一种电磁浆料磁选机用磁脉动卸矿电路的制作方法

1.本实用新型涉及整流电源装置技术领域，具体涉及一种电磁浆料磁选机用磁脉动卸矿电路。


背景技术：

2.电磁浆料磁选机是一种应用于矿物加工行业利用电磁力对非金属矿物中的弱磁性杂质进行有效提纯的装置，主要由磁系总成、多组并联的电磁线圈、整流电源系统、水循环冷却装置等组成，其电磁线圈的工作电源是直流间断电源。直流间断电源是在整流电源闭环控制方法下产生的占空比、幅值可调的直流电源。当电磁线圈流入占空比、幅值可调的直流电流时，会产生占空比、幅值可调的直流磁场。当直流磁场存在时，带有弱磁性杂质的非金属矿物经过电磁浆料磁选机的腔体，弱磁性杂质会吸附在磁介质中，高纯度非金属矿物流出腔体得以提纯。当直流磁场消失时，带有弱磁性杂质的非金属矿物停止进入电磁浆料磁选机腔体，利用高压水可以将腔体内部的弱磁性杂质冲出，形成一个工作循环。电磁浆料磁选机按照上述工作循环周期式运转。
3.传统的电磁浆料磁选机用的直流间断电源是由变压器、三相交流断路器、三相交流接触器、三相整流桥、续流二极管、板式电阻、阻容保护电路等组成。当整流桥工作时，电网电源先经三相交流断路器接通后流入三相交流接触器，由三相交流接触器闭合后进入三相整流桥，由三相整流桥整流得到直流电源，直流电源作用于电磁线圈后产生稳定的直流磁场。当三相整流桥停止工作时，电磁线圈内存储的电能通过续流二极管串联板式电阻形成回路，通过电磁线圈自身电阻发热和有源逆变的方式实现快速放电退磁，以待高压水将腔体内部的弱磁性杂质清洗干净。由于电磁浆料磁选机内部介质网片数量多、网孔密、腔体布料不匀且存在设备现场外围管路布局不合理等因素，存在介质网冲洗不彻底、人工维护周期短的问题,所以运行半月就要把介质网片拆卸出来人工清理，否则会影响电磁浆料磁选机工作效率和除杂效果。
4.针对上述介质网冲洗不彻底、人工维护周期短的现状，为解决介质网冲洗不彻底、人工维护周期短的问题，确保电磁浆料磁选机平稳运行，提高电磁浆料磁选机的工作效率，现有技术通常采用如下方法处理：
5.一、更换大流量的冲洗水泵和/或增加冲洗水泵的数量。这种方法虽然能够增大电磁浆料磁选机的卸矿压力和卸矿流量，但介质网片死角处的尾矿得不到清理，且会加速死角处尾矿的囤积量，久而久之，介质网能够吸附的弱磁性矿物会减少，最终影响精矿品位；腔体内冲洗水压力增大，会加速介质网的机械磨损，影响设备的使用寿命；水泵数量增多，会增加控制系统装机功率，提高生产成本。
6.二、在上磁极加装液压升降装置，当磁选开始工作时，整流电源启动，此时控制液压缸将上磁极头降到下限位，内部介质网处于“压紧”状态，带有弱磁性杂质的非金属矿物开始进入电磁浆料磁选机腔体；磁选时间到时，整流电源停止，此时控制液压缸将上磁极头升到上限位，内部介质网处于“蓬松”状态，控制高压水泵将尾矿冲出。这种方法虽然能够改
善电磁浆料磁选机中介质网片冲洗不彻底的问题，但频繁的升降上磁极头，会加速密封膜机械磨损，引发漏矿现象；且升降上磁极速度慢，影响设备的工作效率，造成“等待浪费”，增加了生产成本。
7.三、更换大孔径的介质网片并加装压缩空气阀门。这种方法虽然能够加长电磁浆料磁选机中介质网片的人工维护周期，但是网孔加大会降低介质表面的感应场强，增加了细粒度矿物的磁选难度，一些对磁场强度敏感的矿物得不到提纯，会降低精矿品位。
8.现有电磁浆料磁选机用卸矿方式大都通过改进机械部件来改善导磁介质网片的冲洗效果，受设备现场管路布局等因素影响，既要解决介质网冲洗不彻底、延长介质网片人工维护周期，又要适应复杂的现场布局环境。采用现有技术和方法，不能使介质网片能够彻底冲洗干净，反而因部件的机械磨损，引发二次故障，直接关系到设备的分选效率，严重时会导致电磁浆料磁选机不能正常工作。


