取料機(jī)斗輪驅(qū)動(dòng)站耦合器報(bào)警裝置系統(tǒng)的改進(jìn)

何艷清

（神華天津煤炭碼頭有限責(zé)任公司，天津 塘沽 300452）

液力耦合器，廣泛應(yīng)用于煤碼頭的皮帶機(jī)和取料機(jī)上，是以液體為工作介質(zhì)的一種非剛性聯(lián)軸器，又稱液力聯(lián)軸器。液力耦合器工作原理是由泵輪和渦輪組成一個(gè)可使液體循環(huán)流動(dòng)的密閉工作腔，泵輪裝在輸入軸上，渦輪裝在輸出軸上。動(dòng)力機(jī)（內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)等）帶動(dòng)輸入軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體被離心式泵輪甩出。這種高速液體進(jìn)入渦輪后即推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，將從泵輪獲得的能量傳遞給輸出軸。

液力耦合器有以下特點(diǎn)：（1）具有調(diào)速，限矩的功能，能消除沖擊和振動(dòng)，過載保護(hù)性能和啟動(dòng)性能好，相比應(yīng)用變頻器節(jié)約成本。（2）一般液力耦合器正常工況的轉(zhuǎn)速比在0.95以上時(shí)可獲得較高的效率。（3）可吸收工作機(jī)的沖擊和振動(dòng)延長(zhǎng)部件的使用壽命。（4）具有改善傳動(dòng)品質(zhì)和節(jié)約能源的雙重功能。

1.耦合器報(bào)警裝置原理及當(dāng)前應(yīng)用出現(xiàn)的問題

耦合器工作原理是通過油液運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生扭矩，是一種柔性有滑差的傳動(dòng)，當(dāng)負(fù)載的阻力矩突然增加，偶合器的滑差增大，油液就會(huì)產(chǎn)生高溫和高壓。為了保護(hù)耦合器和相關(guān)聯(lián)設(shè)備的安全，必須設(shè)置保護(hù)裝置，以避免油液因高溫和高壓產(chǎn)生密封失效和爆炸。保護(hù)裝置是在偶合器外殼上安裝報(bào)警銷和易熔塞，形成兩級(jí)保護(hù)。報(bào)警銷的原理是：當(dāng)耦合器內(nèi)溫度升高，達(dá)到125℃時(shí)，報(bào)警銷的合金融化，報(bào)警銷由于離心力的作用，向外伸出，觸動(dòng)機(jī)械行程開關(guān)，切斷電機(jī)電源，切斷扭矩的傳遞，保證電動(dòng)機(jī)仍能繼續(xù)運(yùn)行而不致于損壞。易熔塞的原理是：當(dāng)耦合器的易熔塞達(dá)到145℃時(shí)，易熔塞的合金融化噴油，耦合器停止傳遞扭矩。

斗輪取料機(jī)的耦合器也是兩級(jí)工作保護(hù)，但在實(shí)際應(yīng)用中，一級(jí)保護(hù)的可靠性是決定耦合器安全運(yùn)行的關(guān)鍵，如果一級(jí)保護(hù)可靠，就能及時(shí)切斷電機(jī)電源，令電機(jī)停止工作，一旦達(dá)到二級(jí)保護(hù)溫度，耦合器內(nèi)的液體溫度、壓力驟升，如耦合器內(nèi)的油液來不及噴出，極易發(fā)生燃燒爆炸的危險(xiǎn)，許多事故的發(fā)生就是這樣造成的。所以一級(jí)保護(hù)系統(tǒng)必須安全可靠。

取料機(jī)原國(guó)產(chǎn)耦合器，由國(guó)產(chǎn)報(bào)警銷和機(jī)械動(dòng)作開關(guān)組成報(bào)警系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1

這種報(bào)警裝置工作原理如下：正常情況下擺桿與報(bào)警銷不接觸，調(diào)整距離為4mm，擺桿通過彈簧和螺栓固定，當(dāng)耦合器發(fā)生異常，耦合器油液溫度升高，在耦合器油液溫度到達(dá)125℃時(shí)，該報(bào)警銷中的易熔合金融化，報(bào)警銷的柱銷在離心力的作用下從原始狀態(tài)伸長(zhǎng)大約8～10.5mm，從而碰撞裝置的擺桿，牽動(dòng)行程開關(guān)，直接切斷電動(dòng)機(jī)電源，使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)必須將已動(dòng)作過的易熔塞旋下，換上備用易熔塞。

