防打滑技术在单辊破碎机的应用

侯兆海江苏金恒信息科技有限公司，江苏南京　210035

防打滑技术在单辊破碎机的应用

侯兆海
江苏金恒信息科技有限公司，江苏南京210035

单辊破碎机是烧结生产线上的重要设备，在正常生产时一般是不允许停机的。在可能发生卡死堵转等非正常情况下，过大的冲击容易造成机械设备损坏，给安全稳定生产带来很大的隐患。因此，能够有效识别并及时采取措施进行处理尤为重要。本文介绍了两种防打滑装置在南钢2×220m2烧结单辊破碎机的应用情况，给出了控制电路并分析了防打滑原理。应用实践表明，防打滑装置在一定程度上保护了设备无损化运行，减少了机械设备的故障，为正常生产和节约成本作出了保障。

单辊破碎机；防打滑；控制；分析

南钢第二炼铁厂2×220m2烧结工程共有两台Φ2000mm×3720mm水冷轴式单辊破碎机，安装在烧结机的尾部，用来破碎经烧结后从烧结台车上卸下来的热烧结饼。破碎机由传动装置、辊轴（齿辊）装置、辊轴给排水冷却装置、辊轴轴承座支架、移动台车及卷扬装置、篦板等组成。驱动由电动机经减速装置带动辊轴旋转。安装有篦板的移动台车水平搁置在辊轴下面，热烧结饼从烧结机尾部卸到篦板上。辊轴旋转时，借助破碎齿的剪切和挤压作用将热烧结饼破碎。经破碎后的热烧结矿块度小于150mm，从破碎机下溜槽进入环冷机。

当破碎机工作时，可能有时会有异物或大块矿料进入破碎机，使破碎机过负荷，甚至发生卡死堵转等情况，这时若不及时停机，可能会造成设备损伤或毁坏，给安全稳定生产带来隐患。为此，在单辊破碎机控制中采用防打滑技术，在发生这些情况时及时停机，是解决这一问题的有效途径。

1　NJ-2000扭矩测控装置在单辊的防打滑应用

1.1NJ-2000扭矩测控装置的原理

NJ-2000扭矩测控装置主要用于大功率及超大功率电机传动系统转速测量，主动/被动设备滑差比测量、报警和扭矩保护控制。使用时主动轴或者从动轴上安装有测速盘，测速盘上有测速探头螺丝，速度传感器的感应面和探头螺丝的平面保持平行距离为5mm。它是通过传感器对转速的测量、比较，实现对电机的监控保护。可以通过按键输入主动轴与被动轴的速差百分比保护定值等参数。因为电机启动时不稳定，所以系统可以设置启动延时时间参数躲过启动阶段。运行时，能够实时显示主动轴与被动轴的速差百分比值，实时显示主动轴与被动轴的实测速度，一旦检测到预设的报警速差百分比或者保护速差百分比整定值时，则报警继电器或保护继电器动作输出，发出声光报警信号或者停机指令。另外，测控仪还具有4～20mA电流输出功能，可通过CPU对速差百分比值进行处理后转换成4～20mA电流送给远程PLC，以进行相关处理。

1.2NJ-2000扭矩测控装置安装与调试

单辊破碎机属于恒速运转设备，应用时只需在减速机高速轴上安装测速盘，固定好探头螺丝，焊接好速度传感器固定支架，使速度传感器与探头保持5mm即可。由于是恒速电机，所以GL5参数要设置为电机额定转速。工作时，速度传感器检测到的实际转速和GL5参数设置的电机额定转速进行比较，从而可以监测设备工作是否正常，是否有卡死堵转和联轴器故障等。NJ-2000扭矩测控装置速度传感器安装示意图如图1所示。

测控装置控制箱安装在设备附近墙上，与操作箱就近安装，以方便电气接线。测控装置外部接线图如图2所示，图中的407为单辊传动号。速度传感器与测控装置采用专用屏蔽电缆连接，传感器采用的是德国PEPPERL+FUCHS（倍加福）的NBB5-18GM50-E2，它属于三线制的电感式接近开关。传感器上的棕色线为输入+12V线，蓝色线为输入-12V线，黑色线为输出的信号线，与装置上相应端子相接即可。装置合电源之前，测量启动信号线两点间应无电压。电机启动之前，合上工作电源，观察传感器后面感应指示灯是否亮，若不亮应检查传感器与探头距离是否在5mm～7mm之间、位置是否偏移、连接线有无松动接错等。

