取料機斗輪驅動站耦合器報警裝置系統的改進

何艷清

（神華天津煤炭碼頭有限責任公司，天津 塘沽 300452）

液力耦合器，廣泛應用于煤碼頭的皮帶機和取料機上，是以液體為工作介質的一種非剛性聯軸器，又稱液力聯軸器。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（內燃機、電動機等）帶動輸入軸旋轉時，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，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，相比應用變頻器節約成本。（2）一般液力耦合器正常工況的轉速比在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）具有改善傳動品質和節約能源的雙重功能。

1.耦合器報警裝置原理及當前應用出現的問題

耦合器工作原理是通過油液運動產生扭矩，是一種柔性有滑差的傳動，當負載的阻力矩突然增加，偶合器的滑差增大，油液就會產生高溫和高壓。為了保護耦合器和相關聯設備的安全，必須設置保護裝置，以避免油液因高溫和高壓產生密封失效和爆炸。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：當耦合器內溫度升高，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，切斷電機電源，切斷扭矩的傳遞，保證電動機仍能繼續運行而不致于損壞。易熔塞的原理是：當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，但在實際應用中，一級保護的可靠性是決定耦合器安全運行的關鍵，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，耦合器內的液體溫度、壓力驟升，如耦合器內的油液來不及噴出，極易發生燃燒爆炸的危險，許多事故的發生就是這樣造成的。所以一級保護系統必須安全可靠。

取料機原國產耦合器，由國產報警銷和機械動作開關組成報警系統，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，調整距離為4mm，擺桿通過彈簧和螺栓固定，當耦合器發生異常，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伸長大約8～10.5mm，從而碰撞裝置的擺桿，牽動行程開關，直接切斷電動機電源，使電動機停止運轉。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。在實際應用中主要出現以下問題：（1）因港口煤碼頭處在鹽霧環境中，濕度大，對行程開關腐蝕嚴重，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，鹽霧的環境中，容易銹死，導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動站處，受振動影響使擺桿發生自行動作，經常造成誤報警。

2.電氣控制系統的原理及應用

由于機械式報警系統有以上的缺點，所以需要對耦合器的一級報警系統進行改進。以電氣運行控制系統（EOC）作為一級報警系統，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磁性的元器件，可感應磁性傳導器的經過磁場，如果磁場高于設定值，就會向評估儀器發射一個矩形波信號，低于設定值（溫度開關點）則不發射，安裝時與磁性傳導器的距離為2mm為宜。根據現場的使用條件，它的保護類型為IP67，正常工作運行溫度在-25～67℃之間。

磁性傳導器有一個帶有嵌入式磁鐵系統的螺栓，其磁場強度根據溫度改變，溫度高磁性降低。磁場系統被設計成距離收集器，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。

此系統的工作原理是：當液力耦合器啟動旋轉時，傳導器隨著耦合器旋轉，當耦合器低于125℃時，EOC啟動，檢測系統運行。每次收集器經過傳導器時，都會發出一個脈沖信號，脈沖信號被傳輸給評估儀器，脈沖信號在評估儀器中與LED顯示屏預設定的脈沖數限制值進行對比，如果脈沖數大于或等于限定值，就說明耦合器處于正常工作狀態。

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

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

3.應用效果

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

[1]周軍，海信.電氣控制及PLC[M].機械工業出版社.