我国一些铁矿选矿广试用了脱磁技术

我国一些铁矿选矿广试用了脱磁技术内容摘要：

(213) 钒钛磁铁矿脱磁器的硬件设计 10 式中2)( CLmm XXR UI  （ kL LX  、 CXc 1 ） 经过对电路的分析计算已经知道充电回路的电压、电流值。 在选择可控硅型号时以这些量为基准。 可控硅的选择主要依据其承受的反向电压及通过它的电流。 在充电回路中可控硅承受的反向最大电压应为电源电压的峰值，为了在电源电压波动以及出现瞬时过电压时不致损坏可控硅，可控硅的额定电压应有两倍的裕度 [19]，因此可控硅的额定电压为 ： U 额 = 22 Up= 22 *380=1074（伏） 根据市场情况选用额定电压为 1600 伏的可控硅。 通过充电回路可控硅的电流如式 (212)，求出电流的最大值比较困难，但可以求出其范围 ： 220s in||||mk Vmm ILUIi   而  2CLmm XXR UI  在充电回路中 R=2 欧，电抗 选用 电感为 ，其感抗 Xl=欧， 由于 选用 的电容为 298μF 三相电力电 解电 容，这种电容内部为 Y 型连接，任意两个接线端的电容容量实际为 298uF2/3，其容抗 Xc=16 欧。 则 AIm  ALCULU kmkm  即通过充电回路可控硅的最大电流不超过 65A。 对于式 (213)，其中 mk IL 相对于其它各项的峰值可以忽略 ，则 mmkmk UCULIL   = 则式 (213)可写成 tUtUtUU mvmvmc 00 s i o ss i n)s i n (   根据上式当 ：   t2/ 0 时，充电回路可控硅必将承受反向电压而被迫关断，于是在充电过程中通过该可控硅的正向平均电流为 ： 00 101 dti/21 avi 钒钛磁铁矿脱磁器的硬件设计 11  00 0000 )c oss i ns i nc os(2    dttItLUtI mkvmm 000 2s i s i 2  v 令 1sin v ，则 avi 实际上，预先设置每次充放电的时间为最高为 ，相当于电源电压周期的2 倍。 这样通过充电回路可控硅的最大平均电流 为： i2i 01   平平实 综合考虑通过该可控硅电流的峰值 65A，充电的平均电流 ，实际通过的平均电流 ，及承受的反向电压 1074V，选用 KP50/1600 型的可控硅。 该可控硅允许通过的电流平均值为 [20] AAK II fT avd  （电流为正弦时 kf=） 放电回路 放电回路的放电电流将决定磁系产生磁场的 大小，电容 C、电感 L 及 线路 电阻R 将决定磁场变化的形式。 放电回路含有两个储能元件，即一个电容和一个电感线圈，它们构成了一个典型的 RLC 二阶系统电路。 在充电回路的可控硅导通后，电容被充电，假定充电周期结束时，电容两端的电压达到一定值 U0。 然后放电回路的可控硅被触发导通，电容通过电感线圈放电产生脉冲 振动 磁场 ， 放电回路的可控硅导通后电流为 i2。 电路结构 如图 26 所示 [29]。 L 1C 1 图 26 放电回路原理图 根据克希荷夫电压定律可得 式 ： ur+uluc=0 (214) 钒钛磁铁矿脱磁器的硬件设计 12 式中 ur、 ul、 uc分别为电阻、电感、电容两端的电压。 因为电流dtduCi c2 ，则 ur=Ri2=dtduRC c (215) ul=L2c22 dtudLCdtdi  (216) 由式 (214)、 (215)、 (216)得 式 (217)。 0udtduRCdt udLC cc2 c2  (217) 式 (217)就是以 uc 为未知量的 RLC 串联电路放电过程的微分方程，该方程为一个常系数二阶线性微分方程。 