方啟光

（貴州省地勘裝備服務(wù)中心，貴陽 550000）

雙齒輥破碎機(jī)的可靠性是高質(zhì)量選煤工藝的基礎(chǔ)，為改善當(dāng)前失速保護(hù)方法的缺陷，需結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化。在實(shí)際選煤工藝中，雙齒輥破碎機(jī)失速保護(hù)系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，若出現(xiàn)轉(zhuǎn)速降低等情況可及時(shí)發(fā)出警報(bào)，以提醒相關(guān)工作人員第一時(shí)間進(jìn)行檢查，并在發(fā)出警報(bào)的同時(shí)立即停機(jī)，避免故障物料堵塞而造成更大的故障。因此，及時(shí)改進(jìn)失速保護(hù)方法中存在的缺陷至關(guān)重要。

1 雙齒輥破碎機(jī)使用現(xiàn)狀

1.1 設(shè)備測(cè)速原理

本次研究以某選煤廠SSC型號(hào)雙齒輥破碎機(jī)為例。該型號(hào)破碎機(jī)為提高設(shè)備穩(wěn)定性而設(shè)有失速保護(hù)、電動(dòng)機(jī)和液力耦合器軟連接3重保護(hù)。若設(shè)備出現(xiàn)故障，會(huì)先觸發(fā)失速保護(hù)，因此需加強(qiáng)對(duì)雙齒輥破碎機(jī)失速保護(hù)系統(tǒng)的重視[1]。SSC型號(hào)雙齒輥破碎機(jī)由兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在減速機(jī)和耦合器的雙重作用下帶動(dòng)兩個(gè)齒輥對(duì)向旋轉(zhuǎn)，從而完成煤炭破碎剪切作業(yè)，且可在對(duì)向旋轉(zhuǎn)期間向下排出破碎煤炭。若在此期間煤炭物料未完全排出，則會(huì)導(dǎo)致雙齒輥破碎機(jī)旋轉(zhuǎn)速度下降，從而在轉(zhuǎn)速傳感器的作用下觸發(fā)失速保護(hù)。轉(zhuǎn)速傳感器是觸發(fā)失速保護(hù)的關(guān)鍵，在齒輥軸結(jié)構(gòu)上固定有磁鐵，雙齒輥破碎機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)作時(shí)將帶動(dòng)磁鐵運(yùn)動(dòng)，使磁感應(yīng)傳感器發(fā)出脈沖信號(hào)，再由轉(zhuǎn)速測(cè)控儀根據(jù)該脈沖信號(hào)計(jì)算雙齒輥破碎機(jī)轉(zhuǎn)速，以完成雙齒輥破碎機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作。在設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中，可以采用分步啟動(dòng)、同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的方式降低啟動(dòng)電流，防止兩個(gè)齒輥受到啟動(dòng)電流干擾而產(chǎn)生故障，但兩個(gè)齒輥并非強(qiáng)制同步[2]。

1.2 失速保護(hù)機(jī)制

當(dāng)雙齒輥破碎機(jī)受到煤炭物料阻礙而降低旋轉(zhuǎn)速度后，失速保護(hù)系統(tǒng)將接收到兩個(gè)傳感器傳輸?shù)男盘?hào)，從而獲得設(shè)備旋轉(zhuǎn)信息。傳統(tǒng)雙齒輥破碎機(jī)失速保護(hù)系統(tǒng)采用分步啟動(dòng)方式開啟雙齒輥破碎機(jī)某一齒輥，設(shè)為A齒輥。A齒輥啟動(dòng)后，由磁感應(yīng)傳感器捕捉磁鐵運(yùn)動(dòng)情況。若A齒輥未失速，則設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)；若A齒輥陷于失速狀態(tài)，則立即停機(jī)并發(fā)出警報(bào)。當(dāng)A齒輥正常運(yùn)轉(zhuǎn)、無失速情況時(shí)，再開啟第二個(gè)齒輥（設(shè)為B齒輥）。B齒輥正常運(yùn)轉(zhuǎn)且未失速后，雙齒輥破碎機(jī)正式開啟煤炭破碎工作。若B齒輥失速，將立即停止A、B兩個(gè)齒輥的旋轉(zhuǎn)，并發(fā)出警報(bào)。

