侯兆海江蘇金恒信息科技有限公司，江蘇南京　210035

防打滑技術(shù)在單輥破碎機(jī)的應(yīng)用

侯兆海
江蘇金恒信息科技有限公司，江蘇南京210035

單輥破碎機(jī)是燒結(jié)生產(chǎn)線上的重要設(shè)備，在正常生產(chǎn)時(shí)一般是不允許停機(jī)的。在可能發(fā)生卡死堵轉(zhuǎn)等非正常情況下，過大的沖擊容易造成機(jī)械設(shè)備損壞，給安全穩(wěn)定生產(chǎn)帶來很大的隱患。因此，能夠有效識(shí)別并及時(shí)采取措施進(jìn)行處理尤為重要。本文介紹了兩種防打滑裝置在南鋼2×220m2燒結(jié)單輥破碎機(jī)的應(yīng)用情況，給出了控制電路并分析了防打滑原理。應(yīng)用實(shí)踐表明，防打滑裝置在一定程度上保護(hù)了設(shè)備無損化運(yùn)行，減少了機(jī)械設(shè)備的故障，為正常生產(chǎn)和節(jié)約成本作出了保障。

單輥破碎機(jī)；防打滑；控制；分析

南鋼第二煉鐵廠2×220m2燒結(jié)工程共有兩臺(tái)Φ2000mm×3720mm水冷軸式單輥破碎機(jī)，安裝在燒結(jié)機(jī)的尾部，用來破碎經(jīng)燒結(jié)后從燒結(jié)臺(tái)車上卸下來的熱燒結(jié)餅。破碎機(jī)由傳動(dòng)裝置、輥軸（齒輥）裝置、輥軸給排水冷卻裝置、輥軸軸承座支架、移動(dòng)臺(tái)車及卷?yè)P(yáng)裝置、篦板等組成。驅(qū)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速裝置帶動(dòng)輥軸旋轉(zhuǎn)。安裝有篦板的移動(dòng)臺(tái)車水平擱置在輥軸下面，熱燒結(jié)餅從燒結(jié)機(jī)尾部卸到篦板上。輥軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，借助破碎齒的剪切和擠壓作用將熱燒結(jié)餅破碎。經(jīng)破碎后的熱燒結(jié)礦塊度小于150mm，從破碎機(jī)下溜槽進(jìn)入環(huán)冷機(jī)。

當(dāng)破碎機(jī)工作時(shí)，可能有時(shí)會(huì)有異物或大塊礦料進(jìn)入破碎機(jī)，使破碎機(jī)過負(fù)荷，甚至發(fā)生卡死堵轉(zhuǎn)等情況，這時(shí)若不及時(shí)停機(jī)，可能會(huì)造成設(shè)備損傷或毀壞，給安全穩(wěn)定生產(chǎn)帶來隱患。為此，在單輥破碎機(jī)控制中采用防打滑技術(shù)，在發(fā)生這些情況時(shí)及時(shí)停機(jī)，是解決這一問題的有效途徑。

1　NJ-2000扭矩測(cè)控裝置在單輥的防打滑應(yīng)用

1.1NJ-2000扭矩測(cè)控裝置的原理

NJ-2000扭矩測(cè)控裝置主要用于大功率及超大功率電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速測(cè)量，主動(dòng)/被動(dòng)設(shè)備滑差比測(cè)量、報(bào)警和扭矩保護(hù)控制。使用時(shí)主動(dòng)軸或者從動(dòng)軸上安裝有測(cè)速盤，測(cè)速盤上有測(cè)速探頭螺絲，速度傳感器的感應(yīng)面和探頭螺絲的平面保持平行距離為5mm。它是通過傳感器對(duì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量、比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的監(jiān)控保護(hù)?？梢酝ㄟ^按鍵輸入主動(dòng)軸與被動(dòng)軸的速差百分比保護(hù)定值等參數(shù)。因?yàn)殡姍C(jī)啟動(dòng)時(shí)不穩(wěn)定，所以系統(tǒng)可以設(shè)置啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間參數(shù)躲過啟動(dòng)階段。運(yùn)行時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)顯示主動(dòng)軸與被動(dòng)軸的速差百分比值，實(shí)時(shí)顯示主動(dòng)軸與被動(dòng)軸的實(shí)測(cè)速度，一旦檢測(cè)到預(yù)設(shè)的報(bào)警速差百分比或者保護(hù)速差百分比整定值時(shí)，則報(bào)警繼電器或保護(hù)繼電器動(dòng)作輸出，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)或者停機(jī)指令。另外，測(cè)控儀還具有4～20mA電流輸出功能，可通過CPU對(duì)速差百分比值進(jìn)行處理后轉(zhuǎn)換成4～20mA電流送給遠(yuǎn)程PLC，以進(jìn)行相關(guān)處理。

