半自磨机驱动系统的选择.pdf

，， 干 7 傣磊 1 馕 印 磐 半 自 磨 机驱动系统的选择 Dal l B ． Ki var i 任何避矿流程的关键作业是磨矿，在过 去 韵 年里 ，大直径 半 自磨机 已成 为优先选 用 麴 第一段磨矿机 。随着 磨矿 机尺 寸 不 断 加 大，驱动系统也越来越复杂 。在此期闻，人 们 也积累 了不少 半 自磨机操作 与设 计方面的 经验。如今，借助动力电子学能在很大程度 上使半 自磨机具有灵括性，满足降低生产成 亭的要求。 多数 半 自磨机 ，早 期设 计成 定速运 转， 如今则设计成既可定速运转，也可通过使用 交流同步电动机或直流电动机变速运转。但 是 ，与这 种灵话 性随之丽 来 的是投 资与生产 成本的增加。工程投资和生产成本直接影响 项屋的利润率。因此，半自磨机及其驱动系 统的选择，部分取决于外加费用对工程项 目 构 影响。 1 半 自磨机驱动系统 半 自磨机的驱动 系统 有两种；一种是 通 半 自磨机 气 动 种是通过无齿轮环 形 电动机 向磨矿机传输动 力 。 早期半 自磨机在结 构上 采用齿轮驱动系 统 ，受 到作 用于小齿 轮 上 的 功 率 的 限 制 3 ． 7 MP a ，G O 0 马力 。近年来的半 自磨机 结构 ，采用 了单 一小齿 轮驱动系统 ，可 传递 5 ． 6 MP a 7 5 0 0 马力 ，双齿 轮驱动系 统 可 传递 1 1 ． 2 MP a 1 5 0 0 0 马力 。这一 功 率级 接 近采用无 齿轮驱动系统 的功率 ，从而使 齿 轮 驱动和无 齿轮驱动 的磨矿机之 间的分界不 明显 。 环形 电动机最初应用 于水 泥厂 小直径 长 筒体 的管 磨机，其经验为其在矿 物加工业的 应 用奠定 了基础 。 最早的环形 电动机是 西门子公 司于 1 9 7 1 年为 水泥工 业制造 的。1 O 年后 ，环形 电动机 首先用于挪威的贱金属矿山的磨矿机，后来 又相继在 巴布亚一新 几 内亚 、智 利及美国 变 电 动 机 B il l 双小齿锋驱动系统 l‘ 动 机 圈 2 装有 环形电 动机的无 齿轮 磨矿机 有 色矿 山一 1 9 9 3 ． 2 维普资讯 装 与使用 。 在 确定 磨矿 机驱动 系统 时，虽然 要进 行 净 现成本之类 的经济分 析，但也须考 虑到各 种驱动系统 的优缺点 。磨 矿机驱 动系统成本 低却不可靠，会使一项矿业工程 走 入 死 胡 同 。 2 变速驱动系统 半导体技 术的发展 ，强 烈影 响着 变速驱 动装置在整个 电压及 电动机 输出功率领 域中 的应用 。多 年来 ，人们 通过调整 作用于 转子 的 电压 和弱化磁 场等 方式 ，使 直流电动机具 有最大 的速 度范围与扭矩变 化。这种系统需 要 电力转换 ，将交 流电源转换为可变直流 电 源 。 最初 ，采用 沃德 伦 纳 德 Wa r d - L e - o n a r d 发 电机组 直 流发电机 与交 流驱 动 电动机 匹配 提供所需 的 可变直 流 电源 。后 来 采用汞 弧整 流器 将交 流 电源转 换 为 直 流 电。可控硅 一种更有效的产品的出现， 成 为栅 控单 阳极 汞弧整流器 的代 用品，预示 了变速驱萄装置的广随发展前景。 半导体元件的额定电流及电压在过去1 O 年 中有 了发展 ，其应 用范围 已随之扩 大。