实现球磨机和半自磨机变频启动、工频切换、工频运行的功能。

（4）E-HOUSE。为减少现场施工工作量，更好的适应现场条件，将上述电控设备放置在一个集装箱内，整体发货到用户现场后，不需要并柜和柜间接线，大大的减少了现场的施工量，使得设备功能更集中。E-house主体框架为全钢焊装结构，墙壁采用外墙板、内墙衬垫和内墙板组合构成。框架立柱采用型材，框架底盘采用H型钢/槽钢，底座基础梁采用H型钢/槽钢、角钢，地板采用钢板焊装到结构底座上，墙体内饰板及保温绝缘层采用新型防火岩棉墙面夹心板，夹芯板采用镀锌钢板。另外E-HOUSE中配备工业空调，使集装箱内电气设备在30℃的环境中运行，保证了电气设备的稳定运行。

5.2变频器系统设备布置

图3 变频控制系统在集装箱中的布置图

6.结论

本文主要介绍了集装箱式变频器系统的设计方案和构成。磨机使用变频驱动，减少了对电网负荷要求，平稳启动减少了电流冲击对电机等机械部件的损害，提高设备的使用性能，延长了设备的使用寿命。变频器控制系统配备集装箱后，更加集成化，在现场使用和移动更方便快捷，适应性更强，节约了现场施工的时间成本和人工成本，成为了用户优先考虑和选择的方案。

参考文献

1.唐毅  变频器软启动器在磨煤机上的应用[J].变频器世界，2019.8

2.卞绍顺  煤矿主通风机的高压变频升级改造[J].变频器世界，2019.7

3.梁静静  基于SINO铁矿项目的高压变频器特殊结构设计[J].变频器世界，2019.6

4.谢名勇  基于西门子技术的E-HOUSE产品[J].电工技术，2016.6

作者简介：

宋海凤（1991年—）女 本科 电气设计助理工程师 任职于洛阳中重自动化工程有限责任公司 从事高压变频器的电气设计与设计优化