GAO Jun-yun

0 引言

近年來(lái)，隨著對(duì)煉焦業(yè)環(huán)保要求的不斷重視，對(duì)清潔型機(jī)焦設(shè)備提出了越來(lái)越高的要求。搗固站作為機(jī)焦設(shè)備的一個(gè)核心部分，擔(dān)負(fù)著搗固煤餅的任務(wù)，其效率和耐用性直接決定著整套設(shè)備的使用性能。

搗固站根據(jù)其在搗固過程中是否移動(dòng)分為固定式和移動(dòng)式兩種。對(duì)于固定式搗固站，錘桿夾緊機(jī)構(gòu)是固定式搗固站的核心機(jī)構(gòu)。要在較短的時(shí)間內(nèi)搗成密度較高而且分布均勻的高穩(wěn)定性煤餅，必須把搗固錘桿的夾緊力調(diào)整到合適的水平[1]。夾緊力過大或過小都會(huì)造成搗固機(jī)構(gòu)不能正常工作。如夾緊力過大，會(huì)引起搗固機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷過大，電機(jī)電流和傳動(dòng)扭矩過高，影響傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的正常工作及錘桿使用壽命；夾緊力過小則錘桿行程過小或無(wú)法夾起錘桿，無(wú)法產(chǎn)生所要求的搗固功，影響煤餅的成型。

由于夾緊力檢測(cè)難度較大，目前國(guó)內(nèi)外投入使用的搗固焦?fàn)t設(shè)備都是人工憑經(jīng)驗(yàn)或直覺進(jìn)行夾緊力的調(diào)整，這使得調(diào)整帶有較大的盲目性，調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)，且難以保證調(diào)整的效果。

為解決這一問題，開發(fā)了固定式搗固站夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力檢測(cè)系統(tǒng)，通過在夾緊力的動(dòng)態(tài)檢測(cè)上取得突破，實(shí)現(xiàn)了夾緊力的快速、合理的調(diào)整。

1 夾緊力檢測(cè)原理及方法

固定式搗固站的工作原理如圖1所示。一臺(tái)搗固電機(jī)，帶動(dòng)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)三個(gè)相位相差120°的偏心輪，依次壓緊表面鑲有摩擦片的搗固錘1、2、3，通過產(chǎn)生的摩擦力使得搗固錘做上下循環(huán)搗固運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過一定時(shí)間的搗固，使得煤餅成型[1]。

圖1 固定式搗固站的工作原理圖

由于偏心輪與錘桿直接接觸，因此無(wú)法直接檢測(cè)。通過對(duì)夾緊原理的分析可知，夾緊力的調(diào)整是通過對(duì)調(diào)整螺桿上下位置的微調(diào)實(shí)現(xiàn)的，故可在壓緊裝置的主彈簧擋板和鎖緊螺母之間，安裝特殊設(shè)計(jì)的套筒式夾緊力傳感器，如圖3所示，測(cè)量出調(diào)節(jié)螺桿所受的壓緊力F，乘以?shī)A緊機(jī)構(gòu)的放大系數(shù)即可得到搗固錘桿的夾緊力N，實(shí)現(xiàn)了夾緊力的間接測(cè)量。

圖2 夾緊力檢測(cè)原理圖

夾緊力

式中：F——傳感器所受壓力（kN）

N——錘桿夾緊力（kN）

2 夾緊力傳感器設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際安裝要求，夾緊力傳感器采用筒形結(jié)構(gòu)，材料為L(zhǎng)Y12硬鋁合金。敏感元件為電阻應(yīng)變片。為了消除安裝偏心的影響，采用全橋接法[2,3]，并提高傳感器輸出靈敏度。

圖3 夾緊力傳感器彈性體及應(yīng)變片橋路簡(jiǎn)圖

該傳感器的主要性能指標(biāo)為：

1）額定量程： 5000N；

2）輸出靈敏度：0.28mv/v；

3）滯后度：≤0.2%FS；

4）線性度：≤0.2%FS。

該夾緊力傳感器安裝方便，能滿足搗固機(jī)構(gòu)工作頻繁、振動(dòng)大、工作環(huán)境惡劣的要求。

3 便攜式載荷指示器

要取得理想的調(diào)整效果，需在實(shí)際工作時(shí)進(jìn)行調(diào)整。如圖4所示，工作過程中，實(shí)際夾緊力是動(dòng)態(tài)變化的，為了直接得到夾緊力的數(shù)值，系統(tǒng)配置了便攜式數(shù)字載荷指示器，可同時(shí)顯示測(cè)量值和峰值，實(shí)現(xiàn)了夾緊力的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)。

整個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)精度達(dá)1.0%，能夠滿足實(shí)際檢測(cè)的需要。系統(tǒng)框圖如圖4所示。

圖4 夾緊力檢測(cè)系統(tǒng)框圖

圖5 實(shí)測(cè)夾緊力變化波形

4 結(jié)論

本系統(tǒng)采用獨(dú)創(chuàng)的間接測(cè)量方法，可對(duì)固定式搗固機(jī)錘桿夾緊力進(jìn)行定量調(diào)整和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為使錘桿及搗固系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)提供了技術(shù)保障，提高了產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值。整個(gè)系統(tǒng)具有傳感器安裝方便、系統(tǒng)精度高、可靠性高、使用方便等特點(diǎn)。取得了良好的應(yīng)用效果。

[1] 于在福, 等, 搗固機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究[J].燃料與化工, 2010, 41(2): 21-23.

[2] 張如以, 等.應(yīng)變電測(cè)與傳感器[M].北京: 清華大學(xué)出版社, 1999.

[3] 王云章.電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)用技術(shù)[M].北京: 中國(guó)計(jì)量出版社, 1991.