人 们设计出了倒相电路及变频电路，使交流鼠 笼式感应 电动机 多年的定速驱动装置 可 与直流电动机抗衡，且在许多情况下还能超 过 其性能 。 ． 发展同步 电动机可控硅 变速驱 动系统 时 采 用 了相似方法 。过 去，低 速 同步 电动机 常 用于磨矿机驱动系统。与感应电动机相比， 单 速同步 电动机 的价 格虽 高，但能 得到 下列 补偿 ； 总驱动教率较 高， 能给 电力 系统 提供无 功功 率} 在无功 功率能力 可被 静 电电容器 之类方 法取代的条件下，具有降低振荡与增大输出 功 率的潜力 。 【 ．i 二 较雨 ，感 矗电动机无 论 鼠笼式或转 子绕组式 ，都需 配置齿轮减 速器 ，从而使 4 级 以下 电动机 6 0 H ，1 8 0 0 r ／ mi n 的效率 大幅度 下降。齿 轮减 速器使驱 动回路遇受 进 一 步损失 。同步 电动机 捌从系统 中获取无功 功率 ，来提供 磁化 电流 ，因而 更需进行功率 困数校正 。 半 自磨 机的环形 电动机 ，是变速 同步 电 动机 驱动系统 的一个 特例。经济上 的考虑 将 环形 电 动 机 的 应 用 范 围 限 制 在8 ． 9 MP a 1 2 0 0 马 力 以下。双小齿轮 驱动系统 的可 用 性则低 于此水平。无齿 轮驱 动 电动机 的速 度与磨矿机 相配合，一般为l O r ／ mi n l 5 r ／ r ni no 大型 第一段单 台磨矿机 具有经 济优 势， 但也给生产者和电气工程师带来一些不利因 素 。最 大的同题 ，是 缺少可靠性 此种磨矿 机一旦发生故障停机，就会使选厂丧失全部 生产 能力。 另一方面，就多台机磨矿工艺而亩，若 损失 1台第一段磨矿机 ，那么 即使在 最不 利 的情 况下 ，也只会 丧失 5 O ％的生产 能力。大 型的单一驱动装置还会给电气工程师带来许 多 与电源兼 容的问题。 3 定速交流同步机系统 定速交 流同步 机系统 的优点 ，是其符合 目前 的工业标准型制 ，应用范围广，电动机 效率最高 ，维 修费用低，投资相对小 ，并且 技术已成熟定型，能够向电气系统提供无 功率。 定速交流同步机系统的缺点，是为磨矿 机配置变速装置费用较高，小齿 轮 需 要 更 换，要有单独的微动驱动装置，速度不能按 矿 石性 质要求轻易变换 。 4 变速直流驱动系统 变 速直 流驱 动系统有 多方 面的优 点，是 半自磨机驱动系统的选择Da n B Ki v a r 4 7 维普资讯 已在 应 用的第一 剥 变 速驱动系统 ，托 使嬲 机平稳加速 ，按矿 石性质选用 最佳 速度 。谈 系 统可用作微动装置 ，其直流 电源 转换设备 也 是成熟定型 的技 术装 备。 变进直流驱动系统的欣点，是投资 与维 螃费用大，同交流同步系统相比，其出力效 率较低，滞后功率鞍差，若电源转换设备 出 故障 ，则无法运转 r 5 交速交流同步驱动系统 变速交流 脚步驱动系 统的优点，是 电动 机效率高于直流驱动系统 ，且磨矿机速度可 根 据矿石性质进行 优化 ，维 修费 用 相 对 较 低 ，具有微动能 力 。若 负载整流 变换器 出现 故障 ，设 系统仍 可定 速运 转。 但是 相对 而言，这是一种 新技术 ，还有 一 些缺点 。磨矿机最 低 速 度 约 为 全 速 的 1 5 一因此 ，徽动驱动有 些过恢 。另一不 利 因 素，是该 系统起动时会 I 起较 大的瞬时 负 荷 。