洗煤厂精煤回收箱式压滤机的变频调速

关键词：箱式压滤机、变频调速
         摘要：洗煤厂普遍采用箱式压滤机回收混在水中的细粒级精煤，压滤机进料泵采用变频调速后，不仅可根据不同的料浆浓度调节进料泵的转速，还可在额定电流下起动进料泵电动机，以减少电机起动时对电网和对机械的冲击，并有一定的节能效果。

一、概述：
        原煤一般含有较高的灰分和硫分，经破碎、筛分，再经洗选加工，使混杂在煤中的矸石、煤矸共生的夹矸煤与煤炭按照其相对密度、外形及物理性状方面的差异加以分离，以降低煤的灰分，同时，降低原煤中的无机硫含量，以满足不同用户对煤炭质量的指标要求。
         混在水里的细粒级精煤需要回收，一般用箱式压滤机进行回收。箱式压滤机是一种简歇性操作的过滤设备，其结构简单、使用方便，适于分离各种不易过滤的悬浮液和固液极难分离的尾矿。箱式压滤机是借助泵或压缩空气，将固、液两相构成的矿浆在压力差的作用下，通过过滤介质(滤布)而实现固液分离的一种脱水设备。该设备由于过滤强度高、滤饼水分低、滤液质量好等特点，在石油、化工、煤炭、冶金、污水处理等工业部门广泛应用。在洗煤厂，特别适用于回收粒度细、灰分高、用一般脱水方法难于处理的浮选尾煤。箱式压滤机的使用对洗煤厂实现煤泥厂内回收，洗水闭路循环，保护环境起着重要作用。

二、箱施压滤机工作过程
1、结构：
         箱式压滤机是一种过滤设备。压滤机的型号规格虽然有些不同，但其工作原理基本相似。某煤矿洗煤厂使用XM系列箱式压滤机，XM系列压滤机是集机、电、液于一体的现代技术水平先进的固液分离设备，其构造由固定尾板、活动头板、滤板、主梁、液压缸体和滤板移动装置等几部分组成。结构示意图如图1所示，主要部件说明如下：

图1 压滤机结构示意
（1）滤板——滤板是箱式压滤机的主要部件，其作用是在压滤过程中形成滤饼并排出滤液。滤板的两侧包裹滤布，中间有了孔眼供矿浆通过之用。滤板上面有凹槽，滤液可由此排到滤板上的泄液口，泄液口与泄液管相通，泄液管从滤板的侧下部伸出。
(2)滤板移动装置——滤板移动装置的作用是移动滤板，在压滤过程开始前，需将所有滤板压紧以形成滤室；在脱水过程结束需要卸饼时相继逐个拉开滤板。
(3)活动头板、固定尾板——简称头板、尾板。头板与液压油缸体内的活塞杆连接，并通过两侧的滚轮支承在主梁上。因此头板可以在主梁上滑动。尾板固定在主梁上，尾板上有料孔，需过滤的矿浆由此给入。
(4)液压系统——液压系统用以控制滤板的压紧和松开，由电动机、油泵、油缸、活塞、油箱等组成。油泵常采用低压并联系统。高压油泵用于提高油压，低压油泵用于提高活动头板的移动速度。
2、工作过程：
        压滤机工作循环过程分为合拢压紧、入料过滤、压榨脱水、分组拉开卸料四个阶段。压滤机油缸内的活塞推动压紧板，将位于压紧板和止推板之间的滤板和滤布压紧，在滤板间形成密闭的过滤腔室。过滤时料浆在进料泵的推动下，经止推板上的进料口将料浆压入各个滤室进行过滤，在所有滤室充满矿浆后，压滤过程开始，矿浆借助给料泵给入矿浆的压力进行固液分离。料浆中的液体穿过过滤介质（滤布）经过滤板的排液沟到滤板的排液口排出，固体颗粒被截留在腔室内逐渐形成滤饼,过滤腔室充满滤饼后，经过一段时间，滤液不再流出，即完成脱水过程。此时，可停止给料，通过液压操纵系统调节器节将头板退回到原来位置，滤板移动装置将滤板相继拉开。滤饼依靠自重脱落，并由设在下部的皮带运走。滤饼全部清除后，起动合拢装置，使全部滤板合拢压紧，至此一个工作循环过程完成。
         整个工作循环过程由操作工人手动完成，也可自动完成。手动时，操作工开启液压阀门，油缸内的活塞运动将滤板和滤布压紧，再起动进料泵。进料泵是一台75kW鼠笼电机进料泵，起动方式为传统的自耦减压起动，起动完成后电动机接到380V电网上恒速运行。煤浆注入过滤腔室内，随着过滤腔室内的矿浆不断增多，压力不断上升，水份开始渗出。工作台上有数字压力表，当过滤腔室内压力上升达到某一数值时，使进料泵停泵，压滤机继续完成后面的工作过程。
         由于进料泵每一次工作循环都要进行起动和停止操作，一次工作循环的时间约为10~15分钟。用自耦减压起动进料泵，起动时电动机电流比较大，在这种频繁起动的状况下，适合于传统自耦起动方式的的自耦变压器会超过允许的温升冒烟。因此，自耦变压器是需要特制的，尽管如此，自耦变压器损坏的几率仍较高。同样的原因，频繁起动也会使电动机温升过高，加速电动机绝缘的老化，寿命减低。另外，进料泵频繁的起动和停止对电网和机械系统造成冲击。

三、压滤机进料泵变频调速
        对于压滤机进料泵频繁起动和停止的这种工况，适合于用软起动器或变频器进行控制。使用软起动器恒频限流控制方式起动，电动机起动时的转差率接近于1，起动电流较大，因此，而软起动的起动电流只能在2.5~5倍电动机额定电流的范围内选择，最小也要选择2.5倍额定电流起动。当环境温度较高时，反复的起动可能会使电动机温升超过额定值，另外，也会对电网和机械系统造成冲击。变频起动是一种改变旋转磁场和转子同步速度的方法，转差率接近于零，起动电流可限制在电动机额定电流之下，对电动机的温升基本没有影响，对电网和机械系统没有冲击。因此，进料泵采用变频起动是解决电动机温升，消除电网和机械冲击的有效方法。选用森兰SB61G+75kW变频器，考虑到变频器的安装地点离进料泵电动机较远，为减低输出谐波影响，需装输出电抗器。现场调试时，不装输出电抗器，在电动机端测量输入电压高达600V以上，说明变频器的输出谐波在变频器到电动机的输出线上激起了震荡，装上输出电抗后，平滑了输出波形，减少了输出谐波含量，抑制由于输出线分布电感和分布电容所形成的震荡回路上的震荡，电动机端的输入电压降到接近380V；再考虑到现场使用数字式压力表，为减低电源侧的电流谐波干扰，需加装交流输入电抗器。
压滤机工作时，由于料浆的浓度会有变化，进料压力可在一定范围内调节，例如0.6~0.8MPa。采用变频后，可调节变频器的输出频率使进料压力满足生产工艺要求，给现场操作带来了极大的方便。

四、结语：
         近年来，在煤炭行业使用变频器已经非常普遍，但大多用于煤矿上的风机、水泵、矿井提升机、传送带及矿井拖车上，用在洗煤压滤机上的还少见报道。分析压滤机的工作过程，使用了变频器后，可使压滤机的操作方便、运行稳定、减少故障，节省了人力和物力，提高了生产效率，另外减少了对电网和机械的冲击，并且有一定的节能效果，受到洗煤厂的欢迎。