假定 ptc Aeu  ，则将其代入式 (217)得微分方程的特征解为 LCp2+RCp+1=0 (218) 其特征根为 p=LC12LR2LR2 ，所以 微分方程的通解 电容电压 uc、电流 i2 如下： tPtpc eAeAu 21 21  (219) )(21 12112 tptpc eApeApCdtduCi  (220) 其中LCLRLRp 12221 ，LCLRLRp 12222  电路的初始条件为 ： 0cc U)0(u)0(u   0)0(i2  代入式 (219)、 (220)得 A1+A2=U0 p1A1+p2A2=0 由此得 12021 pp UpA  12012 pp UpA  电容两端的电压 uc为 钒钛磁铁矿脱磁器的硬件设计 13 )epep(pp Uu tP1tP212 0c 21  (221) 电路中的电流 i2 为 ： )()()( 2121 12 02112 02 tptptptp eeppL Ueepppp UCi  (222) 电感两端的电压为 ： )(21 211202 tPtPl epeppp UdtdiLu  (223) 从式 (221)， (222)， (223)可以看出，电容及电感两端的电压以及电路中的电流即磁场的变化形式取决于 p p2，即 22LR与LC1两相的差值。 此时存在三种情况： ① 当 22LRLC1时为非振荡放电过程； ② 当 22LR=LC1时为临界阻尼； ③ 当22LRLC1时为振荡放电过程。 三种情况的放电波形如图 所示 图 27 三种脉冲放电电流波形 当脉冲放电电流通过充磁螺线管 磁体 时，在其内部产生脉冲磁场，一般而言，当脉冲磁场峰值达到螺线管内被充磁介质内秉矫顽力 Hj的 3～ 5 倍时，被充磁介质就可饱和磁化，留有剩磁，这种充磁方法即称为脉冲充磁。 在第一种情况下，消耗于电路电阻上的能量将较大，而且电流幅值最小，即产生的脉冲磁场最小，这不是设计所希望的。 电容的电能在每一次放电时应尽可能地转化成磁能，并且要保证周期较短。 从波形图中可以看出，在第三种情况下，电路的放电电流最大，时间最短。 通过可控硅的特殊触发机制可以在电路中形成正反，幅值大小交替的 三次 脉冲振荡磁场 对磁性介质磁化。 由于磁场频率低，管道中介质的流动性 促使介质 与磁场的方向具有随机性，因此不会对冲磁介质产生脱磁现象，这符合设计的初衷，通过实际运行设备也验证了这种设想。 当 22LRLC1时特征根 p1 和 p2 是一对共轭复数 时， 令 LR2 ， 221 21  LRLC 钒钛磁铁矿脱磁器的硬件设计 14 则 1212 12  jLCLR  于是有 11  jP  ， 12  jP  设 21201   ， 1arctan代入式 (221)得    2 )()(1010 11 j eeeUU tjtjtc  (224) 因为2sin 11 j eet tjtj   ，2c os 11 j eet tjtj   所以 )s in(1101     teUu tmc (225) teLUmdtdUCi tc 112 s in   (226) 根据式 (225)、 (226)可以看出 uc 和 i2 都是振幅逐渐衰减的正弦函数，振幅衰减的快慢取决于 σ， σ 称为衰减函数， σ 值越大衰减越快。 放电电流过零点为 kt1 ，则首次过零点为 3ms， 总放电时间为 9ms。 两次振动放电时间小于放电时间 20ms，所以电容、放电电感参数符合设计要求。 放电回路中可可控硅承受的反向电压仍为电源电压的峰值，同样选择的可控硅的额定电压应为 1600V。 通过该可控硅的电流峰值 为 12102   eLUi mm (227) 当电容充满电压 380V时 380*2   ei m (A) （有关 ω σ、 L 的值 见上节 ） 每次充放电的时间为 40ms，充电与放电的时间各为 20ms。 这样在一次放电过程中通过放电回路可控硅的电流波形为半波正弦函数，如图 28 所示。 钒钛磁铁矿脱磁器的硬件设计 15 图 28 通过放电回路可控硅的电流波形图 放电过程中通过可控硅的电流平均值为 dtti tav   11 02 s i 1LU   (228) 当充满电压时，通过分步积分可得 i2av=，则在一 个通电周期内通过该可控硅的电流平均值为。 根据电流峰值 ，放电电流平均。