技术实现要素：

9.对于现有技术中所存在的问题，本实用新型提供的一种电磁浆料磁选机用磁脉动卸矿电路，可以在电磁线圈退磁卸矿时，给电磁线圈注入周期性的脉动电流，在脉动电流作用下产生周期性的脉动磁场，脉动磁场作用于介质网片可以使介质网片成波浪状“摆动”，此时，高压水可以将吸附在介质网上的尾矿充分穿透，不留“死角”，提高了电磁浆料磁选机的工作效率，延长了介质网片的人工维护周期，同时也可以使磁选精矿品位得到提升。
10.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
11.一种电磁浆料磁选机用磁脉动卸矿电路，包括依次耦合的三相交流电源、三相变压器、交流电抗器、第一三相整流桥组、分流器、电磁线圈和第二三相整流桥组；所述交流电抗器耦合有电力电容器，所述电力电容器与所述第二三相整流桥组耦合；所述分流器耦合有分流器信号调理电路，所述分流器信号调理电路耦合有pid控制器，所述pid控制器分别与所述第一三相整流桥组和所述第二三相整流桥组耦合；所述pid控制器分别与所述第一三相整流桥组和所述第二三相整流桥组之间均耦合有可控硅触发模块；所述三相交流电源的每一相电路均耦合有电压零点信号采样电路，所述电压零点信号采样电路与所述可控硅触发模块耦合。
12.作为一种优选的技术方案，所述分流器信号调理电路包括与所述分流器的正极耦合的放大器，所述放大器耦合有电流输出芯片，所述电流输出芯片与所述pid控制器耦合。
13.作为一种优选的技术方案，所述第一三相整流桥组和所述第二三相整流桥组均并联有阻容保护电路。
14.作为一种优选的技术方案，所述阻容保护电路包括串联的电阻和电容。
15.作为一种优选的技术方案，所述第一三相整流桥组和所述第二三相整流桥组均设为可控硅整流器。
16.作为一种优选的技术方案，所述电压零点信号采样电路包括依次耦合的交流变压器和光耦合器，所述交流变压器与所述三相交流电源的一相电路耦合，所述光耦合器与所述可控硅触发模块耦合。
17.本实用新型的有益效果表现在：
18.本实用新型可以在电磁线圈退磁卸矿时，给电磁线圈注入周期性的脉动电流，在
脉动电流作用下产生周期性的脉动磁场，脉动磁场作用于介质网片可以使介质网片成波浪状“摆动”，此时，高压水可以将吸附在介质网上的尾矿充分穿透，不留“死角”，提高了电磁浆料磁选机的工作效率，延长了介质网片的人工维护周期，同时也可以使磁选精矿品位得到提升。
附图说明
19.图1为电磁浆料机磁选机的主电路拓扑结构图；
20.图2为图1中分流器信号调理电路的拓扑结构图；
21.图3为图1的系统控制结构图；
22.图4为电压零点信号采样电路的拓扑结构图；
23.图5为本实用新型工作时脉冲角度与拟合磁场曲线示意图。
具体实施方式
24.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
25.请参照图1
‑
图5，为本实用新型一种电磁浆料磁选机用磁脉动卸矿电路的一种实施例，包括依次耦合的三相交流电源(u、v、w)、三相变压器(t1)、交流电抗器(l1、l2、l3)、第一三相整流桥组(vt1、vt2、vt3)、分流器(fl)、电磁线圈(z1)和第二三相整流桥组(vt4、vt5、vt6)；交流电抗器(l1、l2、l3)耦合有电力电容器(c1)，电力电容器(c1)与第二三相整流桥组(vt4、vt5、vt6)耦合；分流器(fl)耦合有分流器信号调理电路，分流器信号调理电路耦合有pid控制器，pid控制器分别与第一三相整流桥组(vt1、vt2、vt3)和第二三相整流桥组(vt4、vt5、vt6)耦合；pid控制器分别与第一三相整流桥组(vt1、vt2、vt3)和第二三相整流桥组(vt4、vt5、vt6)之间均耦合有可控硅触发模块；三相交流电源(u、v、w)的每一相电路均耦合有电压零点信号采样电路，电压零点信号采样电路与可控硅触发模块耦合，电压零点信号采样电路依次耦合的交流变压器(t2)和光耦合器，交流变压器与三相交流电源(u、v、w)的一相电路耦合，光耦合器与可控硅触发模块耦合，电压零点信号采样电路设为三个，可以分别记录三相交流电源(u、v、w)每一相电路的相电压过零信号。
26.如图1
‑
图3所示，三相交流电源(u、v、w)经过三相变压器(t1)将交流电输送到交流电抗器(l1、l2、l3)，经过交流电抗器(l1、l2、l3)滤除交流电中的高次谐波，交流电经过第一三相整流桥组(vt1、vt2、vt3)整流为直流电，直流电能经过分流器(fl)给电磁线圈(z1)供电，使电磁浆料磁选机生成稳定的磁场，以分选杂质；其中，在给电磁线圈(z1)加电充磁时，电力电容器(c1)用于整流的无功功率补偿进而提高功率因素；当电磁线圈(z1)放电时，会产生反电动势，电磁线圈(z1)的内部能量从电磁线圈(z1)负极经第二三相整流桥组(vt4、vt5、vt6)有源逆变到电力电容器(c1)内，采用有源逆变放电退磁的方法节省了退磁时间，提高了设备的工作效率，将电磁线圈(z1)内部的电能有效回收，同时，电磁线圈(z1)的内部能量逆变到电力电容器(c1)内，可以为下一次的加电充磁过程“蓄能”，更加减少了第一三相整流桥组(vt1、vt2、vt3)工作时的电冲击电流。
