基于可靠性的冶金機電設備安全驅(qū)動方式設計

李 明

（神華準格爾能源有限責任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

伴隨冶金機電設備自動化與科技水平的不斷提高，當代企業(yè)越來越重視其安全驅(qū)動。冶金機電設備安全驅(qū)動不單單能夠確保生產(chǎn)過程的安全性、物流運輸?shù)募皶r性等設備的正常應用，還對提升冶金機電設備的可靠性、防止安全事故的發(fā)生以及降低維護成本等具備極其重要的作用[1]。同時隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國的工業(yè)水平在改革開放以后逐漸成為國民經(jīng)濟的支柱型產(chǎn)業(yè)之一。

尤其是對于冶金機電企業(yè)來說，機械設備的安全驅(qū)動能夠最大程度的確保企業(yè)的安全運行，因為一旦發(fā)生安全事故，就會導致極其嚴重的生命財產(chǎn)損失。強化冶金機電設備的安全驅(qū)動具備至關(guān)重要的意義。

1 基于可靠性的冶金機電設備安全驅(qū)動方式設計

安全驅(qū)動指的是在冶金機電設備的主電源以及其備用電源都發(fā)生故障的時候，在滿足一定連鎖條件的狀況下，把冶金機電設備由當時所處的工作工位及時復位至安全工位的做法[2]。

如果冶金機電設備并沒有發(fā)生發(fā)生快速的安全驅(qū)動的話，就會極有可能對冶金機電設備產(chǎn)生嚴重危害，也極有可能導致周邊設備的連續(xù)損壞，進而可能會對生產(chǎn)現(xiàn)場再次一定的危險。所以安全驅(qū)動在冶金機電領(lǐng)域的一系列機械設備設計中是必須要綜合考慮的。

1.1 關(guān)于輸出軸的轉(zhuǎn)速分析

需要注意的是，冶金機電設備的輸出軸轉(zhuǎn)速運行需要滿足一定的數(shù)學公式，確保設備轉(zhuǎn)速能夠保證在一定的范圍內(nèi)才算及格，所以設置輸出軸為X，V則代表冶金機電設備外緣線的最大速度，W 設為冶金設備常規(guī)攪拌器的最大直徑，所以根據(jù)公式X＝60V/（W*π）進行計算[3]。

按照這個公式就能夠聯(lián)系冶金機電設備的具體狀況對其安全驅(qū)動的方式進行合理配置，借助于計算確?？茖W的輸出轉(zhuǎn)速及其極速，另外還包括減速器的減速比。聯(lián)系最后的計算結(jié)果就能夠選取出對應的驅(qū)動方式，如果在選取的時候發(fā)生問題，可以聯(lián)系設備的外緣線速度及其攪拌器最大直徑的取值范圍進行一定程度的調(diào)整，借助于這種手段就能夠確定標準設備的應用規(guī)格。

1.2 制訂安全標志

根據(jù)機械設備制造商提供的一系列安全操作規(guī)范及其安全操作的關(guān)鍵要點，對冶金機電設備的關(guān)鍵防范部位制訂相應的安全措施并制訂出設備應用的安全標志，安全標志需要按照GB 2894-1996 安全標志的具體規(guī)定去制作，借以警示人們需要注意任何不安全因素的出現(xiàn)[4]。冶金機電設備周遭可以設立較為醒目的安全標志牌，用來提醒人們注意設備安全及發(fā)生事的時候需要采取的緊急手段。其避雷措施必須根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定的標準嚴格執(zhí)行。按照冶金機電設備技術(shù)情況制作出設備的報廢標準，及時更換不安全設備。

1.3 設備故障診斷服務單元接口封裝

冶金機電設備安全事故診斷服務和機電設備故障診斷系統(tǒng)之間的端口具體采取的是Web service。Web service采取的是開放式網(wǎng)絡協(xié)議SOP進行通信，這是一種較為包容式的、自我敘述的端口對接方式。這也是一種面向設備應用服務利于集成的端口。服務提供者需要按照Web service的嚴格標準，把其基礎使用組件用web網(wǎng)絡服務的方式進行公布，服務使用者按照Web service的敘述建構(gòu)出屬于自己的接口和這些基礎服務的端口進行對接使用[5]。