1.2NJ-2000扭矩測(cè)控裝置安裝與調(diào)試

單輥破碎機(jī)屬于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，應(yīng)用時(shí)只需在減速機(jī)高速軸上安裝測(cè)速盤，固定好探頭螺絲，焊接好速度傳感器固定支架，使速度傳感器與探頭保持5mm即可。由于是恒速電機(jī)，所以GL5參數(shù)要設(shè)置為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速。工作時(shí)，速度傳感器檢測(cè)到的實(shí)際轉(zhuǎn)速和GL5參數(shù)設(shè)置的電機(jī)額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，從而可以監(jiān)測(cè)設(shè)備工作是否正常，是否有卡死堵轉(zhuǎn)和聯(lián)軸器故障等。NJ-2000扭矩測(cè)控裝置速度傳感器安裝示意圖如圖1所示。

測(cè)控裝置控制箱安裝在設(shè)備附近墻上，與操作箱就近安裝，以方便電氣接線。測(cè)控裝置外部接線圖如圖2所示，圖中的407為單輥傳動(dòng)號(hào)。速度傳感器與測(cè)控裝置采用專用屏蔽電纜連接，傳感器采用的是德國(guó)PEPPERL+FUCHS（倍加福）的NBB5-18GM50-E2，它屬于三線制的電感式接近開關(guān)。傳感器上的棕色線為輸入+12V線，藍(lán)色線為輸入-12V線，黑色線為輸出的信號(hào)線，與裝置上相應(yīng)端子相接即可。裝置合電源之前，測(cè)量啟動(dòng)信號(hào)線兩點(diǎn)間應(yīng)無電壓。電機(jī)啟動(dòng)之前，合上工作電源，觀察傳感器后面感應(yīng)指示燈是否亮，若不亮應(yīng)檢查傳感器與探頭距離是否在5mm～7mm之間、位置是否偏移、連接線有無松動(dòng)接錯(cuò)等。

1.3參數(shù)設(shè)置

通過按裝置面板上的“功能”鍵選擇不同的功能設(shè)定整定值，按“+”、“－”鍵修改整定值，按“保存”鍵保存整定值并退出功能設(shè)定。應(yīng)注意的是，GLA和GLb參數(shù)設(shè)置方法比較特殊，應(yīng)在關(guān)掉裝置電源后，同時(shí)按下“+”、“－”、“功能”三個(gè)鍵，再合上電源3～5秒后進(jìn)行。參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1　NJ-2000扭矩測(cè)控裝置單輥應(yīng)用參數(shù)設(shè)置