1.3参数设置

通过按装置面板上的“功能”键选择不同的功能设定整定值，按“+”、“－”键修改整定值，按“保存”键保存整定值并退出功能设定。应注意的是，GLA和GLb参数设置方法比较特殊，应在关掉装置电源后，同时按下“+”、“－”、“功能”三个键，再合上电源3～5秒后进行。参数设置如表1所示。

表1　NJ-2000扭矩测控装置单辊应用参数设置

1.4单辊控制电路与防打滑原理分析

单辊电机型号为Y315L2-6，132kW，额定转速为980r/min。扭矩测控装置控制原理图如图3所示。因为电机功率较大，所以选用了QB42型软启动器来进行启动控制。TC为电流变送器，HZK为扭矩测控装置。SLS为手自动转换开关，SLS1为直接启动和软启动选择开关。在自动工作方式下，直接启动或者软启动只能控制电机正转。手动工作方式下，直接启动或者软启动既能控制电机正转，也能控制电机反转。正常工作时是正转运行，反转是为了取出杂物和处理块料用的。下面以自动软起工作方式为例分析控制过程：当SLS打在自动位，SLS1打在软起动位置时，处于自动软起工作方式。主控室工作人员启动系统时，PLC输出响铃信号，中继KSR吸合，KSR常开触点闭合，电铃HB1得电打铃预警。然后PLC输出启动信号，中继KQ吸合，常开点闭合，从而ZKM得电，ZKM常开点闭合接通软启动器QB42的13、14端子，电机开始软启动，软起完成时旁路输出常开点（QB42 的15、17端子）闭合，线号133与135之间接通从而KA2闭合，KA2的一个常开点闭合自锁旁路输出点，另一个常开点接通KM，旁路接触器KM吸合实现旁路软启动器的目的，这时KM的常闭点断开软启动器的13、14启动控制端，而常开点闭合接通线号201和203，这两根线是送到HZK的启动信号线上的，从而启动HZK实施测量与保护。现场HZK的电源L、N分别来自线号103 与N，线号109与119之间的HZK常闭点来自HZK的保护闭点，线号901A与923之间的HZK常开点来自HZK的保护开点。当单辊出现卡死堵转、严重过负荷等故障时，速度传感器检测到速度严重下降，HZK的保护闭点动作断开ZKM和KM，保护开点也动作闭合把保护信号送入PLC，控制KQ失电常开点断开ZKM电源回路并在主控室电脑上发出弹窗打滑报警。

1.5NJ-2000扭矩测控装置出现的问题

扭矩测控装置使用以来，出现了一些问题。开始是隔段时间速度传感器就会损坏，装置出现故障指示并保护停机。采取的对策是将速度传感器垂直安装方式改为水平安装且严格控制与测速盘探头的距离在5mm以内，既在一定程度上延长了与热源的距离，减轻了附近的热辐射对传感器内部引线等耐热薄弱部位的影响，又降低了单辊工作时设备振动的影响，传感器使用寿命得以延长，取得了一定的效果，经过一段时间的使用没有出现大问题。后来测控装置在使用中会报故障停机，断开电源后重新投入又能使用，而且修改保护滑差比等参数后仍然会时常发生这种故障，装置或传感器自身出现软故障是一个可能原因。考虑到这种装置价格昂贵，配套的速度传感器性价比不太高，又无多余备件，决定不再使用此装置进行打滑保护，而是采用另一种能基本满足打滑保护功能需要又简捷易用的速度开关来进行控制。

2　DH-80速度开关在单辊防打滑中的应用

2.1DH-80速度开关的工作原理

速度开关又称旋转探测仪、打滑开关等，广泛用于各种运输皮带打滑检测和各种旋转机械设备过载欠速的检测。速度开关内部装有延时电路，外部后面装有调节延时的电位器，可根据被动轴（轮）的不同转速灵活调整延时时间来对运转的设备进行检测，以保护设备的过载堵转打滑等故障。图4为速度开关在单辊应用中的安装示意图，铁质检测片均匀地用螺丝固定在减速机低速轴联轴器圆周平面上，由于单辊减速机低速轴速度较低，可根据情况使用4片及以上检测片。速度开关可固定在基础上的扁铁上，感应面与检测片相距4～8mm。

