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[导读]在铁矿的磁选工艺中,铁矿粉经过磁选机后被磁化,彼此之间相互吸引而聚集在一起,形成磁团聚。矿粉进入震动筛后,不容易被筛下。这样部分矿浆又返回到球磨机,使生产效率大

在铁矿的磁选工艺中,铁矿粉经过磁选机后被磁化,彼此之间相互吸引而聚集在一起,形成磁团聚。矿粉进入震动筛后,不容易被筛下。这样部分矿浆又返回到球磨机,使生产效率大大降低。带磁性的矿浆不仅容易糊筛子,严重时会在分级机上形成很厚的铁粉,影响铁粉的分级和输送。

为了解决上述问题,人们经过了大量的研究和试验,得出结论:让矿浆经过频率几百赫兹以上的衰减的正弦波磁场,即可将铁粉中的磁性退掉。目前,许多磁选厂使用了脱磁器,为了便于用户在实际中对脱磁器维护、维修,本文将从信号波形的角度,详细介绍脱磁器的控制电路原理和设计过程。

脱磁器原理

当被磁化的铁粉通过衰减的正弦波磁场时,能够达到有效的退磁效果。退磁效果与正弦波的频率有关,当频率大于800Hz时,退磁效果明显变好。退磁效果还与磁场强度有关,通常磁场强度大于矫顽磁力的5倍即可。为了达到上述性能指标,目前普遍采用的电路形式如图1所示,工作原理如下:当可控硅SCR2导通时,电感L1、电容C1构成一个并联谐振回路,如果初始状态电容C1两端有电压,则震荡电路会产生衰减的正弦波震荡,波形如图2所示。这样就在线圈内形成了与之同样的磁场。该正弦波应该从最高的幅度逐渐衰减到0,才能保证更好的脱磁效果。

图1 脱磁器原理图

图2 衰减正弦磁场波形

控制单元设计
图1中的电容、电感决定了震荡频率f0,电容容量和回路中的损耗决定了衰减的时间。当电容C1=150μf,电感L1=200μh时,理论的震荡频率是914Hz,由于实际电路中存在误差,实测值约800Hz,衰减的时间超过20ms。

控制原理是:首先通过380V交流电给C1充电,正半周SCR1导通,完成充电过程,负半周SCR1自动截止,C1电压一直保持到下一个正半周期信号到来。此时开通SCR2,使C1、L1形成回路,产生自由震荡并完成放电。如此反复循环,即达到了理想的磁场波形。

为此控制单元给SCR1和SCR2施加的控制信号的仿真波形如图3所示,其中还包含有交流电输入信号和震荡输出信号,从上到下的波形依次为输入的交流电信号、SCR1的控制信号、SCR2的控制信号、震荡线圈信号的波形。

图3 信号波形

各信号波形的时序:在交流电正半周的过0点触发SCR1,用于C1的充电;在下个周期正半周的过0点触发SCR2,用于形成并联谐振回路。SCR2的触发信号不能用窄脉冲信号,而是采用电平触发方式,这样,当电感电压超过电容电压时,尽管SCR2自动截止,但是在下一次电容给电感充电时,控制端满足导通的条件,SCR2仍然能导通,进行连续充放电。

由于整个震荡衰减过程需要20ms以上的时间,所以SCR2控制信号的高电平时间应该大于20ms,超过了交流电周期(20ms),因此将SCR2的控制信号导通时间预留2个交流电周期(40ms),这样就有足够的时间完成震荡衰减过程。可见,完成一次对C1充电和震荡衰减的全过程,总共需要3个周期(60ms)。通常脱磁线圈的长度大于50cm,如果矿浆的流速约1.5~3m/s,则通过脱磁线圈的时间是160~330ms,所以铁粉能有2~5次被衰减的磁场退磁。

图4 控制电路原理

1 硬件电路

控制单元电路由核心器件stc12c4052ad单片机和外围器件构成,原理和功能如下。

stc12c4052ad单片机自带A/D转换器,具有高速、高可靠性,强抗静电(过4kV快速脉冲干扰),强抗干扰,宽电压,不怕电源抖动等特点。它完成同步信号检测(P3.2口,int0中断输入端)、控制信号输出(P3.4、P3.5)、输出强度调整(P1.1)和工作状态指示等功能;整流桥Z1、三端稳压块u2等构成稳压电源,为整个控制电路提供电源;r1、r2、Q2等完成交流同步信号的输入,其中,r1、C7、r2、C8滤除高频脉冲的干扰,同步信号输入到单片机的int0端;整流桥z2、z3、Q3、Q4等构成独立的电源,分别驱动可控硅SCR1、SCR2;光耦G1、G2将低压控制电路与高压驱动电路隔离,既保证了控制芯片和人身安全,同时具有抗干扰作用;三极管Q1及周围电路,用于上电延时。上电时,C14不能突变,所以Q1处于截止状态,Q3、Q4都不能导通,在单片机初始化完成后,P3.4、P3.5处于正常状态时,Q1进入导通状态,避免了SCR1和SCR2同时导通。

2 控制流程

图5是主程序流程图。由于电路中的可控硅触发时间要求严格,所以,程序中分别使用了定时器T0作为SCR1充电的触发定时信号,定时器T1作为SCR2放电时间的定时信号。

图5 主程序流程

结论

综上所述,脱磁器的输出波形是影响脱磁效果的关键因素,波形的参数包括频率、幅度、完整的衰减过程。这也是用户在选择脱磁器时和使用、维护、维修时更应该关心的问题。

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