選煤廠破碎機失速保護系統(tǒng)改進研究

劉 超

（汾西礦業(yè)集團洗煤廠， 山西 介休 032000）

引言

破碎機是選煤廠常用機電設備，用以對原煤破碎、分級[1]。隨著選煤廠洗選能力的不斷提升，分級破碎機工作效率、破碎能力以及體積等不斷增加，在設備監(jiān)測以及自動化控制技術等方面均有較大的進步[2]。聯(lián)軸器是破碎機主要傳動裝置，不僅可傳遞機械動能而且具備一定的緩沖性能，提高破碎機運行穩(wěn)定性[3-4]。破碎機正常運行時聯(lián)軸器運轉(zhuǎn)速度在正常范圍內(nèi)，當聯(lián)軸器運轉(zhuǎn)速度過快、過慢均會導致破碎機無法正常運行，因此可通過監(jiān)測聯(lián)軸器運轉(zhuǎn)速度實現(xiàn)破碎機失速保護。然而在使用過程中，破碎機失速保護在各種因素影響下往往無法起到有效作用[5-6]。為此，文中在對選煤廠破碎機結(jié)構、失速保護故障原因分析基礎上，提出運用一種新的失速保護系統(tǒng)，以提高破碎機運行可靠性。

1 選煤廠破碎機結(jié)構

具體選煤廠使用的破碎機結(jié)構見圖1 所示，動力由兩側(cè)的電動機提供，電動機運行產(chǎn)生的機械能分別經(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)軸器在破碎機上作用主要起到動力傳遞、規(guī)避振動及保護破碎機作用?，F(xiàn)階段破碎機失速保護基于監(jiān)測聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速實現(xiàn)。具體失速保護裝置結(jié)構如圖2 所示。

圖1 破碎機結(jié)構示意圖

圖2 失速保護裝置結(jié)構

在聯(lián)軸器上對稱安裝有感應磁鐵并隨著聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動，在殼體上安裝有霍爾傳感器，聯(lián)軸器運轉(zhuǎn)一周后霍爾傳感器即可獲得兩次脈沖信號。因此，通過監(jiān)測霍爾傳感器感應電流即可實現(xiàn)聯(lián)軸器運轉(zhuǎn)速度監(jiān)測。現(xiàn)場應用過程中感應磁鐵固定到聯(lián)軸器上，霍爾傳感器固定到外殼上，一般安裝位置不會出現(xiàn)松動，聯(lián)軸器運轉(zhuǎn)速度監(jiān)測結(jié)果失真主要原因是感應磁鐵或者霍爾傳感器故障導致。

2 破碎機原失速保護裝置存在問題分析

2.1 保護監(jiān)測系統(tǒng)誤差

破碎機原有的失速保護系統(tǒng)中，霍爾傳感器脈沖信號發(fā)出是通過磁鐵經(jīng)過產(chǎn)生的感應電流而實現(xiàn)，磁鐵磁場穩(wěn)定性以及感應強度等均會導致一定的測量誤差。同時霍爾傳感器與磁鐵間有最佳的距離，確保輸出的信號最強，但是在實際安裝、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；用時破碎機及其他的一些金屬設備在碰撞過程中產(chǎn)生的微小電流也會在一定程度上影響霍爾傳感器輸出型號的精準度以及穩(wěn)定性。

2.2 工作液污染

破碎機結(jié)構較為緊湊，部分路線間存在較小的間隙。為了最大程度利用機械空間，一般將失速保護裝置中的傳感器部分靠近潤滑油排泄管安裝，當排泄管出現(xiàn)泄漏時就沿著軸承裂隙深入到聯(lián)軸器內(nèi)?；魻杺鞲衅魅舯挥椭采w會降低其自身的感應效果，甚至導致無脈沖信號發(fā)出。保護系統(tǒng)認為破碎機出現(xiàn)失速，從而發(fā)出錯誤報警信號，影響破碎機工作效率。