27.需要说明的，如图1和图3所示，第一三相整流桥组(vt1、vt2、vt3)和第二三相整流桥组(vt4、vt5、vt6)均设为可控硅整流器，可控硅整流器具有控制极，pid控制器通过可控硅触发模块以发送触发信号的方式控制可控硅整流器的控制极，即可有效的控制可控硅整
流器的通断。
28.在本实施例中，如图2所示，分流器信号调理电路包括与分流器的正极耦合的放大器，放大器耦合有电流输出芯片，电流输出芯片与pid控制器耦合；在实际使用中，当有电流经过分流器(fl)时，分流器(fl)随电流值的大小会产生0
‑
75mv直流信号，0
‑
75mv直流信号经放大器和电流输出芯片后转化为线性4
‑
20ma电流信号，该4
‑
20ma电流信号输入pid控制器的模拟量通道中；具体的，电流输出芯片的型号可以为xtr111。
29.在本实施例中，如图1和图3所示，第一三相整流桥组(vt1、vt2、vt3)和第二三相整流桥组(vt4、vt5、vt6)均并联有阻容保护电路，具体的，阻容保护电路包括分别串联的电阻(r1、r2、r3、r4、r5、r6)和电容(c2、c3、c4、c5、c6、c7)；可控硅整流器与阻容保护电路一一对应，阻容保护电路可以有效的防止可控硅整流器在接通、关断瞬间被过压击穿。
30.在本实施例中，如图3所示，pid控制器读取4
‑
20ma的电流信号和用户设定的电流数值纳入pid运算。当电磁线圈(z1)需要加电充磁时，电流信号与可控硅触发模块的脉冲发送角度之间是线性反比例关系，具体的，当电流信号为20ma时，可控硅触发模块的脉冲发送角度为0
°
；给电流信号为4ma时，可控硅触发模块的脉冲发送角度为180
°
，此时，pid控制器根据用户设定的电流数值仅输出12
‑
20ma的电流信号给可控硅触发模块，使可控硅触发模块的脉冲工作在整流区(0
‑
90
°
)内，使实际电流值快速的跟随用户设定的电流数值，在电流的上升过程中，如果实际电流值高于pid控制器的上限值时，pid控制器通过减少p值、增加i值的方式可以保证电磁线圈(z1)在加电充磁时或电网情况发生变化时，流经电磁线圈(z1)的实际电流不会超过设定电流上限值，既能在需要对电磁线圈(z1)加磁的时候快速精准加磁，又能应对复杂的电网情况。当电磁线圈(z1)放电退磁时，pid控制器输出4
‑
12ma的电流信号给可控硅触发模块，使可控硅触发模块的脉冲工作在有源逆变区(90
‑
180
°
)内。
31.在本实施例中，如图3
‑
图5所示，电压零点信号采样电路将记录的三相交流电源(u、v、w)的每一相电路的相电压过零信号发送至可控硅触发模块，在pid控制器的控制下，可控硅触发模块通过三相交流电源(u、v、w)的每一相电路上的可控硅整流器控制脉冲发送角度，具体的，从u相第一个过零点开始输出角度为89度的脉冲信号，从v相第一个过零点开始输出角度为88度的脉冲信号，从w相第一个过零点开始输出角度为87度的脉冲信号，下一个u相过零点依次降低触发脉冲角度，依次类推，直到脉冲角度减少到40度后，从下一个过零点再依次增大三相交流电源(u、v、w)的每一相电路上的脉冲角度，直到角度增加到89度时，可控硅触发模块停止脉冲输出，脉动磁场停顿8秒，卸矿阶段的一个脉动磁场周期结束，开始下一个循环周期，可控硅触发模块再从三相交流电源(u、v、w)的u相第一个过零点开始输出角度为89度的脉冲信号，依次重复执行磁脉动周期，直到卸矿时间结束。本实用新型可以在电磁线圈退磁卸矿时，给电磁线圈注入周期性的脉动电流，在脉动电流作用下产生周期性的脉动磁场，脉动磁场作用于介质网片可以使介质网片成波浪状“摆动”，此时，高压水可以将吸附在介质网上的尾矿充分穿透，不留“死角”，提高了电磁浆料磁选机的工作效率，延长了介质网片的人工维护周期，同时也可以使磁选精矿品位得到提升。
32.需要说明的，电磁浆料磁选机在正常运行时，其腔体内的磁场强度通常在5w高斯(gs)左右，才可以使介质网片具有可以吸附磁性杂质的强磁性；在卸矿阶段，脉动电流产生周期性的脉动磁场的最高磁场强度仅需达到5000高斯(gs)，即可使介质网片波浪状“摆动”，此时，介质网片在脉动磁场作用下产生的磁性不足以再将磁性杂质吸附，并且，两个磁
脉动周期之间会有8秒的停顿，因此，不会影响高压水将磁性杂质从介质网片上冲洗下来。
33.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。