何艷清

（神華天津煤炭碼頭有限責(zé)任公司，天津 塘沽 300452）

液力耦合器，廣泛應(yīng)用于煤碼頭的皮帶機和取料機上，是以液體為工作介質(zhì)的一種非剛性聯(lián)軸器，又稱液力聯(lián)軸器。液力耦合器工作原理是由泵輪和渦輪組成一個可使液體循環(huán)流動的密閉工作腔，泵輪裝在輸入軸上，渦輪裝在輸出軸上。動力機（內(nèi)燃機、電動機等）帶動輸入軸旋轉(zhuǎn)時，液體被離心式泵輪甩出。這種高速液體進入渦輪后即推動渦輪旋轉(zhuǎn)，將從泵輪獲得的能量傳遞給輸出軸。

液力耦合器有以下特點：（1）具有調(diào)速，限矩的功能，能消除沖擊和振動，過載保護性能和啟動性能好，相比應(yīng)用變頻器節(jié)約成本。（2）一般液力耦合器正常工況的轉(zhuǎn)速比在0.95以上時可獲得較高的效率。（3）可吸收工作機的沖擊和振動延長部件的使用壽命。（4）具有改善傳動品質(zhì)和節(jié)約能源的雙重功能。

1.耦合器報警裝置原理及當(dāng)前應(yīng)用出現(xiàn)的問題

耦合器工作原理是通過油液運動產(chǎn)生扭矩，是一種柔性有滑差的傳動，當(dāng)負(fù)載的阻力矩突然增加，偶合器的滑差增大，油液就會產(chǎn)生高溫和高壓。為了保護耦合器和相關(guān)聯(lián)設(shè)備的安全，必須設(shè)置保護裝置，以避免油液因高溫和高壓產(chǎn)生密封失效和爆炸。保護裝置是在偶合器外殼上安裝報警銷和易熔塞，形成兩級保護。報警銷的原理是：當(dāng)耦合器內(nèi)溫度升高，達到125℃時，報警銷的合金融化，報警銷由于離心力的作用，向外伸出，觸動機械行程開關(guān)，切斷電機電源，切斷扭矩的傳遞，保證電動機仍能繼續(xù)運行而不致于損壞。易熔塞的原理是：當(dāng)耦合器的易熔塞達到145℃時，易熔塞的合金融化噴油，耦合器停止傳遞扭矩。

斗輪取料機的耦合器也是兩級工作保護，但在實際應(yīng)用中，一級保護的可靠性是決定耦合器安全運行的關(guān)鍵，如果一級保護可靠，就能及時切斷電機電源，令電機停止工作，一旦達到二級保護溫度，耦合器內(nèi)的液體溫度、壓力驟升，如耦合器內(nèi)的油液來不及噴出，極易發(fā)生燃燒爆炸的危險，許多事故的發(fā)生就是這樣造成的。所以一級保護系統(tǒng)必須安全可靠。

取料機原國產(chǎn)耦合器，由國產(chǎn)報警銷和機械動作開關(guān)組成報警系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1

這種報警裝置工作原理如下：正常情況下擺桿與報警銷不接觸，調(diào)整距離為4mm，擺桿通過彈簧和螺栓固定，當(dāng)耦合器發(fā)生異常，耦合器油液溫度升高，在耦合器油液溫度到達125℃時，該報警銷中的易熔合金融化，報警銷的柱銷在離心力的作用下從原始狀態(tài)伸長大約8～10.5mm，從而碰撞裝置的擺桿，牽動行程開關(guān)，直接切斷電動機電源，使電動機停止運轉(zhuǎn)。此時必須將已動作過的易熔塞旋下，換上備用易熔塞。

此報警系統(tǒng)主要特點是裝置簡單實用，使用成本低，但可靠性差。在實際應(yīng)用中主要出現(xiàn)以下問題：（1）因港口煤碼頭處在鹽霧環(huán)境中，濕度大，對行程開關(guān)腐蝕嚴(yán)重，易造成失效、動作不了、短路等問題；或者報警銷全部甩出，卻沒有碰到擺桿，造成失效漏油。（2）螺栓，彈簧等部件由于長時間暴露在潮濕，鹽霧的環(huán)境中，容易銹死，導(dǎo)致報警銷伸出時不能使擺桿動作。（3）由于此耦合器在取料機前臂架斗輪驅(qū)動站處，受振動影響使擺桿發(fā)生自行動作，經(jīng)常造成誤報警。

2.電氣控制系統(tǒng)的原理及應(yīng)用

由于機械式報警系統(tǒng)有以上的缺點，所以需要對耦合器的一級報警系統(tǒng)進行改進。以電氣運行控制系統(tǒng)（EOC）作為一級報警系統(tǒng)，增加保護裝置的可靠性。EOC工作原理如圖2所示。

傳收集器是一個感應(yīng)磁性的元器件，可感應(yīng)磁性傳導(dǎo)器的經(jīng)過磁場，如果磁場高于設(shè)定值，就會向評估儀器發(fā)射一個矩形波信號，低于設(shè)定值（溫度開關(guān)點）則不發(fā)射，安裝時與磁性傳導(dǎo)器的距離為2mm為宜。根據(jù)現(xiàn)場的使用條件，它的保護類型為IP67，正常工作運行溫度在-25～67℃之間。

磁性傳導(dǎo)器有一個帶有嵌入式磁鐵系統(tǒng)的螺栓，其磁場強度根據(jù)溫度改變，溫度高磁性降低。磁場系統(tǒng)被設(shè)計成距離收集器，2mm的切斷溫度為125℃。

在收集器與評估儀器之間用兩芯導(dǎo)線連接，截面積為1.0mm2，最大長度為500m，喂入線必須單獨布線，防止干擾。

此系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)液力耦合器啟動旋轉(zhuǎn)時，傳導(dǎo)器隨著耦合器旋轉(zhuǎn)，當(dāng)耦合器低于125℃時，EOC啟動，檢測系統(tǒng)運行。每次收集器經(jīng)過傳導(dǎo)器時，都會發(fā)出一個脈沖信號，脈沖信號被傳輸給評估儀器，脈沖信號在評估儀器中與LED顯示屏預(yù)設(shè)定的脈沖數(shù)限制值進行對比，如果脈沖數(shù)大于或等于限定值，就說明耦合器處于正常工作狀態(tài)。

如果運行出現(xiàn)問題，耦合器內(nèi)部油液溫度超過激勵溫度125℃，傳導(dǎo)器就停止發(fā)射脈沖信號，傳導(dǎo)器發(fā)給評估儀器的脈沖信號就會減少，評估儀器通過和LED顯示設(shè)置的限制值脈沖數(shù)進行比較，如果所檢測的脈沖數(shù)小于限定值，耦合器屬于高溫狀態(tài)，評估儀器的輸出繼電器停止工作，同時發(fā)出信號切斷電機電源，電機停轉(zhuǎn)。

此外，評估儀器還有故障報警功能（電纜破皮或者短路），根據(jù)設(shè)置條件能在評估儀器和收集器出現(xiàn)問題時自動報警。

3.應(yīng)用效果

通過以上EOC對耦合器報警系統(tǒng)的改進。使系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高，應(yīng)用效果良好。耦合器有問題能及時報警，降低了設(shè)備的故障率，保證了整體設(shè)備的安全高效運行。

[1]周軍，海信.電氣控制及PLC[M].機械工業(yè)出版社.