1.4單輥控制電路與防打滑原理分析

單輥電機(jī)型號(hào)為Y315L2-6，132kW，額定轉(zhuǎn)速為980r/min。扭矩測(cè)控裝置控制原理圖如圖3所示。因?yàn)殡姍C(jī)功率較大，所以選用了QB42型軟啟動(dòng)器來進(jìn)行啟動(dòng)控制。TC為電流變送器，HZK為扭矩測(cè)控裝置。SLS為手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，SLS1為直接啟動(dòng)和軟啟動(dòng)選擇開關(guān)。在自動(dòng)工作方式下，直接啟動(dòng)或者軟啟動(dòng)只能控制電機(jī)正轉(zhuǎn)。手動(dòng)工作方式下，直接啟動(dòng)或者軟啟動(dòng)既能控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，也能控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。正常工作時(shí)是正轉(zhuǎn)運(yùn)行，反轉(zhuǎn)是為了取出雜物和處理塊料用的。下面以自動(dòng)軟起工作方式為例分析控制過程：當(dāng)SLS打在自動(dòng)位，SLS1打在軟起動(dòng)位置時(shí)，處于自動(dòng)軟起工作方式。主控室工作人員啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，PLC輸出響鈴信號(hào)，中繼KSR吸合，KSR常開觸點(diǎn)閉合，電鈴HB1得電打鈴預(yù)警。然后PLC輸出啟動(dòng)信號(hào)，中繼KQ吸合，常開點(diǎn)閉合，從而ZKM得電，ZKM常開點(diǎn)閉合接通軟啟動(dòng)器QB42的13、14端子，電機(jī)開始軟啟動(dòng)，軟起完成時(shí)旁路輸出常開點(diǎn)（QB42 的15、17端子）閉合，線號(hào)133與135之間接通從而KA2閉合，KA2的一個(gè)常開點(diǎn)閉合自鎖旁路輸出點(diǎn)，另一個(gè)常開點(diǎn)接通KM，旁路接觸器KM吸合實(shí)現(xiàn)旁路軟啟動(dòng)器的目的，這時(shí)KM的常閉點(diǎn)斷開軟啟動(dòng)器的13、14啟動(dòng)控制端，而常開點(diǎn)閉合接通線號(hào)201和203，這兩根線是送到HZK的啟動(dòng)信號(hào)線上的，從而啟動(dòng)HZK實(shí)施測(cè)量與保護(hù)?，F(xiàn)場(chǎng)HZK的電源L、N分別來自線號(hào)103 與N，線號(hào)109與119之間的HZK常閉點(diǎn)來自HZK的保護(hù)閉點(diǎn)，線號(hào)901A與923之間的HZK常開點(diǎn)來自HZK的保護(hù)開點(diǎn)。當(dāng)單輥出現(xiàn)卡死堵轉(zhuǎn)、嚴(yán)重過負(fù)荷等故障時(shí)，速度傳感器檢測(cè)到速度嚴(yán)重下降，HZK的保護(hù)閉點(diǎn)動(dòng)作斷開ZKM和KM，保護(hù)開點(diǎn)也動(dòng)作閉合把保護(hù)信號(hào)送入PLC，控制KQ失電常開點(diǎn)斷開ZKM電源回路并在主控室電腦上發(fā)出彈窗打滑報(bào)警。

1.5NJ-2000扭矩測(cè)控裝置出現(xiàn)的問題

扭矩測(cè)控裝置使用以來，出現(xiàn)了一些問題。開始是隔段時(shí)間速度傳感器就會(huì)損壞，裝置出現(xiàn)故障指示并保護(hù)停機(jī)。采取的對(duì)策是將速度傳感器垂直安裝方式改為水平安裝且嚴(yán)格控制與測(cè)速盤探頭的距離在5mm以內(nèi)，既在一定程度上延長(zhǎng)了與熱源的距離，減輕了附近的熱輻射對(duì)傳感器內(nèi)部引線等耐熱薄弱部位的影響，又降低了單輥工作時(shí)設(shè)備振動(dòng)的影響，傳感器使用壽命得以延長(zhǎng)，取得了一定的效果，經(jīng)過一段時(shí)間的使用沒有出現(xiàn)大問題。后來測(cè)控裝置在使用中會(huì)報(bào)故障停機(jī)，斷開電源后重新投入又能使用，而且修改保護(hù)滑差比等參數(shù)后仍然會(huì)時(shí)常發(fā)生這種故障，裝置或傳感器自身出現(xiàn)軟故障是一個(gè)可能原因?？紤]到這種裝置價(jià)格昂貴，配套的速度傳感器性價(jià)比不太高，又無多余備件，決定不再使用此裝置進(jìn)行打滑保護(hù)，而是采用另一種能基本滿足打滑保護(hù)功能需要又簡(jiǎn)捷易用的速度開關(guān)來進(jìn)行控制。

