取料机斗轮驱动站耦合器报警装置系统的改进

2012-10-21何艳清

中国设备工程 2012年1期

何艳清

（神华天津煤炭码头有限责任公司，天津塘沽 300452）

液力耦合器，广泛应用于煤码头的皮带机和取料机上，是以液体为工作介质的一种非刚性联轴器，又称液力联轴器。液力耦合器工作原理是由泵轮和涡轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作腔，泵轮装在输入轴上，涡轮装在输出轴上。动力机（内燃机、电动机等）带动输入轴旋转时，液体被离心式泵轮甩出。这种高速液体进入涡轮后即推动涡轮旋转，将从泵轮获得的能量传递给输出轴。

液力耦合器有以下特点：（1）具有调速，限矩的功能，能消除冲击和振动，过载保护性能和启动性能好，相比应用变频器节约成本。（2）一般液力耦合器正常工况的转速比在0.95以上时可获得较高的效率。（3）可吸收工作机的冲击和振动延长部件的使用寿命。（4）具有改善传动品质和节约能源的双重功能。

1.耦合器报警装置原理及当前应用出现的问题

耦合器工作原理是通过油液运动产生扭矩，是一种柔性有滑差的传动，当负载的阻力矩突然增加，偶合器的滑差增大，油液就会产生高温和高压。为了保护耦合器和相关联设备的安全，必须设置保护装置，以避免油液因高温和高压产生密封失效和爆炸。保护装置是在偶合器外壳上安装报警销和易熔塞，形成两级保护。报警销的原理是：当耦合器内温度升高，达到125℃时，报警销的合金融化，报警销由于离心力的作用，向外伸出，触动机械行程开关，切断电机电源，切断扭矩的传递，保证电动机仍能继续运行而不致于损坏。易熔塞的原理是：当耦合器的易熔塞达到145℃时，易熔塞的合金融化喷油，耦合器停止传递扭矩。

斗轮取料机的耦合器也是两级工作保护，但在实际应用中，一级保护的可靠性是决定耦合器安全运行的关键，如果一级保护可靠，就能及时切断电机电源，令电机停止工作，一旦达到二级保护温度，耦合器内的液体温度、压力骤升，如耦合器内的油液来不及喷出，极易发生燃烧爆炸的危险，许多事故的发生就是这样造成的。所以一级保护系统必须安全可靠。

取料机原国产耦合器，由国产报警销和机械动作开关组成报警系统，如图1所示。

图1

这种报警装置工作原理如下：正常情况下摆杆与报警销不接触，调整距离为4mm，摆杆通过弹簧和螺栓固定，当耦合器发生异常，耦合器油液温度升高，在耦合器油液温度到达125℃时，该报警销中的易熔合金融化，报警销的柱销在离心力的作用下从原始状态伸长大约8～10.5mm，从而碰撞装置的摆杆，牵动行程开关，直接切断电动机电源，使电动机停止运转。此时必须将已动作过的易熔塞旋下，换上备用易熔塞。

此报警系统主要特点是装置简单实用，使用成本低，但可靠性差。在实际应用中主要出现以下问题：（1）因港口煤码头处在盐雾环境中，湿度大，对行程开关腐蚀严重，易造成失效、动作不了、短路等问题；或者报警销全部甩出，却没有碰到摆杆，造成失效漏油。（2）螺栓，弹簧等部件由于长时间暴露在潮湿，盐雾的环境中，容易锈死，导致报警销伸出时不能使摆杆动作。（3）由于此耦合器在取料机前臂架斗轮驱动站处，受振动影响使摆杆发生自行动作，经常造成误报警。

2.电气控制系统的原理及应用

由于机械式报警系统有以上的缺点，所以需要对耦合器的一级报警系统进行改进。以电气运行控制系统（EOC）作为一级报警系统，增加保护装置的可靠性。EOC工作原理如图2所示。

传收集器是一个感应磁性的元器件，可感应磁性传导器的经过磁场，如果磁场高于设定值，就会向评估仪器发射一个矩形波信号，低于设定值（温度开关点）则不发射，安装时与磁性传导器的距离为2mm为宜。根据现场的使用条件，它的保护类型为IP67，正常工作运行温度在-25～67℃之间。

磁性传导器有一个带有嵌入式磁铁系统的螺栓，其磁场强度根据温度改变，温度高磁性降低。磁场系统被设计成距离收集器，2mm的切断温度为125℃。

在收集器与评估仪器之间用两芯导线连接，截面积为1.0mm2，最大长度为500m，喂入线必须单独布线，防止干扰。

此系统的工作原理是：当液力耦合器启动旋转时，传导器随着耦合器旋转，当耦合器低于125℃时，EOC启动，检测系统运行。每次收集器经过传导器时，都会发出一个脉冲信号，脉冲信号被传输给评估仪器，脉冲信号在评估仪器中与LED显示屏预设定的脉冲数限制值进行对比，如果脉冲数大于或等于限定值，就说明耦合器处于正常工作状态。

如果运行出现问题，耦合器内部油液温度超过激励温度125℃，传导器就停止发射脉冲信号，传导器发给评估仪器的脉冲信号就会减少，评估仪器通过和LED显示设置的限制值脉冲数进行比较，如果所检测的脉冲数小于限定值，耦合器属于高温状态，评估仪器的输出继电器停止工作，同时发出信号切断电机电源，电机停转。

此外，评估仪器还有故障报警功能（电缆破皮或者短路），根据设置条件能在评估仪器和收集器出现问题时自动报警。