2.3 系統(tǒng)本身容錯率低

在破碎機聯(lián)軸器上僅有2 塊感應磁鐵，從而導致失速保護系統(tǒng)本身具備的容錯率較低。從理論上來看，在聯(lián)軸器上多增加一些感應磁鐵可避免部分脈沖信號缺失而導致的誤報警問題，從而增加系統(tǒng)容錯率。

3 失速保護系統(tǒng)改進

3.1 更換霍爾傳感器

破碎機原失速保護裝置采用的霍爾傳感器在現(xiàn)場應用過程中存在諸多限制因素，因此現(xiàn)場應用中可用其他傳感器進行替換，從而提高傳感器監(jiān)測精度以及可靠性。現(xiàn)場可采用U 形光電傳感器代替霍爾傳感器實現(xiàn)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速監(jiān)測。U 形光電傳感器兩端分別為接收端、發(fā)射端，發(fā)射端會不間斷地發(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現(xiàn)對聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速進行判定。具體安裝時，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)軸器運轉(zhuǎn)，并對射線光進行遮擋，當接收端接收不到射線光信號后即會發(fā)出一次脈沖信號。

采用U 形光電傳感器代替霍爾傳感器具有以下優(yōu)點：在聯(lián)軸器上布置的凸出部位僅需要遮擋射線光即可實現(xiàn)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速的測定，現(xiàn)場安裝時無最佳安裝距離要求，因此對設備安裝精度要求更低；由于通過測定射線光實現(xiàn)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速測定，測量結(jié)果不會受電流、磁場等影響。采用U 形光電傳感器獲取到的監(jiān)測結(jié)果精準度更高。

3.2 避免潤滑油滲入

當潤滑油滲入并覆蓋到霍爾傳感器中即會影響測量結(jié)果，同理潤滑油也會影響U 形光電傳感器測量精度。因此，提出對聯(lián)軸器安裝傳感器位置進行密封，從而避免潤滑油影響傳感器測量結(jié)果。具體密封結(jié)構見圖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，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)構示意圖

同時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；定期進行檢修，按照要求合理確定工業(yè)液量，避免添加量過大導致工作液出現(xiàn)泄漏。

3.3 增加聯(lián)軸器感應部位數(shù)量

破碎機原失速保護系統(tǒng)中檢測點僅為兩個感應磁鐵，容錯率不能滿足要求。采用U 形光電傳感器后可在圓盤上增加多個凸起部，從而更好地測定聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速。將圓盤上凸起部數(shù)增加至10 個，則聯(lián)軸器轉(zhuǎn)一周可獲取10 個脈沖型號，從而顯著提升轉(zhuǎn)速檢測效率。

4 失速保護裝置改進后應用效果分析

對破碎機失速保護裝置改進后進行現(xiàn)場應用，在試應用的6 個月時間內(nèi)失速保護裝置錯報、誤報次數(shù)為零，選煤廠原煤分級破碎取得較好效果。在破碎機失速保護裝置改進前，選煤廠破碎機由于失速保護不到位或者監(jiān)測數(shù)不可靠等影響，破碎機一年累計停機時間達到60 h；失速保護裝置改進、試應用的6 個月時間內(nèi)破碎機可持續(xù)工作，可多處理原煤接近1 萬t。

5 結(jié)語

對選煤廠使用的破碎機結(jié)構進行分析，并指出破碎機原先采用的失速保護裝置運行效率低、誤報警率高的主要原因為保護系統(tǒng)誤差大、容錯率低以及工作液污染傳感器等。為此，文中對選煤廠破碎機保護裝置進行針對性改進，具體是采用U 形光電傳感器代替普通的霍爾傳感器；改進傳感器安裝位置以及聯(lián)軸器密封結(jié)構，降低工作液滲漏對測量結(jié)果的影響；增加聯(lián)軸器中感應部位數(shù)量，從而提高聯(lián)軸器速度測量精度以及容錯率。現(xiàn)場應用后，破碎機失速保護系統(tǒng)基本不出現(xiàn)誤報警問題，有效提高了選煤廠破碎機工作效率。