防打滑技術在單輥破碎機的應用

侯兆海江蘇金恒信息科技有限公司，江蘇南京　210035

防打滑技術在單輥破碎機的應用

侯兆海
江蘇金恒信息科技有限公司，江蘇南京210035

單輥破碎機是燒結生產線上的重要設備，在正常生產時一般是不允許停機的。在可能發生卡死堵轉等非正常情況下，過大的沖擊容易造成機械設備損壞，給安全穩定生產帶來很大的隱患。因此，能夠有效識別并及時采取措施進行處理尤為重要。本文介紹了兩種防打滑裝置在南鋼2×220m2燒結單輥破碎機的應用情況，給出了控制電路并分析了防打滑原理。應用實踐表明，防打滑裝置在一定程度上保護了設備無損化運行，減少了機械設備的故障，為正常生產和節約成本作出了保障。

單輥破碎機；防打滑；控制；分析

南鋼第二煉鐵廠2×220m2燒結工程共有兩臺Φ2000mm×3720mm水冷軸式單輥破碎機，安裝在燒結機的尾部，用來破碎經燒結后從燒結臺車上卸下來的熱燒結餅。破碎機由傳動裝置、輥軸（齒輥）裝置、輥軸給排水冷卻裝置、輥軸軸承座支架、移動臺車及卷揚裝置、篦板等組成。驅動由電動機經減速裝置帶動輥軸旋轉。安裝有篦板的移動臺車水平擱置在輥軸下面，熱燒結餅從燒結機尾部卸到篦板上。輥軸旋轉時，借助破碎齒的剪切和擠壓作用將熱燒結餅破碎。經破碎后的熱燒結礦塊度小于150mm，從破碎機下溜槽進入環冷機。

當破碎機工作時，可能有時會有異物或大塊礦料進入破碎機，使破碎機過負荷，甚至發生卡死堵轉等情況，這時若不及時停機，可能會造成設備損傷或毀壞，給安全穩定生產帶來隱患。為此，在單輥破碎機控制中采用防打滑技術，在發生這些情況時及時停機，是解決這一問題的有效途徑。

1　NJ-2000扭矩測控裝置在單輥的防打滑應用

1.1NJ-2000扭矩測控裝置的原理

NJ-2000扭矩測控裝置主要用于大功率及超大功率電機傳動系統轉速測量，主動/被動設備滑差比測量、報警和扭矩保護控制。使用時主動軸或者從動軸上安裝有測速盤，測速盤上有測速探頭螺絲，速度傳感器的感應面和探頭螺絲的平面保持平行距離為5mm。它是通過傳感器對轉速的測量、比較，實現對電機的監控保護。可以通過按鍵輸入主動軸與被動軸的速差百分比保護定值等參數。因為電機啟動時不穩定，所以系統可以設置啟動延時時間參數躲過啟動階段。運行時，能夠實時顯示主動軸與被動軸的速差百分比值，實時顯示主動軸與被動軸的實測速度，一旦檢測到預設的報警速差百分比或者保護速差百分比整定值時，則報警繼電器或保護繼電器動作輸出，發出聲光報警信號或者停機指令。另外，測控儀還具有4～20mA電流輸出功能，可通過CPU對速差百分比值進行處理后轉換成4～20mA電流送給遠程PLC，以進行相關處理。

1.2NJ-2000扭矩測控裝置安裝與調試

單輥破碎機屬于恒速運轉設備，應用時只需在減速機高速軸上安裝測速盤，固定好探頭螺絲，焊接好速度傳感器固定支架，使速度傳感器與探頭保持5mm即可。由于是恒速電機，所以GL5參數要設置為電機額定轉速。工作時，速度傳感器檢測到的實際轉速和GL5參數設置的電機額定轉速進行比較，從而可以監測設備工作是否正常，是否有卡死堵轉和聯軸器故障等。NJ-2000扭矩測控裝置速度傳感器安裝示意圖如圖1所示。

測控裝置控制箱安裝在設備附近墻上，與操作箱就近安裝，以方便電氣接線。測控裝置外部接線圖如圖2所示，圖中的407為單輥傳動號。速度傳感器與測控裝置采用專用屏蔽電纜連接，傳感器采用的是德國PEPPERL+FUCHS（倍加福）的NBB5-18GM50-E2，它屬于三線制的電感式接近開關。傳感器上的棕色線為輸入+12V線，藍色線為輸入-12V線，黑色線為輸出的信號線，與裝置上相應端子相接即可。裝置合電源之前，測量啟動信號線兩點間應無電壓。電機啟動之前，合上工作電源，觀察傳感器后面感應指示燈是否亮，若不亮應檢查傳感器與探頭距離是否在5mm～7mm之間、位置是否偏移、連接線有無松動接錯等。