此外，双小齿轮变速驱动系统尚未用于 生产 。 6 环形 电动机系统 环形 电动机象统的优点 ，是 省去 了小 齿 轮、小齿轮轴承和齿 圈，也 不需 要 齿 轮 润 滑 ，取 消 了电动机轴 承，且磨 矿 机 转 速 可 调 。环 形电动机 的效率在所有 变速驱动 系统 中是最 高 的，还有微动 能力。 环形电动机系统的维修费用低，可靠性 高。作用于磨矿机上 的功 率 ，不受齿 轮驱动 结构的限制，却受磨矿机结构的限镧。目前 这种驱动系统 的磨矿机 已在 运转 中。 环形 电动机 的缺点 ，是 投资大 ，安装 工 期长。另外安装时，大型部件组装要求较高 精度，因而安装工艺要求也高。环形 电动机 从 电力系统获取无功 功率 。 7 电力方 面考虑 因素 大型单 台驱动系统会 引起一些与电源兼 容 的 问题 。 大 型单 台磨 矿机 要求配置一 台约 占选 厂 总连接 负载 5 0 的驱 动电动机。起动 如此 大 型 的电动 机会 造成选 厂其 之部 分的过 度电压 降，从 而要靠 电力 部 门的其 它 碍 j户 提 供 动 力 。 此 同题必须在设 计阶段尽早 与电力部 门 协商 。即便现场发 电，也 要t 先考虑 ，因为 现场发 电机 的能力一般都 比电力部 门的供电 能力小 得多，甚 至也 比长途 高架线末 端的输 出能力小。 厂内起动引起的过度电压降，会使电子 设备，诸如可编程控制器 P L C 、变 速驱 动装置等 失灵。吸持力不足 ，可能造 成其 他 驱动装置 接触器脱落或过 热。所幸 的是 ，双 向离子变频 器可 限制起 动电流，使其 不超 过 垒 电流 的1 2 0 。这是 因为频 率由零升 到 工 作 范围的 软 起动 方 法很有效。 双 向离 子变频器将来 自主电源 的适宜频 率提供 给电动机 ，然后 将谐 波反 射 回电源系 统 。谐 波可能对 与系统 相连 的其 它设备有 不 利影响，特别是可魏使电灯镇流器烧毁，使 功率因数校正电容器失灵。因此，应进行谐 波方面的研究。必要时，须安装 一 些 滤 波 器 ，以减少谐波影 响。 为 降低 电力部 门的 负荷 ，在 电力 引入 电 网保持较大 功率因数 至关重 要。较 大功率 因 数还可限翩垒厂配电系统的电压下降。 ． 充 分 的功 率因数校 正 ，一般采用静 电电 容器形式，应包括向感应电动机提供所 需无 功功率。磨矿机的同步电动机常可用来提供 大部分的这种无功功率。电动机 以超前功率 因数运转，即可达到此 目的使励礅增至过 励磁状态。这一校正方式只有在设备 由交流 电源直 接供电的情况下才成为 可能。若有 双 向离子变频 器介 于 电源与 电动机 定子之间就 不行，如环形 电动机 。 然而 ，常 常与第一段大型 磨矿 机相联 的 第二段磨 矿机 ，可用低速 同步 电动机驱 动。 有 芭矿 山一 1 9 9 3 ． 2 维普资讯 这些设备 可以设 计成能够弥 补选厂 所 需无功 功 率的大部分 。 8 机械和环保考虑 因素 磨矿机用 环形电动机驱动 时，必须 考虑 几个机械 与环保方面的因素。多数 阀题 需与 磨 矿机和 电动机 制造 厂家密切协调解 决，有 的问题还 涉及选厂 布局。 磨矿机 外壳及轴承 应能承受环形 电动机 极 抉的 附加重量。极 块安 装在一个专 门设 计 的凸缘上 ，成为磨 矿机 端部 铸件 的 延 伸 部 分 。