李毅

（寶鋼股份武鋼有限煉鋼廠，湖北 武漢 430083）

0 引言

隨著傳感器設(shè)備及技術(shù)的發(fā)展與普及，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)已得到廣泛應(yīng)用。武鋼有限煉鋼廠MAN公司450t吊車主起升機(jī)構(gòu)減速機(jī)為行星減速機(jī)，該設(shè)備能否正常運(yùn)行，不僅關(guān)系到高昂的備件費(fèi)用和生產(chǎn)成本問(wèn)題，更關(guān)系到人命關(guān)天的安全問(wèn)題。而行星減速機(jī)的使用壽命和運(yùn)行溫度有直接關(guān)系，因此配有減速機(jī)潤(rùn)滑油冷卻系統(tǒng)幫助減速機(jī)散熱。一旦潤(rùn)滑油冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障停止運(yùn)行，將導(dǎo)致減速機(jī)溫度迅速升高[1]。在此背景下，為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)冷卻系統(tǒng)的工作狀態(tài)，增加在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是保障冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要手段。

1 潤(rùn)滑油冷卻系統(tǒng)介紹

潤(rùn)滑油冷卻系統(tǒng)是對(duì)主卷行星減速機(jī)進(jìn)行散熱降溫的設(shè)備，它由控制系統(tǒng)、油泵電機(jī)、散熱風(fēng)機(jī)、冷卻銅管、過(guò)濾器等部分組成。它的工作原理是：油泵電機(jī)使行星減速機(jī)內(nèi)的潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)冷卻系統(tǒng)油管進(jìn)行循環(huán)，油管與散熱的銅管相連，通過(guò)散熱風(fēng)機(jī)對(duì)冷卻銅管進(jìn)行散熱。冷卻系統(tǒng)有上、下兩臺(tái)油泵電機(jī)，可通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制兩臺(tái)電機(jī)輪流運(yùn)行[2]。

2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成框圖

圖1 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成框圖

2.2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各部件安裝

在行星減速機(jī)潤(rùn)滑油冷卻系統(tǒng)的出油管路上設(shè)置電子壓力變送器，用于監(jiān)測(cè)冷卻系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)油液的壓力。在冷卻系統(tǒng)過(guò)濾器上設(shè)置電子差壓變送器，用于監(jiān)測(cè)過(guò)濾器兩側(cè)的壓力差，判斷濾芯是否有堵塞情況發(fā)生。在冷卻系統(tǒng)出油管路上設(shè)置電子溫度變送器，用于監(jiān)測(cè)冷卻系統(tǒng)出油的溫度值。在吊車電氣室內(nèi)設(shè)置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制箱，控制箱內(nèi)包含穩(wěn)壓電源、壓力隔離變送器、差壓隔離變送器、溫度隔離變送器等[3]。在吊車操作室內(nèi)設(shè)置終端顯示設(shè)備及報(bào)警儀。

3 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理

3.1 傳感變送器工作原理

壓力變送器工作時(shí)，高、低壓側(cè)的隔離膜片將過(guò)程壓力傳遞給油液，接著油液將壓力傳遞到傳感器中心的傳感膜片上。壓力變送器傳感膜片是一個(gè)張緊的彈性元件，其位移隨所受壓力的變化而變化，且位移量與壓力成正比。在測(cè)量絕對(duì)壓力時(shí)，壓力變送器在低壓側(cè)始終保持一個(gè)參考?jí)毫ΑＷ兯推魍ㄟ^(guò)傳感器兩側(cè)的電容極板檢測(cè)傳感膜片的位置，傳感膜片和電容極板之間電容的差值被轉(zhuǎn)換為4~20mA的電流輸出信號(hào)。

差壓變送器的工作原理與壓力變送器相同，不同的是差壓變送器測(cè)量的是高、低壓側(cè)的壓力差值，低壓側(cè)不再是始終保持一個(gè)參考?jí)毫?，差值同樣被轉(zhuǎn)換為4~20mA的電流輸出信號(hào)。