每一個冶金機電設備的安全驅(qū)動服務只是需要把各自的基本運作函數(shù)(或類等)進行Web service接口封裝，冶金機電設備的安全驅(qū)動服務一定意義上能夠按照自已定義所提供的服務類型及其驅(qū)動格式完成操作。應用服務器需要按照冶金機電設備的安全驅(qū)動服務的WDSL構(gòu)建出對應好的端口函數(shù)，并利用冶金機電設備的安全驅(qū)動服務完成操作。

需要說明的是，Y 型電動機+CST 驅(qū)動裝置作為美國道奇公司專為冶金機電設備設計的，具有比較高的可靠性的機電一體化驅(qū)動設置。CST 裝置主要是由齒輪、減速器、摩擦片、離合器等共同構(gòu)成。冶金機電設備連接輸入軸上，內(nèi)齒圈與離合器完成相互對接后，輪架和輸出軸共為一體，并和負壓渦輪連接，當冶金機電設備工作的時候，必須歷經(jīng)一論減速操作后，齒輪帶動太陽輪，太陽輪再驅(qū)動另外一個行星輪，行星輪帶動內(nèi)齒圈進行自由旋轉(zhuǎn)，這個時候因為行星架和滾筒是連接在一起的，受扭矩行星輪對的影響，設備在原地完成自轉(zhuǎn)后后續(xù)并不會繼續(xù)圍著齒輪公轉(zhuǎn)，所以和行星架共為一體的輸出軸并會完成轉(zhuǎn)動(這個時候離合器的主、從摩擦片之間就會出現(xiàn)較大的構(gòu)件間隙) ，如此一來就完成了安全驅(qū)動冶金機電設備的目的。

當冶金機電設備達到額定轉(zhuǎn)速的時候，其壓力閥就會增加設備環(huán)形油缸的內(nèi)在壓力， 造成設備運行離合器的兩片摩擦片之間發(fā)生摩擦作用而產(chǎn)生油膜剪斷力，油膜剪斷力就會為內(nèi)齒圈的制動產(chǎn)生助推力，進而導致內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速隨著剪斷力的減小而逐漸增加，當內(nèi)齒圈受到助推力的時候，行星輪就會沿著內(nèi)齒圈運動，這個時候行星輪不單單會自轉(zhuǎn)且還會完成公轉(zhuǎn)，并帶動和行星架共為一體的輸出軸一同聯(lián)動，即帶動冶金機電設備實現(xiàn)安全驅(qū)動。當改變環(huán)形油缸的壓力時，輸出軸的速度將隨之改變，從而通過調(diào)節(jié)環(huán)形油缸上的壓力來改變輸出軸的速度，最終起到可控調(diào)速的作用。山西汾西礦業(yè)集團曙光煤礦主斜井帶式輸送機就采用了CST 驅(qū)動裝置。采用CST 驅(qū)動裝置的最大優(yōu)勢就是實現(xiàn)冶金機電設備滿的安全驅(qū)動，減小設備運行產(chǎn)生的動態(tài)張力，從而使冶金機電設備的各個構(gòu)件的電流趨于相同，功率平衡可高達百分之九十二。

2 實驗與效果分析

為了更加清楚、具體的看出此方式的實際運行效果，特與傳統(tǒng)設備的安全驅(qū)動方式進行對比，對其安全驅(qū)動功率進行比較。

2.1 實驗準備

為保證試驗的準確性，將兩種驅(qū)動方式設計置于相同的試驗環(huán)境之下，進行安全驅(qū)動功率的相關(guān)試驗。

2.2 實驗結(jié)果分析

試驗過程中，通過兩種不同的驅(qū)動方式設計同時在相同環(huán)境下進行工作，分析其驅(qū)動功率的變化。實際效果對比圖見圖1所示。根據(jù)實驗結(jié)果，明顯看出，基于可靠性的冶金機電設備安全驅(qū)動方式設計相比于傳統(tǒng)驅(qū)動方式，在功率平衡率方面具有顯著優(yōu)勢，功率平衡可高達百分之九十二。實驗證明，本文設計的方法具有有效性。

圖1 實驗對比圖

3 結(jié)束語

本文對基于可靠性的冶金機電設備安全驅(qū)動方式設計進行分析，根據(jù)冶金機電設備的運行要求，對其安全驅(qū)動方式進行調(diào)整，實現(xiàn)本文設計。實驗論證表明，本文設計的方法具備極高的有效性。希望本文的研究能夠為基于可靠性的冶金機電設備安全驅(qū)動方式設計的方法提供理論依據(jù)。