对 于蒲 荷磨矿机 的重 量来 说 ，这一 附加 重量 从设 计上讲 ，并 非要考虑的主要 因素 ， 怛 下列因素，则在设 计时必须考虑到 定 子 交 流旋转磁场与直 流激 励 电流在 极 块中产 生 的磁 场之间有反作 用，即 电动机扭矩作 用， 因此，极块安装凸缘必须设计成能够传递切 向力；定子与转子磁场效应作用于磨矿机端 部的径向力，其轻微偏斜都会通过磨矿机端 部传递给耳轴轴承；控制好极块与定子芯铁 间的气隙至关重要，该间隙应允许磨矿机外 壳 热膨 胀 ，但 又不宜过 大 ，以获取较 高的 电 动 机效 率。间 隙 约 为 1 3 ram ，容 许 偏 差 1 0 ，不会在 磨矿机轴 承上产 生过大 的交 变力 。这 是根 据H , 1 o ． 3 m磨矿机考虑 的。 环形 电动机须在 电气设备 绝缘 良好的条 件下运行。湿法磨矿易溅洒，湿度也较大， 矿浆干燥后 又会 弓 【 起 粉尘 飞扬 ，因此 要在 磨 矿机旋 转外壳上 的转子极 块与 电动机 定子之 间装好 密封 ，防止绝缘 体受损。 环 形 电动机驱动 的磨矿机净 空高度 ，应 大于 齿轮驱动磨矿机所 需的净 空高度。定子 外壳 的直径要大 出磨 矿机 外壳 很多 ， 以便能 容纳凸形转子投块与环绕定子架的铁芯及绕 组0提升 高度必须具备可 吊大型 部 件 的 高 度 。因为为 了使于装运 和检修，定子是 由可 以分 解的几部分构成 的。 在 智刹，是先在空地将磨 矿机 和 电动机 组装好 ，然后再砌盖机房 。 即便如此 ，也要 预 留一定 的净 空高度 ，以利 日后 检修起 吊。 杜乎摘译 自 Mi n i n g E n g i n e e r i n g 1 99 2． V． 44， N ． T ． 喻谷新校 责任编辑李 怀先 筒易矿车 防脱链安金 卡 江西铜业公 司银 山矿 自1 9 9 1年 起 改 用 1 ． 2 m 。 固定式矿车。由于矿区地形 复 杂，坡 度大，运输线路长，而1 ． 2 m 矿车结构轻巧， 运行 中一 旦脱链就会 发生 飞车事故 ，给安 全 生产带来很大威胁。据粗略统计 ， ， 该矿车使 用 以来 ，脱 链飞车 达1 O 多起 ，其 中最危 险的 2次矿车己冲到竖井井 口阻车器处，致使井 口处数辆 矿车 翻倒。 经多次事故调查和试验分析，造成飞车 的主要原 因一是钢丝绳链条受 力伸长 ，当机 车减速时两矿车挤托，链条长度大于两矿车 车斗之间长度 ，链条一端向上滑出立销}二 是矿车立销拉斜造成链条滑 出。 半 自磨 机驱动系 统 的选择 --Da n B Ki va r 原 因找到后 ，我 们试制了几 种安 全 卡， 其 中用旧钢 丝绳 制做的 弹性安全 卡经试用证 明效果很 好 ，现 已推广使 用。 经过 一年的使 用证明安全卡使用 安全 可靠 ，摘取方便 ，制做 安装 容易 ，投 资少 ， 一 部矿车费用不到 1 元钱，而且很受翻车机 工的欢迎。原来翻矿时每部矿车链条都要摘 下挂上，翻到最后两车时 ，人还要爬进翻车 机挂链。有了安全卡，每两部矿车只脱开一 次，不必摘链，最后两车不摘链，避免了不 安 全因素。同时节省 了1 ／ 4 ～ 1 ／ 5的 倒 矿 时 间。使用安全卡后 ，链条不易脱落，减少链 条丢 失 ，年节约材料 费 1万余元 。 需要安全卡详 细资料者 可与银 山矿 采场 设备组联 系 。邮编3 3 4 2 0 1 。 李子 丰 维普资讯