此報(bào)警系統(tǒng)主要特點(diǎn)是裝置簡(jiǎn)單實(shí)用，使用成本低，但可靠性差。在實(shí)際應(yīng)用中主要出現(xiàn)以下問題：（1）因港口煤碼頭處在鹽霧環(huán)境中，濕度大，對(duì)行程開關(guān)腐蝕嚴(yán)重，易造成失效、動(dòng)作不了、短路等問題；或者報(bào)警銷全部甩出，卻沒有碰到擺桿，造成失效漏油。（2）螺栓，彈簧等部件由于長(zhǎng)時(shí)間暴露在潮濕，鹽霧的環(huán)境中，容易銹死，導(dǎo)致報(bào)警銷伸出時(shí)不能使擺桿動(dòng)作。（3）由于此耦合器在取料機(jī)前臂架斗輪驅(qū)動(dòng)站處，受振動(dòng)影響使擺桿發(fā)生自行動(dòng)作，經(jīng)常造成誤報(bào)警。

2.電氣控制系統(tǒng)的原理及應(yīng)用

由于機(jī)械式報(bào)警系統(tǒng)有以上的缺點(diǎn)，所以需要對(duì)耦合器的一級(jí)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。以電氣運(yùn)行控制系統(tǒng)（EOC）作為一級(jí)報(bào)警系統(tǒng)，增加保護(hù)裝置的可靠性。EOC工作原理如圖2所示。

傳收集器是一個(gè)感應(yīng)磁性的元器件，可感應(yīng)磁性傳導(dǎo)器的經(jīng)過磁場(chǎng)，如果磁場(chǎng)高于設(shè)定值，就會(huì)向評(píng)估儀器發(fā)射一個(gè)矩形波信號(hào)，低于設(shè)定值（溫度開關(guān)點(diǎn)）則不發(fā)射，安裝時(shí)與磁性傳導(dǎo)器的距離為2mm為宜。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的使用條件，它的保護(hù)類型為IP67，正常工作運(yùn)行溫度在-25～67℃之間。

磁性傳導(dǎo)器有一個(gè)帶有嵌入式磁鐵系統(tǒng)的螺栓，其磁場(chǎng)強(qiáng)度根據(jù)溫度改變，溫度高磁性降低。磁場(chǎng)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成距離收集器，2mm的切斷溫度為125℃。

在收集器與評(píng)估儀器之間用兩芯導(dǎo)線連接，截面積為1.0mm2，最大長(zhǎng)度為500m，喂入線必須單獨(dú)布線，防止干擾。

此系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)液力耦合器啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳導(dǎo)器隨著耦合器旋轉(zhuǎn)，當(dāng)耦合器低于125℃時(shí)，EOC啟動(dòng)，檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行。每次收集器經(jīng)過傳導(dǎo)器時(shí)，都會(huì)發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)被傳輸給評(píng)估儀器，脈沖信號(hào)在評(píng)估儀器中與LED顯示屏預(yù)設(shè)定的脈沖數(shù)限制值進(jìn)行對(duì)比，如果脈沖數(shù)大于或等于限定值，就說明耦合器處于正常工作狀態(tài)。

如果運(yùn)行出現(xiàn)問題，耦合器內(nèi)部油液溫度超過激勵(lì)溫度125℃，傳導(dǎo)器就停止發(fā)射脈沖信號(hào)，傳導(dǎo)器發(fā)給評(píng)估儀器的脈沖信號(hào)就會(huì)減少，評(píng)估儀器通過和LED顯示設(shè)置的限制值脈沖數(shù)進(jìn)行比較，如果所檢測(cè)的脈沖數(shù)小于限定值，耦合器屬于高溫狀態(tài)，評(píng)估儀器的輸出繼電器停止工作，同時(shí)發(fā)出信號(hào)切斷電機(jī)電源，電機(jī)停轉(zhuǎn)。

此外，評(píng)估儀器還有故障報(bào)警功能（電纜破皮或者短路），根據(jù)設(shè)置條件能在評(píng)估儀器和收集器出現(xiàn)問題時(shí)自動(dòng)報(bào)警。

3.應(yīng)用效果

通過以上EOC對(duì)耦合器報(bào)警系統(tǒng)的改進(jìn)。使系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高，應(yīng)用效果良好。耦合器有問題能及時(shí)報(bào)警，降低了設(shè)備的故障率，保證了整體設(shè)備的安全高效運(yùn)行。

[1]周軍，海信.電氣控制及PLC[M].機(jī)械工業(yè)出版社.