1、前言
    雙鴨山選煤廠始建于1956年，當時設計能力為150萬t，現己擴建為年產精煤230萬t。由于該廠生產線呈明顯的折線型，煤流呈波浪形推進。因此大量使用了提斗、錨鏈和帶式輸送機等運輸設備。由于入洗原煤量大，所以各設備負擔較大，尤其是浮選，只有3臺6室XPM-8型噴射式浮選機，加之盤式真空過濾機效果太差，造成浮選機負擔過重。
    究其癥結所在，主要是盤式過濾機處理量及處理效率太低，造成生產流水線不暢通。另外運輸設備的無用功太多，輸送物料不均勻，無端磨損嚴重，提高了生產成本。
    因此對真空過濾機和帶式輸送機的工作效率問題進行分析研究，進而改進（主要是加設變頻調速器對電動機轉速進行無級調速）。
2、設備生產效率低的原因
2.1  盤式真空過濾機
    該廠共有PG116-12型過濾機6臺，總過濾面積564 IT12，單位設計能力0.2~0.3 t/h。按設計能力計算，不應出現處理量小的問題，而實際由于設備維護、真空泵、壓風系統以及密封管路等問題影響，現在的生產能力只是設計能力的30%，按設計能力計算，過濾能力為100~151 t/h，其中30%為30~45t/h。實際上產生的精煤為38.5 t/h，要產生的精煤是現在生產能力的3倍，遠遠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，真空泵本身負壓低，為0.02~0.40 MPa，達不到要求的0.06 MPa;過濾機負壓更低，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
    該廠共有輸送帶10條，它們的共性就是運送物料不均勻，造成生產不連續(xù)，不能有效利用電能，往往是電機空轉或小負荷運行，但耗電量不變，設備磨損程度不變，提高了生產成本，影響了經濟效益。
3、改進的措施及可行性分析
3.1  盤式真空過濾機的改進及可行性分析
    在電機與過濾機之間增設變頻調速器（用以改變過濾機圓盤的轉速），同時可去掉部分減速裝置。另外在過濾機給料側下壁加設液位控制系統。其可行性分析如下：
    (1)轉速效應
    經研究發(fā)現，在轉速小于最佳轉速范圍內，隨濾盤轉速增加，過濾機真空度上升，處理量增加，濾餅水分下降，稱其為“轉速效應”。
    轉速效應機理可歸納為：轉速十一過濾機過濾系統阻力十一真空泵抽氣速率0一真空泵真空度十一過濾機真空度十。
    經現場觀察發(fā)現，濾盤轉速提高，①導致真空泵真空度提高，過濾機真空度隨之提高。經實驗得知，轉速提高，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（主要指過濾機至氣水分離器段）的阻力增加所致。過濾機工作時，濾液通過過濾表面時要克服2個阻力，即介質阻力和濾餅阻力，通常濾餅阻力比介質阻力要大得多，并且吸漿時間越長，濾餅越厚，阻力越大，當濾餅厚度增加到一定程度后，濾液通過量急劇下降，其趨勢為0。依據上述分析，就某塊濾板而言，提高轉速，一次通過過濾區(qū)時間縮短，通過頻數增加，濾液通過量增加，使過濾液系統阻力增加，導致真空泵真空度提高，從而帶動過濾機真空度隨之提高；②轉速提高，濾液通過量增加，真空度提高，吸漿強度增加，可增加處理量；③轉速提高，可降低濾餅水分。采樣做3個檢測項目發(fā)現：不同轉速條件下，濾餅的堆密度隨轉速提高，而呈增加趨勢；濾餅厚度呈下降趨勢。同一轉速條件下，從干燥區(qū)開始到結束之前呈減薄趨勢。
    (2)最佳轉速
    多次試驗表明，PG型真空過濾機有一個最佳轉速，在達到最佳轉速后，一定范圍內繼續(xù)提高轉速，過濾機真空度將繼續(xù)提高，處理量亦增加，但濾餅水分有回升趨勢，這是因為轉速提高之后，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、控制器和故障檢測等部分組成。其中控制器是整個系統的核心，它產生脈寬調制( PWM)波形，驅動主回路中的功率開關管，輸出正弦三相交流電，使電機以規(guī)定轉速運行。整流是將交流變成直流，經平滑濾波再經過逆變回路，把直流變成不同頻率的交流，使電動機獲得無級調速所需的電壓、電流和頻率。
    (4)液位控制系統采用壓力式過濾機液位測試系統：在過濾機給料側下壁上接出一小管，將該點液壓引出并進行測量。
    直流穩(wěn)壓電源向電阻應變式壓差傳感器的應變片、測量電橋提供穩(wěn)定的電源。應變測量橋的輸出電壓經線性放大，然后經恒流電路，再輸出。從而反映液位的電信號。
    (5)投資成本
    以雙鴨山選煤廠現用的7.5 kW的過濾機為例，加設一臺J300HFE日立變頻器需9 000元左右，而生產能力能增加2倍，勞動強度也大大降低。
3.2  帶式輸送機的改進及可行性分析
    帶式輸送機存在大功率、小負載、浪費電能、磨損設備等情況。其主要原因是設計的理想狀態(tài)與實際不符，設計時是按輸送帶恒速運行、電動機基本滿負荷運行計算的。但實際生產中，由于生產的各個環(huán)節(jié)并非同時連續(xù)進行，最理想的運輸設備應能按運輸量大小自動調節(jié)輸送速度，變頻調速器有此項功能，它的節(jié)能原理可簡述如下
    所以，當恒轉矩負載時，電機輸出功率與轉速成正比。從而可以有效地利用電能，并提高生產效率。
    另外還需設置一臺電子輸送帶秤，它可以測定一段長度輸送帶上物料的瞬間質量及輸送帶運行線速度，然后通過反饋元件反饋給變頻器使其調速，從而改變輸送帶轉速。其測量原理如圖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傳遞給測重傳感器2。
4、選擇使用變頻器的原則
    (1)額定功率應是電動機額定功率的1.05~1.10倍。
    (2)設置場所應無粉塵、無爆炸、無腐蝕、通風好、容易檢修。
    (3)瞬時停電時變頻器停止工作，但復電后不能馬上開始工作，應等電機完全停止后再工作。
5、結語
    隨著微電子技術和自動控制技術的迅速發(fā)展，以及各種高性能電子器件的出現，變頻調速器在電氣傳動領域己占有十分重要的地位，但是在選煤廠中的應用卻很少，這種新技術及早應用于選煤廠，尤其是傳統機型的設計上，不但可以節(jié)省電能，而且還能減輕勞動強度，從而提高勞動生產率和經濟效益。