1.3參數設置

通過按裝置面板上的“功能”鍵選擇不同的功能設定整定值，按“+”、“－”鍵修改整定值，按“保存”鍵保存整定值并退出功能設定。應注意的是，GLA和GLb參數設置方法比較特殊，應在關掉裝置電源后，同時按下“+”、“－”、“功能”三個鍵，再合上電源3～5秒后進行。參數設置如表1所示。

表1　NJ-2000扭矩測控裝置單輥應用參數設置

1.4單輥控制電路與防打滑原理分析

單輥電機型號為Y315L2-6，132kW，額定轉速為980r/min。扭矩測控裝置控制原理圖如圖3所示。因為電機功率較大，所以選用了QB42型軟啟動器來進行啟動控制。TC為電流變送器，HZK為扭矩測控裝置。SLS為手自動轉換開關，SLS1為直接啟動和軟啟動選擇開關。在自動工作方式下，直接啟動或者軟啟動只能控制電機正轉。手動工作方式下，直接啟動或者軟啟動既能控制電機正轉，也能控制電機反轉。正常工作時是正轉運行，反轉是為了取出雜物和處理塊料用的。下面以自動軟起工作方式為例分析控制過程：當SLS打在自動位，SLS1打在軟起動位置時，處于自動軟起工作方式。主控室工作人員啟動系統時，PLC輸出響鈴信號，中繼KSR吸合，KSR常開觸點閉合，電鈴HB1得電打鈴預警。然后PLC輸出啟動信號，中繼KQ吸合，常開點閉合，從而ZKM得電，ZKM常開點閉合接通軟啟動器QB42的13、14端子，電機開始軟啟動，軟起完成時旁路輸出常開點（QB42 的15、17端子）閉合，線號133與135之間接通從而KA2閉合，KA2的一個常開點閉合自鎖旁路輸出點，另一個常開點接通KM，旁路接觸器KM吸合實現旁路軟啟動器的目的，這時KM的常閉點斷開軟啟動器的13、14啟動控制端，而常開點閉合接通線號201和203，這兩根線是送到HZK的啟動信號線上的，從而啟動HZK實施測量與保護。現場HZK的電源L、N分別來自線號103 與N，線號109與119之間的HZK常閉點來自HZK的保護閉點，線號901A與923之間的HZK常開點來自HZK的保護開點。當單輥出現卡死堵轉、嚴重過負荷等故障時，速度傳感器檢測到速度嚴重下降，HZK的保護閉點動作斷開ZKM和KM，保護開點也動作閉合把保護信號送入PLC，控制KQ失電常開點斷開ZKM電源回路并在主控室電腦上發出彈窗打滑報警。

1.5NJ-2000扭矩測控裝置出現的問題

扭矩測控裝置使用以來，出現了一些問題。開始是隔段時間速度傳感器就會損壞，裝置出現故障指示并保護停機。采取的對策是將速度傳感器垂直安裝方式改為水平安裝且嚴格控制與測速盤探頭的距離在5mm以內，既在一定程度上延長了與熱源的距離，減輕了附近的熱輻射對傳感器內部引線等耐熱薄弱部位的影響，又降低了單輥工作時設備振動的影響，傳感器使用壽命得以延長，取得了一定的效果，經過一段時間的使用沒有出現大問題。后來測控裝置在使用中會報故障停機，斷開電源后重新投入又能使用，而且修改保護滑差比等參數后仍然會時常發生這種故障，裝置或傳感器自身出現軟故障是一個可能原因。考慮到這種裝置價格昂貴，配套的速度傳感器性價比不太高，又無多余備件，決定不再使用此裝置進行打滑保護，而是采用另一種能基本滿足打滑保護功能需要又簡捷易用的速度開關來進行控制。

