選煤廠破碎機(jī)失速保護(hù)系統(tǒng)改進(jìn)研究

劉 超

（汾西礦業(yè)集團(tuán)洗煤廠， 山西 介休 032000）

引言

破碎機(jī)是選煤廠常用機(jī)電設(shè)備，用以對(duì)原煤破碎、分級(jí)[1]。隨著選煤廠洗選能力的不斷提升，分級(jí)破碎機(jī)工作效率、破碎能力以及體積等不斷增加，在設(shè)備監(jiān)測(cè)以及自動(dòng)化控制技術(shù)等方面均有較大的進(jìn)步[2]。聯(lián)軸器是破碎機(jī)主要傳動(dòng)裝置，不僅可傳遞機(jī)械動(dòng)能而且具備一定的緩沖性能，提高破碎機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性[3-4]。破碎機(jī)正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)軸器運(yùn)轉(zhuǎn)速度在正常范圍內(nèi)，當(dāng)聯(lián)軸器運(yùn)轉(zhuǎn)速度過快、過慢均會(huì)導(dǎo)致破碎機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行，因此可通過監(jiān)測(cè)聯(lián)軸器運(yùn)轉(zhuǎn)速度實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)失速保護(hù)。然而在使用過程中，破碎機(jī)失速保護(hù)在各種因素影響下往往無(wú)法起到有效作用[5-6]。為此，文中在對(duì)選煤廠破碎機(jī)結(jié)構(gòu)、失速保護(hù)故障原因分析基礎(chǔ)上，提出運(yùn)用一種新的失速保護(hù)系統(tǒng)，以提高破碎機(jī)運(yùn)行可靠性。

1 選煤廠破碎機(jī)結(jié)構(gòu)

具體選煤廠使用的破碎機(jī)結(jié)構(gòu)見圖1 所示，動(dòng)力由兩側(cè)的電動(dòng)機(jī)提供，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的機(jī)械能分別經(jīng)耦合器、減速器以及聯(lián)軸器等傳輸給齒錕。齒錕主要起到破碎大塊煤矸石作用。聯(lián)軸器在破碎機(jī)上作用主要起到動(dòng)力傳遞、規(guī)避振動(dòng)及保護(hù)破碎機(jī)作用。現(xiàn)階段破碎機(jī)失速保護(hù)基于監(jiān)測(cè)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)。具體失速保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖1 破碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 失速保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)

在聯(lián)軸器上對(duì)稱安裝有感應(yīng)磁鐵并隨著聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)，在殼體上安裝有霍爾傳感器，聯(lián)軸器運(yùn)轉(zhuǎn)一周后霍爾傳感器即可獲得兩次脈沖信號(hào)。因此，通過監(jiān)測(cè)霍爾傳感器感應(yīng)電流即可實(shí)現(xiàn)聯(lián)軸器運(yùn)轉(zhuǎn)速度監(jiān)測(cè)。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過程中感應(yīng)磁鐵固定到聯(lián)軸器上，霍爾傳感器固定到外殼上，一般安裝位置不會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)，聯(lián)軸器運(yùn)轉(zhuǎn)速度監(jiān)測(cè)結(jié)果失真主要原因是感應(yīng)磁鐵或者霍爾傳感器故障導(dǎo)致。

2 破碎機(jī)原失速保護(hù)裝置存在問題分析

2.1 保護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)誤差

破碎機(jī)原有的失速保護(hù)系統(tǒng)中，霍爾傳感器脈沖信號(hào)發(fā)出是通過磁鐵經(jīng)過產(chǎn)生的感應(yīng)電流而實(shí)現(xiàn)，磁鐵磁場(chǎng)穩(wěn)定性以及感應(yīng)強(qiáng)度等均會(huì)導(dǎo)致一定的測(cè)量誤差。同時(shí)霍爾傳感器與磁鐵間有最佳的距離，確保輸出的信號(hào)最強(qiáng)，但是在實(shí)際安裝、調(diào)試過程中受安裝精度限制，霍爾傳感器、磁鐵間間距往往在最佳距離之外；用時(shí)破碎機(jī)及其他的一些金屬設(shè)備在碰撞過程中產(chǎn)生的微小電流也會(huì)在一定程度上影響霍爾傳感器輸出型號(hào)的精準(zhǔn)度以及穩(wěn)定性。

2.2 工作液污染

破碎機(jī)結(jié)構(gòu)較為緊湊，部分路線間存在較小的間隙。為了最大程度利用機(jī)械空間，一般將失速保護(hù)裝置中的傳感器部分靠近潤(rùn)滑油排泄管安裝，當(dāng)排泄管出現(xiàn)泄漏時(shí)就沿著軸承裂隙深入到聯(lián)軸器內(nèi)。霍爾傳感器若被油脂覆蓋會(huì)降低其自身的感應(yīng)效果，甚至導(dǎo)致無(wú)脈沖信號(hào)發(fā)出。保護(hù)系統(tǒng)認(rèn)為破碎機(jī)出現(xiàn)失速，從而發(fā)出錯(cuò)誤報(bào)警信號(hào)，影響破碎機(jī)工作效率。