溫度變送器采用Pt100熱電阻作為測(cè)溫元件，根據(jù)熱電阻阻值隨溫度變化而變化的關(guān)系，將電阻信號(hào)送到變送器模塊，轉(zhuǎn)換成與溫度成線性關(guān)系的4~20mA的電流信號(hào)輸出。

3.2 終端設(shè)備功能介紹

終端設(shè)備顯示裝置采用無(wú)紙記錄儀，該設(shè)備具有高性能32位ARM微處理器，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)8路信號(hào)的檢測(cè)、記錄、顯示和報(bào)警，每路通道可自由設(shè)定報(bào)警值并提供多種形式數(shù)據(jù)報(bào)表，可通過(guò)軟件組態(tài)接駁多種信號(hào)。無(wú)紙記錄儀配有大容量FLASH閃存芯片可用來(lái)儲(chǔ)存歷史數(shù)據(jù)，掉電不丟失數(shù)據(jù)，自帶8路繼電器報(bào)警輸出。

報(bào)警儀采用與無(wú)紙記錄儀輸出信號(hào)匹配的8通道閃光報(bào)警器，它通過(guò)與無(wú)紙記錄儀內(nèi)部的報(bào)警繼電器連接，可實(shí)現(xiàn)異常時(shí)的聲音和燈光報(bào)警[4]。

3.3 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電氣控制原理

將吊車電氣室在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制箱內(nèi)的壓力隔離變送器、差壓隔離變送器、溫度隔離變送器接入DC24V工作電源，各隔離變送器的DC24V電源給現(xiàn)場(chǎng)冷卻系統(tǒng)上對(duì)應(yīng)的壓力變送器、差壓變送器及溫度變送器供電。隔離變送器的輸入端接入對(duì)應(yīng)的各變送器的輸出信號(hào)，輸出端接入吊車操作室無(wú)紙記錄儀設(shè)備。由于只需監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油冷卻系統(tǒng)的壓力、差壓及油溫三個(gè)變量，所以只需要使用無(wú)紙記錄儀RO1、RO2、RO3三個(gè)報(bào)警通道，分別將這三個(gè)通道輸出端與報(bào)警儀中的三個(gè)閃光報(bào)警器相連，電氣原理圖如下圖2所示。

圖2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電氣原理圖

工作中，壓力變送器、差壓變送器及溫度變送器分別實(shí)時(shí)采集潤(rùn)滑油冷卻系統(tǒng)的壓力值、差壓值及油溫值，并將測(cè)量值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸出4～20mA的電流信號(hào)到隔離變送器。這里隔離變送器主要起到兩個(gè)作用：一是隔離作用，即避免工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中各種不同的干擾通過(guò)不同的耦合方式進(jìn)入測(cè)量系統(tǒng)，使測(cè)量結(jié)果偏離準(zhǔn)確值；二是保安作用，即保護(hù)后級(jí)無(wú)紙記錄儀設(shè)備的安全，使其免受不安全信號(hào)的損害。隔離變送器輸出對(duì)應(yīng)的4~20mA的電流信號(hào)到無(wú)紙記錄儀，該設(shè)備通過(guò)組態(tài)設(shè)定，將接收到的電流信號(hào)再轉(zhuǎn)換為實(shí)際的測(cè)量值進(jìn)行顯示、記錄等，并在測(cè)量值達(dá)到報(bào)警值時(shí)控制相應(yīng)通道的報(bào)警繼電器動(dòng)作，使閃光報(bào)警器發(fā)出報(bào)警。

3.4 無(wú)紙記錄儀組態(tài)設(shè)定

3.4.1 輸入組態(tài)設(shè)定

在輸入組態(tài)中，設(shè)定通道1為冷卻系統(tǒng)壓力監(jiān)測(cè)，設(shè)定顯示位號(hào)為中文名稱“油壓”，設(shè)定工程單位為Mpa，設(shè)定通道類型為電流，設(shè)定信號(hào)類型為4~20mA，設(shè)定信號(hào)量程為4.00~20.00，設(shè)定顯示量程為0.00~1.00。