2　DH-80速度開關在單輥防打滑中的應用

2.1DH-80速度開關的工作原理

速度開關又稱旋轉探測儀、打滑開關等，廣泛用于各種運輸皮帶打滑檢測和各種旋轉機械設備過載欠速的檢測。速度開關內部裝有延時電路，外部后面裝有調節延時的電位器，可根據被動軸（輪）的不同轉速靈活調整延時時間來對運轉的設備進行檢測，以保護設備的過載堵轉打滑等故障。圖4為速度開關在單輥應用中的安裝示意圖，鐵質檢測片均勻地用螺絲固定在減速機低速軸聯軸器圓周平面上，由于單輥減速機低速軸速度較低，可根據情況使用4片及以上檢測片。速度開關可固定在基礎上的扁鐵上，感應面與檢測片相距4～8mm。

DH-80速度開關額定電壓為220VAC，額定電流為300mA。按照如圖5方式進行接線，當設備尚未啟動，L、N兩端加上220VAC電壓時，速度開關在一段時間內保持導通，中繼ZJ保持吸合，以利于在各種應用中躲過開機起動時轉速不穩定階段，這段時間稱為初始延時。初始延時一到，速度開關轉為關斷狀態，中繼ZJ失電斷開。

當旋轉的的設備起動運轉時，檢測片也跟著旋轉，當檢測片運轉到離速度開關4～8mm位置時，利用電磁感應作用給速度開關一個脈沖信號，這時速度開關啟動檢測延時，這個延時可以通過速度開關后面的電位器進行調節。例如把該延時調為8s，那么在8s內來一個檢測片再次觸發時，速度開關就處于導通狀態，中繼吸合。如果超過了8s還沒有接收到觸發脈沖信號，速度開關仍然關斷，當然初始延時時間內的導通狀態是不受有無脈沖影響的。這樣速度開關繼續接收脈沖，收到一個就開始檢測計時，在檢測延時時間內則保持導通，超時未收到脈沖則關斷，速度開關會判定為設備發生了卡死堵轉、嚴重過載、打滑等非正常狀態，從而中繼失電跳脫，利用中繼觸點狀態變化來控制設備停機或報警，達到保護電機設備的目的。總之，設備正常運轉時，可以理解為速度開關的實際脈沖頻率與設定頻率相比較，實際脈沖頻率大于設定頻率開關就導通，反之則關斷。

2.2DH-80速度開關在單輥控制中的分析

經由速度開關改造的防打滑控制電路如圖6所示。

圖6原理圖中，NJ-2000扭矩測控裝置電源及有關保護點已經取消，DH1、DH2為速度開關，DHJ1、DHJ2

為打滑繼電器。由于單輥減速機型號為XJBW63B-157-FJ，速比為157，電機額定轉速為980r/min，據此可推斷出齒輥轉速為6.24r/min，那么每轉需要9.6s，安裝4個檢測片時每次觸發間隔時間則為9.6/4=2.4s。根據單輥的設備特性，可按3倍的系數來計算速度開關的檢測延時為2.4×3=7.2s，據此設定檢測延時為8s。設備正常運轉時，DH1、DH2導通，DHJ1、DHJ2吸合，送至PLC的兩個打滑常開點閉合。單輥卡死堵轉等情況出現時，DH1、DH2關斷，DHJ1、DHJ2失電，送至PLC的兩個打滑常開點打開，這里PLC程序兩個內部打滑點是串在一起的，主要是防止使用一個速度開關時速度開關損壞造成誤動作，增強可靠性。經過PLC程序處理，PLC停止運行輸出，KQ失電打開，ZKM和KM相繼失電斷開主回路，從而實現了保護停機，確保了在單輥運行期間出現故障時能夠及時處理，保障了設備安全。

3　結論

單輥破碎機在燒結工藝系統中倏關重要，在工藝系統無檢修情況下一般是不允許停機的。而外部雜物和大型塊礦等都有可能引起單輥卡死堵轉、嚴重過載等，容易導致電機與機械設備損壞，從而發生停產事故，增加備件維修與更換成本。NJ-2000扭矩測控裝置在2×220m2燒結投產時開始使用，期間出現了一些問題，但優點是功能較為齊全。DH80速度開關使用方便，外部接線簡單，性能較為可靠，但檢測延時調節精度較差，功能較少。這兩種防打滑技術在單輥的使用中，確實起到了一定的作用，保證了設備在卡死堵轉等重故障時能及時停機，延長了設備的使用壽命，減少了非計劃停機時間，效果得到了一致肯定。

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1674-6708（2015）152-0049-03

侯兆海，工程師，畢業院校：浙江大學，工作單位：江蘇金恒信息科技有限公司，研究方向：電氣自動化新技術