2 雙齒輥破碎機(jī)失速保護(hù)方法現(xiàn)存問題

在粒度超限的矸石或鐵器等雜物進(jìn)入雙齒輥破碎機(jī)時(shí)，會(huì)使物料堆積導(dǎo)致轉(zhuǎn)速降低，此時(shí)失速保護(hù)系統(tǒng)將立即發(fā)揮作用，以起到保護(hù)設(shè)備的效果。由設(shè)備測(cè)速原理可知，失速保護(hù)系統(tǒng)要在磁感應(yīng)傳感器與磁鐵共同作用下發(fā)揮轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)功能，通過捕捉脈沖信號(hào)得出實(shí)際旋轉(zhuǎn)情況。但在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)期間，常受到傳感器反應(yīng)衰退、線路干擾等問題的影響而丟失脈沖信號(hào)，使脈沖信號(hào)無法被磁感應(yīng)傳感器捕捉，導(dǎo)致誤報(bào)警問題而中斷煤炭破碎工藝，降低了工藝效率。為規(guī)避誤報(bào)警現(xiàn)象，部分雙齒輥破碎機(jī)設(shè)定延遲2 s發(fā)出警報(bào)，即當(dāng)脈沖信號(hào)中斷后，失速保護(hù)系統(tǒng)并非立即發(fā)出警報(bào)并停機(jī)，而是經(jīng)2 s判斷脈沖信號(hào)是否為短暫缺失情況。若2 s后仍未監(jiān)測(cè)到脈沖信號(hào)，則發(fā)出警報(bào)并停機(jī)；若2 s內(nèi)監(jiān)測(cè)到脈沖信號(hào)，則將本次脈沖信號(hào)中斷判定為信號(hào)短暫缺失。雙齒輥破碎機(jī)無故障問題，設(shè)備繼續(xù)工作。該失速保護(hù)方式雖避免了因脈沖信號(hào)短暫缺失而引起的誤警報(bào)情況，但存在2 s延時(shí)，降低了失速保護(hù)系統(tǒng)的反應(yīng)效率，會(huì)對(duì)雙齒輥破碎機(jī)部件造成一定損害，且嚴(yán)重縮短了雙齒輥破碎機(jī)設(shè)備的使用壽命，不利于煤炭物料破碎作業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?？梢姡F(xiàn)有失速保護(hù)方法存在一定的缺陷，需進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化，以提高失速保護(hù)的反應(yīng)速度，并保持現(xiàn)有保護(hù)效果。

3 改進(jìn)雙齒輥破碎機(jī)失速保護(hù)方法的有效措施

本次改進(jìn)優(yōu)化立足于SSC型號(hào)雙齒輥破碎機(jī)，在不改變現(xiàn)有機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提高了失速保護(hù)效果。同時(shí)，本次失速保護(hù)改進(jìn)方法的實(shí)現(xiàn)主要依托于轉(zhuǎn)速測(cè)控儀，經(jīng)性能對(duì)比分析后，最終選用SSC-2A型轉(zhuǎn)速測(cè)控儀。借助此轉(zhuǎn)速測(cè)控儀性能準(zhǔn)確計(jì)算了脈沖信號(hào)中斷的原因，并以此為依據(jù)發(fā)出準(zhǔn)確保護(hù)信號(hào)，起到了避免誤警報(bào)的效果。

3.1 改進(jìn)優(yōu)化原理

為彌補(bǔ)雙齒輥破碎機(jī)現(xiàn)有缺陷，在規(guī)避誤警報(bào)問題的同時(shí)提高保護(hù)效果，避免2 s延時(shí)損壞機(jī)械構(gòu)件，提出了雙齒輥破碎機(jī)失速保護(hù)改進(jìn)方法。本次改進(jìn)并未改變雙齒輥破碎機(jī)原有結(jié)構(gòu)，只是通過改變電氣連接方式避免誤警報(bào)情況，并借助轉(zhuǎn)速測(cè)控儀控制雙齒輥設(shè)備。A、B兩個(gè)齒輥啟動(dòng)后，雙齒輥破碎機(jī)的可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）控制中心將接收到齒輥啟動(dòng)信號(hào)，之后由轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出脈沖信號(hào)，并由A、B齒輥對(duì)應(yīng)的SSC-2A型轉(zhuǎn)速測(cè)控儀計(jì)算齒輥轉(zhuǎn)速，在完成計(jì)算后將轉(zhuǎn)速結(jié)果傳輸至PLC控制中心，由PLC控制中心根據(jù)轉(zhuǎn)速情況輸出失速預(yù)警信號(hào)和設(shè)備停機(jī)信號(hào)[3]。