設(shè)定通道2為冷卻系統(tǒng)差壓監(jiān)測(cè)，設(shè)定顯示位號(hào)為中文名稱“差壓”，設(shè)定工程單位為Bar，設(shè)定通道類型為電流，設(shè)定信號(hào)類型為4~20mA，設(shè)定顯示量程為0.00~2.00。

設(shè)定通道3為潤(rùn)滑油溫度監(jiān)測(cè)，設(shè)定顯示位號(hào)為中文名稱“油溫”，設(shè)定工程單位為℃，設(shè)定通道類型為電流，設(shè)定信號(hào)類型為4~20mA，設(shè)定顯示量程為0.00~120.00。

3.4.2 記錄組態(tài)設(shè)定

在記錄組態(tài)中，設(shè)定記錄模式為循環(huán)記錄，即當(dāng)記錄儀內(nèi)最后一個(gè)文件記錄滿時(shí)，從第一個(gè)文件繼續(xù)記錄，按照新文件替換老文件的方式循環(huán)記錄歷史數(shù)據(jù)。設(shè)定記錄間隔為2秒，即每隔2秒記錄一次數(shù)據(jù)。設(shè)定觸發(fā)條件為上電，即記錄儀每次上電啟動(dòng)后，自動(dòng)建立新文件并開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)。設(shè)定記錄類型為測(cè)量實(shí)時(shí)值，即不做任何篩選和計(jì)算[5]。

3.4.3 報(bào)警組態(tài)設(shè)定

在報(bào)警組態(tài)中，有四種報(bào)警類型可供選擇：H、L、I、D。H為上限報(bào)警，L為下限報(bào)警，I為增量報(bào)警，D為減量報(bào)警。

設(shè)定通道01（油壓）報(bào)警類型為L(zhǎng)，報(bào)警值為0.2 Mpa，報(bào)警繼電器設(shè)為RO1。當(dāng)監(jiān)測(cè)到冷卻系統(tǒng)循環(huán)油液的壓力值小于0.2Mpa時(shí)，認(rèn)為冷卻油泵沒(méi)有正常工作，RO1繼電器動(dòng)作，觸發(fā)報(bào)警儀發(fā)出聲光報(bào)警，提示檢查冷卻油泵工作狀態(tài)。

設(shè)定通道02（差壓）報(bào)警類型為H，報(bào)警值為1Bar，報(bào)警繼電器設(shè)為RO2。當(dāng)監(jiān)測(cè)到冷卻系統(tǒng)過(guò)濾器兩側(cè)的差壓值大于1Bar時(shí)，認(rèn)為過(guò)濾器的濾芯有堵塞現(xiàn)象，RO2繼電器動(dòng)作，觸發(fā)報(bào)警儀發(fā)出聲光報(bào)警，提示更換濾芯。

設(shè)定通道03（油溫）報(bào)警類型為H，報(bào)警值為80℃，報(bào)警繼電器設(shè)為RO3。當(dāng)監(jiān)測(cè)到冷卻系統(tǒng)出油溫度值大于80℃時(shí)，認(rèn)為潤(rùn)滑油溫度過(guò)高，RO3繼電器動(dòng)作，觸發(fā)報(bào)警儀發(fā)出聲光報(bào)警，提示檢查冷卻系統(tǒng)散熱風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在MAN公司450t吊車主卷行星減速機(jī)冷卻系統(tǒng)上應(yīng)用后，取得了良好的效果，在操作室內(nèi)司機(jī)可以實(shí)時(shí)觀察冷卻系統(tǒng)的油壓、差壓和油溫值。當(dāng)監(jiān)測(cè)值達(dá)到異常時(shí)，報(bào)警儀會(huì)立即發(fā)出燈光和聲音報(bào)警。另外，該設(shè)備還具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，可以記錄下各監(jiān)測(cè)量的數(shù)據(jù)和異常報(bào)警信息。該在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成功應(yīng)用，徹底消除了人工巡檢的弊病，確保了主卷行星減速機(jī)在良好的條件下工作，提高了行星減速機(jī)的使用壽命和安全性。