電磁振動(dòng)給料機(jī)的發(fā)展與控制方式探討

王慧華 楊小剛

(邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺(tái)054035)

電磁振動(dòng)式給料機(jī)以其節(jié)能高效、使用簡(jiǎn)單、投資少、體積小、重量輕、維修方便、無轉(zhuǎn)動(dòng)零件、啟動(dòng)電流小、激振器可以隨時(shí)啟停等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于礦山、煤炭、冶金、建材、電力、化工、機(jī)械、糧食等行業(yè)。隨著電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和節(jié)能技術(shù)水平的提高，控制電磁振動(dòng)給料機(jī)的可控硅整流電源裝置廣泛用于電力、化工、鋼鐵等行業(yè)的電力電子設(shè)備中?？煽康碾妷弘娏骺刂蒲b置是保證工業(yè)設(shè)備的正常運(yùn)行的基本要求，故障自動(dòng)診斷技術(shù)是提高設(shè)備可維護(hù)性的有效手段之一?？煽毓桦娫词且环N常規(guī)的電子控制儀表，廣泛應(yīng)用于電磁振動(dòng)給料機(jī)調(diào)整振幅、電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)整轉(zhuǎn)速上，而電磁振動(dòng)給料機(jī)和電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用在建材、煤炭、礦山、冶金、糧食、化工等行業(yè)，市場(chǎng)占有率非常大。[1]

1 電磁振動(dòng)給料機(jī)的發(fā)展

電磁震動(dòng)給料機(jī)始于上個(gè)世紀(jì)初，是運(yùn)用電磁振動(dòng)原理的一種給料機(jī)械裝置，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化生產(chǎn)線上。控制原理是利用電磁激振器使給料槽作高頻率的往復(fù)振動(dòng)，槽內(nèi)物料以一定角度拋擲，并朝一定方向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)定量給料。

20 世紀(jì)40 年代，英、美等國(guó)就已將電磁振動(dòng)給料機(jī)用于受煤槽和配煤槽下部的給料，后來又廣泛用于翻車機(jī)下部的給料，日本還常將它用于粉碎機(jī)上部的定量給料，80 年代進(jìn)入高速發(fā)展階段。中國(guó)從20 世紀(jì)60 年代起使用電磁振動(dòng)給料器給料，70 年代應(yīng)用于配煤槽下部定量給煤，進(jìn)入80 年代后，由于制造工業(yè)開始迅速發(fā)展，我國(guó)在振動(dòng)給料機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)上和自力更生和消化吸收的基礎(chǔ)上，也開始進(jìn)行探索和創(chuàng)新，已經(jīng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造及技術(shù)性能等方面取得了一定發(fā)展。然而當(dāng)前電磁振動(dòng)給料機(jī)還存在一些問題，譬如輸送物料效率低、消耗功率大、影響給料機(jī)運(yùn)送物料精確性能的振幅大小，另外，在調(diào)節(jié)方便性能上也比較復(fù)雜等種種弊端，因此，隨著當(dāng)今電子技術(shù)的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外成功研制開發(fā)的變頻變壓電源送料器，使得電磁振動(dòng)給料器的輸送速度可以很方便的進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而更好的滿足了工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的要求。

目前國(guó)內(nèi)外各振動(dòng)給料機(jī)生產(chǎn)廠商的主要產(chǎn)品均為電磁振動(dòng)給料機(jī)和電機(jī)振動(dòng)給料機(jī)，除國(guó)內(nèi)的唐山礦山機(jī)械廠、河南省鶴壁市煤電通用機(jī)械廠外還有眾多國(guó)外大型企業(yè)，如美國(guó)的JVI 振動(dòng)機(jī)械和FMC 科技等。[2]

2 電磁振動(dòng)給料機(jī)的控制方式

電磁振動(dòng)給料機(jī)是一種能夠控制給料量的設(shè)備，能達(dá)到給料均勻、方便控制產(chǎn)量調(diào)節(jié)。電磁振動(dòng)給料機(jī)是通過調(diào)節(jié)振幅大小來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制給料量的大小，以3000 次/分的頻率不停地振動(dòng)，通過可控硅單相半波整流電路，供給電磁激振器一種大小可調(diào)的脈動(dòng)直流電，從而實(shí)現(xiàn)控制直流電大小即可控制振幅大小。[3]

