1、前言
    雙鴨山選煤廠始建于1956年，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)能力為150萬t，現(xiàn)己擴(kuò)建為年產(chǎn)精煤230萬t。由于該廠生產(chǎn)線呈明顯的折線型，煤流呈波浪形推進(jìn)。因此大量使用了提斗、錨鏈和帶式輸送機(jī)等運(yùn)輸設(shè)備。由于入洗原煤量大，所以各設(shè)備負(fù)擔(dān)較大，尤其是浮選，只有3臺(tái)6室XPM-8型噴射式浮選機(jī)，加之盤式真空過濾機(jī)效果太差，造成浮選機(jī)負(fù)擔(dān)過重。
    究其癥結(jié)所在，主要是盤式過濾機(jī)處理量及處理效率太低，造成生產(chǎn)流水線不暢通。另外運(yùn)輸設(shè)備的無用功太多，輸送物料不均勻，無端磨損嚴(yán)重，提高了生產(chǎn)成本。
    因此對(duì)真空過濾機(jī)和帶式輸送機(jī)的工作效率問題進(jìn)行分析研究，進(jìn)而改進(jìn)（主要是加設(shè)變頻調(diào)速器對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行無級(jí)調(diào)速）。
2、設(shè)備生產(chǎn)效率低的原因
2.1  盤式真空過濾機(jī)
    該廠共有PG116-12型過濾機(jī)6臺(tái)，總過濾面積564 IT12，單位設(shè)計(jì)能力0.2~0.3 t/h。按設(shè)計(jì)能力計(jì)算，不應(yīng)出現(xiàn)處理量小的問題，而實(shí)際由于設(shè)備維護(hù)、真空泵、壓風(fēng)系統(tǒng)以及密封管路等問題影響，現(xiàn)在的生產(chǎn)能力只是設(shè)計(jì)能力的30%，按設(shè)計(jì)能力計(jì)算，過濾能力為100~151 t/h，其中30%為30~45t/h。實(shí)際上產(chǎn)生的精煤為38.5 t/h，要產(chǎn)生的精煤是現(xiàn)在生產(chǎn)能力的3倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了浮選的要求。
    造成這種情況的主要原因：
    (1)真空度太低，真空泵本身負(fù)壓低，為0.02~0.40 MPa，達(dá)不到要求的0.06 MPa;過濾機(jī)負(fù)壓更低，為0.02~0.03 MPa。
    (2)脫落率低，自然脫落率只占30%，其余需人工捅落，效率極低，而且易損壞濾布。
2.2  帶式輸送機(jī)
    該廠共有輸送帶10條，它們的共性就是運(yùn)送物料不均勻，造成生產(chǎn)不連續(xù)，不能有效利用電能，往往是電機(jī)空轉(zhuǎn)或小負(fù)荷運(yùn)行，但耗電量不變，設(shè)備磨損程度不變，提高了生產(chǎn)成本，影響了經(jīng)濟(jì)效益。
3、改進(jìn)的措施及可行性分析
3.1  盤式真空過濾機(jī)的改進(jìn)及可行性分析
    在電機(jī)與過濾機(jī)之間增設(shè)變頻調(diào)速器（用以改變過濾機(jī)圓盤的轉(zhuǎn)速），同時(shí)可去掉部分減速裝置。另外在過濾機(jī)給料側(cè)下壁加設(shè)液位控制系統(tǒng)。其可行性分析如下：
    (1)轉(zhuǎn)速效應(yīng)
    經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)速小于最佳轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，隨濾盤轉(zhuǎn)速增加，過濾機(jī)真空度上升，處理量增加，濾餅水分下降，稱其為“轉(zhuǎn)速效應(yīng)”。
    轉(zhuǎn)速效應(yīng)機(jī)理可歸納為：轉(zhuǎn)速十一過濾機(jī)過濾系統(tǒng)阻力十一真空泵抽氣速率0一真空泵真空度十一過濾機(jī)真空度十。
    經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，濾盤轉(zhuǎn)速提高，①導(dǎo)致真空泵真空度提高，過濾機(jī)真空度隨之提高。經(jīng)實(shí)驗(yàn)得知，轉(zhuǎn)速提高，真空泵抽氣速率下降，這是由于通過過濾表面的濾液流量增加，使過濾系統(tǒng)（主要指過濾機(jī)至氣水分離器段）的阻力增加所致。過濾機(jī)工作時(shí)，濾液通過過濾表面時(shí)要克服2個(gè)阻力，即介質(zhì)阻力和濾餅阻力，通常濾餅阻力比介質(zhì)阻力要大得多，并且吸漿時(shí)間越長(zhǎng)，濾餅越厚，阻力越大，當(dāng)濾餅厚度增加到一定程度后，濾液通過量急劇下降，其趨勢(shì)為0。依據(jù)上述分析，就某塊濾板而言，提高轉(zhuǎn)速，一次通過過濾區(qū)時(shí)間縮短，通過頻數(shù)增加，濾液通過量增加，使過濾液系統(tǒng)阻力增加，導(dǎo)致真空泵真空度提高，從而帶動(dòng)過濾機(jī)真空度隨之提高；②轉(zhuǎn)速提高，濾液通過量增加，真空度提高，吸漿強(qiáng)度增加，可增加處理量；③轉(zhuǎn)速提高，可降低濾餅水分。采樣做3個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)：不同轉(zhuǎn)速條件下，濾餅的堆密度隨轉(zhuǎn)速提高，而呈增加趨勢(shì)；濾餅厚度呈下降趨勢(shì)。同一轉(zhuǎn)速條件下，從干燥區(qū)開始到結(jié)束之前呈減薄趨勢(shì)。
