FLUKE電能分析儀在給料破碎機測試中的應用*

張禮才

(中國煤炭科工集團 太原研究院有限公司，山西 太原 030032)

0 引言

給料破碎機工作條件復雜、環境惡劣，井下拆解修復難度大、耗時長、費用高。利用給料破碎機功率預測模型可以從理論上分析給料破碎機功率，而采用電能分析儀直接測試分析給料破碎機功率特性更為有效[1]。為此，在給料破碎機入井前，采用精密儀器準確測試設備關鍵部件性能參數，并進行科學評價和分析至關重要[2]。

本文介紹了FLUKE電能分析儀的功能，比較了FLUKE電能分析儀與常規功率測試儀的區別。應用FLUKE電能分析儀測試了給料破碎機空載功率，分析了給料破碎機運輸空載時電機功率偏高的原因，并提出了解決措施。

1 FLUKE電能分析儀簡介

FLUKE電能分析儀是美國FLUKE電子儀器儀表公司生產的一款三相電力測試分析儀，能夠完成電壓/電流/頻率、諧波、功率和電能、浪涌電流、功率因數等電力系統性能參數的監測、采集和分析[3]。FLUKE電能分析儀配備了后處理軟件Power log，它通過一個光學接口電纜與計算機連接，實現與上位機軟件Power log的通信功能，完成數據的存儲、統計分析。

與常規功率測試儀相比，FLUKE電能分析儀的優勢如下：①尺寸更為小巧，長度為150 mm,寬度為250 mm；②接線更為簡單，僅需三根電流鉗、三根電壓鉗以及一根地線即可完成與電力系統的連接；③功能更為豐富，能夠檢測和采集電壓/電流/頻率、諧波、功率和電能、浪涌電流、功率因數等電力系統性能參數；④配備了數據處理功能強大的上位機軟件，用來完成測試數據的統計分析[4]。

2 給料破碎機空載功率測試

給料破碎機是煤炭破碎主要設備,在煤炭運輸中起到了重要的作用[5]。空載功率測試流程如下：

(1) 首先，將給料破碎機的輸入電纜接入電控柜，將FLUKE電能分析儀連接在給料破碎機輸入電纜接線柱上，具體連接方式如下：先將三根電流信號線的一端分別與電能分析儀的三個電流信號輸入端口連接，另一端通過電流鉗夾在電控柜的三根輸出電纜上，電流鉗上標有箭頭用來指示正確的信號極性；將三根電壓信號線的一端分別與電能分析儀的三個電壓信號輸入端口連接，另一端通過電壓鉗夾在電控柜的三相電纜接線柱上；將一根中性線的一端與電能分析儀的地線端口連接，另一端通過鉗夾與電控柜的接地線線柱連接。電能分析儀與電控柜的連接如圖1所示。

圖1 功率分析儀與電控柜的連接

(2) 完成連線后，啟動FLUKE電能分析儀，進入菜單界面，配置接線方式，給電控柜送電，進入電壓、電流界面，即可實時顯示當前的電壓、電流值。

(3) 最后進入FLUKE電能分析儀記錄模式界面，開始記錄，啟動給料破碎機泵站電機、破碎電機，測試泵站電機空載功率、行駛功率、裝載運輸空載功率，最后測試給料破碎機空載功率。給料破碎機空載功率測試流程如圖2所示。

圖2 給料破碎機空載功率測試流程

3 運輸時電機功率偏高原因分析

某給料破碎機運輸機構空載功率測試結果如圖3所示。

圖3 給料破碎機運輸機構空載功率測試結果

運輸機構是給料破碎機的重要組成部分,其運輸能力直接決定著整機的生產能力[6]。給料破碎機運輸機構的額定功率為90 kW，由圖3得到，給料破碎機運輸機構空載功率為43.2 kW，空載功率達到額定功率的48%，根據設計計算，該給料破碎機的空載功率偏高。

給料破碎機的運輸機構，通過一對銷軸鉸接于主機架上，通過鏟板油缸實現上下擺動功能。運輸機構為雙鏈刮板輸送機，由中部槽、運輸機尾、刮板鏈、機尾部惰輪組件和滑板組件、張緊油缸組成[7]。刮板鏈在運輸機尾處環繞在套筒上，套筒安裝在滑板上，滑板為舌形板，前端嵌入運輸機尾限位槽內，后部與套筒軸鉸接，套筒軸穿過機尾限位槽與張緊油缸鉸接。圖4為給料破碎機張緊機構示意圖。

圖4 給料破碎機張緊機構示意圖

運輸機張緊流程如下：分別給左、右張緊油缸內注入黃油，活塞桿伸出，壓縮彈簧達到設計壓縮量后，在活塞桿與彈簧之間塞入墊板，放掉黃油，完成運輸機張緊。檢測發現，此臺給料破碎機左、右張緊油缸行程相差10 mm，導致滑板在運輸槽內發生5°偏斜，從而導致運輸機在輸送槽內發生偏斜，運輸機的運行阻力增大，引起輸送機構空載功率偏高。

4 運輸電機功率偏高處理措施

調節此臺給料破碎機輸送機的張緊油缸行程，左張緊油缸行程減少5 mm，右張緊油缸的行程增加5 mm，整改完成后，啟動給料破碎機輸送電機，由FLUKE功率測試儀測試得到的給料破碎機運輸機構空載功率如圖5所示。

圖5 整改后空載功率測試結果

由圖5得知：給料破碎機輸送機構空載功率為37.2 kW。整改前后，輸送機構空載功率統計如表1所示。

表1 給料破碎機輸送機構空載功率統計

由表1得知：調節輸送機張緊油缸的張緊行程，使得套筒軸線與輸送機縱向軸線垂直，整改后輸送機空載功率由43.2 kW降至37.2 kW，下降了6 kW，輸送機空載功率損耗的比重由48.0%降至41.3%，下降了6.7%，滿足了設計要求。

給料破碎機左、右張緊油缸行程發生偏差，導致機尾套筒發生小角度偏斜，目測難以發現，而且運輸機啟動后，由于鏈速較快、噪聲較大，刮板鏈與輸送槽的摩擦聲音將淹沒在噪聲里，刮板鏈運行未出現跳鏈、卡滯現象。因此，應用電能分析儀進行給料破碎機空載功率測試，能夠有效識別給料破碎機傳動系統潛在故障，對提升給料破碎機整機的質量和可靠性具有重要作用。

5 結論

本文以給料破碎機為研究對象，應用FLUKE電能分析儀測試了給料破碎機空載功率，發現了給料破碎機運輸機構空載時功率偏高，并分析了原因，采取了解決措施。得出結論如下：

(1) 與常規的功率測試儀相比，FLUKE電能分析儀尺寸更為小巧，接線更為簡單，功能更為豐富，而且配備了上位機軟件，用來完成測試數據的統計分析，是礦用設備功率測試的首選。

(2) 應用FLUKE電能分析儀測試了給料破碎機空載功率，測試數據采集過程自動完成，無需人工干預，完整地拾取了給料破碎機不同工況的空載功率，測試過程更為簡單、方便。

(3) 有效識別了給料破碎機運輸時電機功率偏高故障，分析了故障原因，采取了解決措施，整改后，給料破碎機輸送電機空載功率恢復至正常水平。

(4) 鑒于給料破碎機輸送機構噪聲較大的特點，機尾套筒發生小角度偏斜故障隱蔽性較強，通常難以發現，因此，應用電能分析儀進行給料破碎機空載功率測試，能夠有效識別給料破碎機傳動系統潛在故障，對提升給料破碎機整機的質量和可靠性具有重要作用。