調(diào)節(jié)電磁振動(dòng)給料機(jī)的振幅一般有以下幾種型式：

（1）電壓型振幅調(diào)節(jié)器

這種調(diào)節(jié)器利用調(diào)壓器調(diào)節(jié)電壓，經(jīng)半波整流供給電磁振動(dòng)給料機(jī)于調(diào)壓器容量的限制，只適用于小型電磁振動(dòng)給料機(jī)。雖然該調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)范圍大，但是不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

（2）電阻型振幅調(diào)節(jié)器

這種調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電磁振動(dòng)給料機(jī)振幅的原理是通過改變負(fù)載電阻值，來改變電振給料機(jī)線圈輸入電壓。

（3）可變電感調(diào)節(jié)器

這種調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)特性平滑，損耗小，但功率因數(shù)較低。

（4）可變電容調(diào)節(jié)器

這種調(diào)節(jié)器一般只用于微型電磁振動(dòng)給料器，雖然功率因數(shù)高，但是調(diào)節(jié)特性均勻性差。

（5）可控硅整流調(diào)節(jié)器

可控硅半波整流控制方案是比較理想的一種電磁振動(dòng)給料機(jī)振幅調(diào)節(jié)裝置。它的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)范圍大，可以實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)范圍從零一直到額定值；能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，可以使設(shè)備達(dá)到很高的控制精度；控制系統(tǒng)功率消耗極小，可以認(rèn)為是無損耗的，尤其對(duì)于中、大型電磁振動(dòng)給料機(jī)效果更為突出；另外，該控制器還有成本低，體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。

由于考慮到上述各個(gè)控制器的優(yōu)缺點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用可控硅整流器來調(diào)節(jié)振幅實(shí)現(xiàn)給料，該調(diào)節(jié)方式簡(jiǎn)單可行且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制?？煽毓栌|發(fā)電路也在不斷發(fā)展，從簡(jiǎn)單的阻容移相觸發(fā)電路、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、專用集成電路觸發(fā)電路到現(xiàn)在的基于單片機(jī)的智能數(shù)字觸發(fā)電路。采用單片機(jī)對(duì)其振幅控制不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且還可以大幅度提高被控振幅的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠極大地提高設(shè)備傳送物料的控制精度。

3 結(jié)束語

當(dāng)今社會(huì)工業(yè)自動(dòng)化已涉及到各個(gè)領(lǐng)域，工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)逐步形成，市場(chǎng)上需要大量能夠接入DCS（集散控制系統(tǒng)）的各種儀表，包括一次儀表、二次儀表等。另外，當(dāng)晶閘管故障(如晶閘管組件門極損壞或觸發(fā)脈沖丟失等故障)、過載等故障，整流電路仍然工作，但輸出電壓的脈動(dòng)增大、平均值降低的這種帶病工作，導(dǎo)致整流波形產(chǎn)生畸變，使負(fù)載不能正常運(yùn)行，同時(shí)也加大了對(duì)電網(wǎng)的干擾。

國(guó)內(nèi)一些研究人員開始嘗試采用自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)電磁振動(dòng)給料機(jī)的振幅進(jìn)行控制，針對(duì)電磁振動(dòng)給料器的傳統(tǒng)可控硅控制驅(qū)動(dòng)電路，存在一定時(shí)間內(nèi)振動(dòng)次數(shù)不穩(wěn)定、驅(qū)動(dòng)電壓可控性差、不能與可控硅輸出呈線性關(guān)系、可控硅電源不能與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接（接入DCS 系統(tǒng)）等不足，提出電磁振動(dòng)給料器同步數(shù)字智能控制方法，DCS 網(wǎng)絡(luò)接口、人機(jī)界面部分正是對(duì)整流裝置進(jìn)行的在線監(jiān)測(cè)和故障診斷。進(jìn)一步提高主加料量和微小補(bǔ)加料量穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。另外，失重秤、斗秤、恒速皮帶秤等計(jì)量設(shè)備在建材、礦山、糧食、煤炭等行業(yè)大量使用，這些計(jì)量設(shè)備都要配置電磁振動(dòng)給料機(jī)作為給料設(shè)備，每臺(tái)電磁振動(dòng)給料機(jī)都要用一臺(tái)可控硅電源來調(diào)節(jié)給料量，因此市場(chǎng)需求量相當(dāng)大。

［1］王運(yùn)池.國(guó)內(nèi)給料設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].煤質(zhì)技術(shù)，2003(7)：29-31.

［2］黃鳳.電磁震動(dòng)給料機(jī)的振幅的自適應(yīng)控制[D].江蘇：河海大學(xué)，2007.

［3］占啟賢.自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：輕工業(yè)出版社，2000：225-243.