3.2 改進(jìn)后保護(hù)流程

雙齒輥破碎機(jī)對(duì)向旋轉(zhuǎn)完成煤炭物料破碎工藝。但在破碎過程中，煤炭物料會(huì)對(duì)兩個(gè)齒輥產(chǎn)生反作用力。若雙齒輥破碎機(jī)發(fā)生堵塞，會(huì)使兩個(gè)齒輥同時(shí)失速，并不會(huì)出現(xiàn)A齒輥正常旋轉(zhuǎn)而B齒輥?zhàn)枞俚那闆r[4-5]。本次失速保護(hù)改進(jìn)方案建立在該規(guī)律的基礎(chǔ)上，當(dāng)僅啟動(dòng)單一齒輥時(shí)，啟用單獨(dú)失速保護(hù)程序。當(dāng)兩個(gè)齒輥均啟動(dòng)后，則在該單獨(dú)失速保護(hù)程序作用下完成兩個(gè)齒輥聯(lián)合旋轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)。

例如，當(dāng)A齒輥優(yōu)先啟動(dòng)、B齒輥尚未開啟時(shí)，則PLC控制中心啟動(dòng)單獨(dú)失速保護(hù)程序Ⅰ。若A轉(zhuǎn)速測(cè)控儀將A齒輥失速信號(hào)傳輸至PLC控制中心，則PLC控制中心將立即發(fā)出A齒輥停機(jī)信號(hào)和失速警報(bào)信號(hào)。若A轉(zhuǎn)速測(cè)控儀所發(fā)出的信號(hào)為轉(zhuǎn)速正常信號(hào)，則A齒輥正常旋轉(zhuǎn)。當(dāng)A齒輥和B齒輥均啟動(dòng)后，PLC控制中心執(zhí)行失速保護(hù)程序Ⅱ。若A轉(zhuǎn)速測(cè)控儀和B轉(zhuǎn)速測(cè)控儀均發(fā)出轉(zhuǎn)速正常信號(hào)，則雙齒輥破碎機(jī)正常運(yùn)行，并按設(shè)備指定操作完成煤炭物料破碎作業(yè)。若A轉(zhuǎn)速測(cè)控儀和B轉(zhuǎn)速測(cè)控儀均發(fā)出失速信號(hào)，則在PLC控制中心同時(shí)發(fā)出A齒輥和B齒輥停機(jī)信號(hào)與失速警報(bào)信號(hào)。若A轉(zhuǎn)速測(cè)控儀和B轉(zhuǎn)速測(cè)控儀分別發(fā)出失速信號(hào)與轉(zhuǎn)速正常信號(hào)，則PLC控制中心會(huì)發(fā)出設(shè)備停機(jī)信號(hào)與A齒輥失速警報(bào)信號(hào)，提醒工作人員及時(shí)檢查A齒輥、A轉(zhuǎn)速測(cè)控儀與A轉(zhuǎn)速傳感器的工作情況，但并不發(fā)出與B齒輥相關(guān)的任何信號(hào)。若情況相反，PLC控制中心則根據(jù)實(shí)際情況發(fā)出對(duì)應(yīng)信號(hào)，一旦發(fā)生失速現(xiàn)象則立即停機(jī)，避免在煤炭物料堵塞的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)而損壞機(jī)械構(gòu)件，且可由轉(zhuǎn)速測(cè)控儀準(zhǔn)確判斷脈沖信號(hào)是否為短暫缺失情況，并經(jīng)轉(zhuǎn)速計(jì)算判斷雙齒輥破碎機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)作情況。通過轉(zhuǎn)速測(cè)控儀為PLC控制中心提供準(zhǔn)確信息，杜絕了誤警報(bào)問題，提高了失速保護(hù)效果，且并未對(duì)雙齒輥破碎機(jī)機(jī)械構(gòu)件產(chǎn)生不利影響。

4 結(jié)語

綜上所述，本次改進(jìn)優(yōu)化可直接修改現(xiàn)有雙齒輥破碎機(jī)，并未改變失速保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。經(jīng)改進(jìn)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，該改進(jìn)方法切實(shí)有效，方便快捷。在提出該方法的同時(shí)，與機(jī)械生產(chǎn)制造企業(yè)達(dá)成合作，生產(chǎn)制造了部分設(shè)備，并將該部分設(shè)備提供給各煤礦企業(yè)展開試運(yùn)行，以了解具有該方式的雙齒輥破碎機(jī)是否適應(yīng)不同煤礦情況。結(jié)果顯示，改進(jìn)后的雙齒輥破碎機(jī)性能得到了提升。