2　DH-80速度開關(guān)在單輥防打滑中的應(yīng)用

2.1DH-80速度開關(guān)的工作原理

速度開關(guān)又稱旋轉(zhuǎn)探測(cè)儀、打滑開關(guān)等，廣泛用于各種運(yùn)輸皮帶打滑檢測(cè)和各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備過載欠速的檢測(cè)。速度開關(guān)內(nèi)部裝有延時(shí)電路，外部后面裝有調(diào)節(jié)延時(shí)的電位器，可根據(jù)被動(dòng)軸（輪）的不同轉(zhuǎn)速靈活調(diào)整延時(shí)時(shí)間來對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，以保護(hù)設(shè)備的過載堵轉(zhuǎn)打滑等故障。圖4為速度開關(guān)在單輥應(yīng)用中的安裝示意圖，鐵質(zhì)檢測(cè)片均勻地用螺絲固定在減速機(jī)低速軸聯(lián)軸器圓周平面上，由于單輥減速機(jī)低速軸速度較低，可根據(jù)情況使用4片及以上檢測(cè)片。速度開關(guān)可固定在基礎(chǔ)上的扁鐵上，感應(yīng)面與檢測(cè)片相距4～8mm。

DH-80速度開關(guān)額定電壓為220VAC，額定電流為300mA。按照如圖5方式進(jìn)行接線，當(dāng)設(shè)備尚未啟動(dòng)，L、N兩端加上220VAC電壓時(shí)，速度開關(guān)在一段時(shí)間內(nèi)保持導(dǎo)通，中繼ZJ保持吸合，以利于在各種應(yīng)用中躲過開機(jī)起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定階段，這段時(shí)間稱為初始延時(shí)。初始延時(shí)一到，速度開關(guān)轉(zhuǎn)為關(guān)斷狀態(tài)，中繼ZJ失電斷開。

當(dāng)旋轉(zhuǎn)的的設(shè)備起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，檢測(cè)片也跟著旋轉(zhuǎn)，當(dāng)檢測(cè)片運(yùn)轉(zhuǎn)到離速度開關(guān)4～8mm位置時(shí)，利用電磁感應(yīng)作用給速度開關(guān)一個(gè)脈沖信號(hào)，這時(shí)速度開關(guān)啟動(dòng)檢測(cè)延時(shí)，這個(gè)延時(shí)可以通過速度開關(guān)后面的電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如把該延時(shí)調(diào)為8s，那么在8s內(nèi)來一個(gè)檢測(cè)片再次觸發(fā)時(shí)，速度開關(guān)就處于導(dǎo)通狀態(tài)，中繼吸合。如果超過了8s還沒有接收到觸發(fā)脈沖信號(hào)，速度開關(guān)仍然關(guān)斷，當(dāng)然初始延時(shí)時(shí)間內(nèi)的導(dǎo)通狀態(tài)是不受有無脈沖影響的。這樣速度開關(guān)繼續(xù)接收脈沖，收到一個(gè)就開始檢測(cè)計(jì)時(shí)，在檢測(cè)延時(shí)時(shí)間內(nèi)則保持導(dǎo)通，超時(shí)未收到脈沖則關(guān)斷，速度開關(guān)會(huì)判定為設(shè)備發(fā)生了卡死堵轉(zhuǎn)、嚴(yán)重過載、打滑等非正常狀態(tài)，從而中繼失電跳脫，利用中繼觸點(diǎn)狀態(tài)變化來控制設(shè)備停機(jī)或報(bào)警，達(dá)到保護(hù)電機(jī)設(shè)備的目的?？傊?，設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以理解為速度開關(guān)的實(shí)際脈沖頻率與設(shè)定頻率相比較，實(shí)際脈沖頻率大于設(shè)定頻率開關(guān)就導(dǎo)通，反之則關(guān)斷。