DH-80速度开关额定电压为220VAC，额定电流为300mA。按照如图5方式进行接线，当设备尚未启动，L、N两端加上220VAC电压时，速度开关在一段时间内保持导通，中继ZJ保持吸合，以利于在各种应用中躲过开机起动时转速不稳定阶段，这段时间称为初始延时。初始延时一到，速度开关转为关断状态，中继ZJ失电断开。

当旋转的的设备起动运转时，检测片也跟着旋转，当检测片运转到离速度开关4～8mm位置时，利用电磁感应作用给速度开关一个脉冲信号，这时速度开关启动检测延时，这个延时可以通过速度开关后面的电位器进行调节。例如把该延时调为8s，那么在8s内来一个检测片再次触发时，速度开关就处于导通状态，中继吸合。如果超过了8s还没有接收到触发脉冲信号，速度开关仍然关断，当然初始延时时间内的导通状态是不受有无脉冲影响的。这样速度开关继续接收脉冲，收到一个就开始检测计时，在检测延时时间内则保持导通，超时未收到脉冲则关断，速度开关会判定为设备发生了卡死堵转、严重过载、打滑等非正常状态，从而中继失电跳脱，利用中继触点状态变化来控制设备停机或报警，达到保护电机设备的目的。总之，设备正常运转时，可以理解为速度开关的实际脉冲频率与设定频率相比较，实际脉冲频率大于设定频率开关就导通，反之则关断。

2.2DH-80速度开关在单辊控制中的分析

经由速度开关改造的防打滑控制电路如图6所示。

图6原理图中，NJ-2000扭矩测控装置电源及有关保护点已经取消，DH1、DH2为速度开关，DHJ1、DHJ2

为打滑继电器。由于单辊减速机型号为XJBW63B-157-FJ，速比为157，电机额定转速为980r/min，据此可推断出齿辊转速为6.24r/min，那么每转需要9.6s，安装4个检测片时每次触发间隔时间则为9.6/4=2.4s。根据单辊的设备特性，可按3倍的系数来计算速度开关的检测延时为2.4×3=7.2s，据此设定检测延时为8s。设备正常运转时，DH1、DH2导通，DHJ1、DHJ2吸合，送至PLC的两个打滑常开点闭合。单辊卡死堵转等情况出现时，DH1、DH2关断，DHJ1、DHJ2失电，送至PLC的两个打滑常开点打开，这里PLC程序两个内部打滑点是串在一起的，主要是防止使用一个速度开关时速度开关损坏造成误动作，增强可靠性。经过PLC程序处理，PLC停止运行输出，KQ失电打开，ZKM和KM相继失电断开主回路，从而实现了保护停机，确保了在单辊运行期间出现故障时能够及时处理，保障了设备安全。

3　结论

单辊破碎机在烧结工艺系统中倏关重要，在工艺系统无检修情况下一般是不允许停机的。而外部杂物和大型块矿等都有可能引起单辊卡死堵转、严重过载等，容易导致电机与机械设备损坏，从而发生停产事故，增加备件维修与更换成本。NJ-2000扭矩测控装置在2×220m2烧结投产时开始使用，期间出现了一些问题，但优点是功能较为齐全。DH80速度开关使用方便，外部接线简单，性能较为可靠，但检测延时调节精度较差，功能较少。这两种防打滑技术在单辊的使用中，确实起到了一定的作用，保证了设备在卡死堵转等重故障时能及时停机，延长了设备的使用寿命，减少了非计划停机时间，效果得到了一致肯定。

［1］杨素娟.360m2烧结机单辊破碎系统故障原因分析与改造［J］.河北冶金，2014（1）：63-64，23.

［2］刘海燕，王庆远，赵俊勇，等.单辊破碎机系统故障分析与改造［J］.莱钢科技，2009（1）：24-25.

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1674-6708（2015）152-0049-03

侯兆海，工程师，毕业院校：浙江大学，工作单位：江苏金恒信息科技有限公司，研究方向：电气自动化新技术