2.3 系統(tǒng)本身容錯(cuò)率低

在破碎機(jī)聯(lián)軸器上僅有2 塊感應(yīng)磁鐵，從而導(dǎo)致失速保護(hù)系統(tǒng)本身具備的容錯(cuò)率較低。從理論上來看，在聯(lián)軸器上多增加一些感應(yīng)磁鐵可避免部分脈沖信號(hào)缺失而導(dǎo)致的誤報(bào)警問題，從而增加系統(tǒng)容錯(cuò)率。

3 失速保護(hù)系統(tǒng)改進(jìn)

3.1 更換霍爾傳感器

破碎機(jī)原失速保護(hù)裝置采用的霍爾傳感器在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過程中存在諸多限制因素，因此現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中可用其他傳感器進(jìn)行替換，從而提高傳感器監(jiān)測(cè)精度以及可靠性。現(xiàn)場(chǎng)可采用U 形光電傳感器代替霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)。U 形光電傳感器兩端分別為接收端、發(fā)射端，發(fā)射端會(huì)不間斷地發(fā)出射線光，接收端可接收射線光，通過接收端接收到射線光頻率即可實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速進(jìn)行判定。具體安裝時(shí)，可在聯(lián)軸器上增加布置一凸出部位，通過凸出部位隨著聯(lián)軸器運(yùn)轉(zhuǎn)，并對(duì)射線光進(jìn)行遮擋，當(dāng)接收端接收不到射線光信號(hào)后即會(huì)發(fā)出一次脈沖信號(hào)。

采用U 形光電傳感器代替霍爾傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)：在聯(lián)軸器上布置的凸出部位僅需要遮擋射線光即可實(shí)現(xiàn)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速的測(cè)定，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)無(wú)最佳安裝距離要求，因此對(duì)設(shè)備安裝精度要求更低；由于通過測(cè)定射線光實(shí)現(xiàn)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速測(cè)定，測(cè)量結(jié)果不會(huì)受電流、磁場(chǎng)等影響。采用U 形光電傳感器獲取到的監(jiān)測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度更高。

3.2 避免潤(rùn)滑油滲入

當(dāng)潤(rùn)滑油滲入并覆蓋到霍爾傳感器中即會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，同理潤(rùn)滑油也會(huì)影響U 形光電傳感器測(cè)量精度。因此，提出對(duì)聯(lián)軸器安裝傳感器位置進(jìn)行密封，從而避免潤(rùn)滑油影響傳感器測(cè)量結(jié)果。具體密封結(jié)構(gòu)見圖3 所示，在聯(lián)軸器上安裝一密封圓盤，該圓盤與聯(lián)軸器同步轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器布置在該圓盤上，從而避免其他位置的工作液影響傳感器工作。

圖3 密封結(jié)構(gòu)示意圖

同時(shí)在圓盤面增加布置排污管，以便避免其他地方工業(yè)液在圓盤位置集聚；定期進(jìn)行檢修，按照要求合理確定工業(yè)液量，避免添加量過大導(dǎo)致工作液出現(xiàn)泄漏。

3.3 增加聯(lián)軸器感應(yīng)部位數(shù)量

破碎機(jī)原失速保護(hù)系統(tǒng)中檢測(cè)點(diǎn)僅為兩個(gè)感應(yīng)磁鐵，容錯(cuò)率不能滿足要求。采用U 形光電傳感器后可在圓盤上增加多個(gè)凸起部，從而更好地測(cè)定聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速。將圓盤上凸起部數(shù)增加至10 個(gè)，則聯(lián)軸器轉(zhuǎn)一周可獲取10 個(gè)脈沖型號(hào)，從而顯著提升轉(zhuǎn)速檢測(cè)效率。

4 失速保護(hù)裝置改進(jìn)后應(yīng)用效果分析

對(duì)破碎機(jī)失速保護(hù)裝置改進(jìn)后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，在試應(yīng)用的6 個(gè)月時(shí)間內(nèi)失速保護(hù)裝置錯(cuò)報(bào)、誤報(bào)次數(shù)為零，選煤廠原煤分級(jí)破碎取得較好效果。在破碎機(jī)失速保護(hù)裝置改進(jìn)前，選煤廠破碎機(jī)由于失速保護(hù)不到位或者監(jiān)測(cè)數(shù)不可靠等影響，破碎機(jī)一年累計(jì)停機(jī)時(shí)間達(dá)到60 h；失速保護(hù)裝置改進(jìn)、試應(yīng)用的6 個(gè)月時(shí)間內(nèi)破碎機(jī)可持續(xù)工作，可多處理原煤接近1 萬(wàn)t。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)選煤廠使用的破碎機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并指出破碎機(jī)原先采用的失速保護(hù)裝置運(yùn)行效率低、誤報(bào)警率高的主要原因?yàn)楸Ｗo(hù)系統(tǒng)誤差大、容錯(cuò)率低以及工作液污染傳感器等。為此，文中對(duì)選煤廠破碎機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)，具體是采用U 形光電傳感器代替普通的霍爾傳感器；改進(jìn)傳感器安裝位置以及聯(lián)軸器密封結(jié)構(gòu)，降低工作液滲漏對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；增加聯(lián)軸器中感應(yīng)部位數(shù)量，從而提高聯(lián)軸器速度測(cè)量精度以及容錯(cuò)率。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，破碎機(jī)失速保護(hù)系統(tǒng)基本不出現(xiàn)誤報(bào)警問題，有效提高了選煤廠破碎機(jī)工作效率。