2.2DH-80速度開關(guān)在單輥控制中的分析

經(jīng)由速度開關(guān)改造的防打滑控制電路如圖6所示。

圖6原理圖中，NJ-2000扭矩測(cè)控裝置電源及有關(guān)保護(hù)點(diǎn)已經(jīng)取消，DH1、DH2為速度開關(guān)，DHJ1、DHJ2

為打滑繼電器。由于單輥減速機(jī)型號(hào)為XJBW63B-157-FJ，速比為157，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為980r/min，據(jù)此可推斷出齒輥轉(zhuǎn)速為6.24r/min，那么每轉(zhuǎn)需要9.6s，安裝4個(gè)檢測(cè)片時(shí)每次觸發(fā)間隔時(shí)間則為9.6/4=2.4s。根據(jù)單輥的設(shè)備特性，可按3倍的系數(shù)來計(jì)算速度開關(guān)的檢測(cè)延時(shí)為2.4×3=7.2s，據(jù)此設(shè)定檢測(cè)延時(shí)為8s。設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，DH1、DH2導(dǎo)通，DHJ1、DHJ2吸合，送至PLC的兩個(gè)打滑常開點(diǎn)閉合。單輥卡死堵轉(zhuǎn)等情況出現(xiàn)時(shí)，DH1、DH2關(guān)斷，DHJ1、DHJ2失電，送至PLC的兩個(gè)打滑常開點(diǎn)打開，這里PLC程序兩個(gè)內(nèi)部打滑點(diǎn)是串在一起的，主要是防止使用一個(gè)速度開關(guān)時(shí)速度開關(guān)損壞造成誤動(dòng)作，增強(qiáng)可靠性。經(jīng)過PLC程序處理，PLC停止運(yùn)行輸出，KQ失電打開，ZKM和KM相繼失電斷開主回路，從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)停機(jī)，確保了在單輥運(yùn)行期間出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)處理，保障了設(shè)備安全。

3　結(jié)論

單輥破碎機(jī)在燒結(jié)工藝系統(tǒng)中倏關(guān)重要，在工藝系統(tǒng)無檢修情況下一般是不允許停機(jī)的。而外部雜物和大型塊礦等都有可能引起單輥卡死堵轉(zhuǎn)、嚴(yán)重過載等，容易導(dǎo)致電機(jī)與機(jī)械設(shè)備損壞，從而發(fā)生停產(chǎn)事故，增加備件維修與更換成本。NJ-2000扭矩測(cè)控裝置在2×220m2燒結(jié)投產(chǎn)時(shí)開始使用，期間出現(xiàn)了一些問題，但優(yōu)點(diǎn)是功能較為齊全。DH80速度開關(guān)使用方便，外部接線簡(jiǎn)單，性能較為可靠，但檢測(cè)延時(shí)調(diào)節(jié)精度較差，功能較少。這兩種防打滑技術(shù)在單輥的使用中，確實(shí)起到了一定的作用，保證了設(shè)備在卡死堵轉(zhuǎn)等重故障時(shí)能及時(shí)停機(jī)，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，減少了非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，效果得到了一致肯定。

［1］楊素娟.360m2燒結(jié)機(jī)單輥破碎系統(tǒng)故障原因分析與改造［J］.河北冶金，2014（1）：63-64，23.

［2］劉海燕，王慶遠(yuǎn)，趙俊勇，等.單輥破碎機(jī)系統(tǒng)故障分析與改造［J］.萊鋼科技，2009（1）：24-25.

［3］鄭國(guó)民，鄭金星，李同家.單輥破碎系統(tǒng)的故障分析與改造［J］.燒結(jié)球團(tuán)，2009（4）：42-43.

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1674-6708（2015）152-0049-03

侯兆海，工程師，畢業(yè)院校：浙江大學(xué)，工作單位：江蘇金恒信息科技有限公司，研究方向：電氣自動(dòng)化新技術(shù)