    (2)最佳轉(zhuǎn)速
    多次試驗(yàn)表明，PG型真空過濾機(jī)有一個(gè)最佳轉(zhuǎn)速，在達(dá)到最佳轉(zhuǎn)速后，一定范圍內(nèi)繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速，過濾機(jī)真空度將繼續(xù)提高，處理量亦增加，但濾餅水分有回升趨勢(shì)，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)速提高之后，濾餅來不及完全泄水，留在板腔中，這些殘余濾液會(huì)在濾餅脫落之前浸濕濾餅，使水分回升。
    (3)變頻器的工作原理
    變頻器主要由整流濾波、主回路、控制器和故障檢測(cè)等部分組成。其中控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它產(chǎn)生脈寬調(diào)制( PWM)波形，驅(qū)動(dòng)主回路中的功率開關(guān)管，輸出正弦三相交流電，使電機(jī)以規(guī)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。整流是將交流變成直流，經(jīng)平滑濾波再經(jīng)過逆變回路，把直流變成不同頻率的交流，使電動(dòng)機(jī)獲得無級(jí)調(diào)速所需的電壓、電流和頻率。
    (4)液位控制系統(tǒng)采用壓力式過濾機(jī)液位測(cè)試系統(tǒng)：在過濾機(jī)給料側(cè)下壁上接出一小管，將該點(diǎn)液壓引出并進(jìn)行測(cè)量。
    直流穩(wěn)壓電源向電阻應(yīng)變式壓差傳感器的應(yīng)變片、測(cè)量電橋提供穩(wěn)定的電源。應(yīng)變測(cè)量橋的輸出電壓經(jīng)線性放大，然后經(jīng)恒流電路，再輸出。從而反映液位的電信號(hào)。
    (5)投資成本
    以雙鴨山選煤廠現(xiàn)用的7.5 kW的過濾機(jī)為例，加設(shè)一臺(tái)J300HFE日立變頻器需9 000元左右，而生產(chǎn)能力能增加2倍，勞動(dòng)強(qiáng)度也大大降低。
3.2  帶式輸送機(jī)的改進(jìn)及可行性分析
    帶式輸送機(jī)存在大功率、小負(fù)載、浪費(fèi)電能、磨損設(shè)備等情況。其主要原因是設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)與實(shí)際不符，設(shè)計(jì)時(shí)是按輸送帶恒速運(yùn)行、電動(dòng)機(jī)基本滿負(fù)荷運(yùn)行計(jì)算的。但實(shí)際生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)并非同時(shí)連續(xù)進(jìn)行，最理想的運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)能按運(yùn)輸量大小自動(dòng)調(diào)節(jié)輸送速度，變頻調(diào)速器有此項(xiàng)功能，它的節(jié)能原理可簡(jiǎn)述如下
    所以，當(dāng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，電機(jī)輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比。從而可以有效地利用電能，并提高生產(chǎn)效率。
    另外還需設(shè)置一臺(tái)電子輸送帶秤，它可以測(cè)定一段長(zhǎng)度輸送帶上物料的瞬間質(zhì)量及輸送帶運(yùn)行線速度，然后通過反饋元件反饋給變頻器使其調(diào)速，從而改變輸送帶轉(zhuǎn)速。其測(cè)量原理如圖1所示。
    秤量托輥安裝在秤架上，它所承受的重量通過不銹鋼拉條3傳遞給測(cè)重傳感器2。
4、選擇使用變頻器的原則
    (1)額定功率應(yīng)是電動(dòng)機(jī)額定功率的1.05~1.10倍。
    (2)設(shè)置場(chǎng)所應(yīng)無粉塵、無爆炸、無腐蝕、通風(fēng)好、容易檢修。
    (3)瞬時(shí)停電時(shí)變頻器停止工作，但復(fù)電后不能馬上開始工作，應(yīng)等電機(jī)完全停止后再工作。
5、結(jié)語
    隨著微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，以及各種高性能電子器件的出現(xiàn)，變頻調(diào)速器在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域己占有十分重要的地位，但是在選煤廠中的應(yīng)用卻很少，這種新技術(shù)及早應(yīng)用于選煤廠，尤其是傳統(tǒng)機(jī)型的設(shè)計(jì)上，不但可以節(jié)省電能，而且還能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。