FLUKE电能分析仪在给料破碎机测试中的应用*

张礼才

(中国煤炭科工集团 太原研究院有限公司，山西 太原 030032)

0 引言

给料破碎机工作条件复杂、环境恶劣，井下拆解修复难度大、耗时长、费用高。利用给料破碎机功率预测模型可以从理论上分析给料破碎机功率，而采用电能分析仪直接测试分析给料破碎机功率特性更为有效[1]。为此，在给料破碎机入井前，采用精密仪器准确测试设备关键部件性能参数，并进行科学评价和分析至关重要[2]。

本文介绍了FLUKE电能分析仪的功能，比较了FLUKE电能分析仪与常规功率测试仪的区别。应用FLUKE电能分析仪测试了给料破碎机空载功率，分析了给料破碎机运输空载时电机功率偏高的原因，并提出了解决措施。

1 FLUKE电能分析仪简介

FLUKE电能分析仪是美国FLUKE电子仪器仪表公司生产的一款三相电力测试分析仪，能够完成电压/电流/频率、谐波、功率和电能、浪涌电流、功率因数等电力系统性能参数的监测、采集和分析[3]。FLUKE电能分析仪配备了后处理软件Power log，它通过一个光学接口电缆与计算机连接，实现与上位机软件Power log的通信功能，完成数据的存储、统计分析。

与常规功率测试仪相比，FLUKE电能分析仪的优势如下：①尺寸更为小巧，长度为150 mm,宽度为250 mm；②接线更为简单，仅需三根电流钳、三根电压钳以及一根地线即可完成与电力系统的连接；③功能更为丰富，能够检测和采集电压/电流/频率、谐波、功率和电能、浪涌电流、功率因数等电力系统性能参数；④配备了数据处理功能强大的上位机软件，用来完成测试数据的统计分析[4]。

2 给料破碎机空载功率测试

给料破碎机是煤炭破碎主要设备,在煤炭运输中起到了重要的作用[5]。空载功率测试流程如下：

(1) 首先，将给料破碎机的输入电缆接入电控柜，将FLUKE电能分析仪连接在给料破碎机输入电缆接线柱上，具体连接方式如下：先将三根电流信号线的一端分别与电能分析仪的三个电流信号输入端口连接，另一端通过电流钳夹在电控柜的三根输出电缆上，电流钳上标有箭头用来指示正确的信号极性；将三根电压信号线的一端分别与电能分析仪的三个电压信号输入端口连接，另一端通过电压钳夹在电控柜的三相电缆接线柱上；将一根中性线的一端与电能分析仪的地线端口连接，另一端通过钳夹与电控柜的接地线线柱连接。电能分析仪与电控柜的连接如图1所示。

图1 功率分析仪与电控柜的连接

(2) 完成连线后，启动FLUKE电能分析仪，进入菜单界面，配置接线方式，给电控柜送电，进入电压、电流界面，即可实时显示当前的电压、电流值。

(3) 最后进入FLUKE电能分析仪记录模式界面，开始记录，启动给料破碎机泵站电机、破碎电机，测试泵站电机空载功率、行驶功率、装载运输空载功率，最后测试给料破碎机空载功率。给料破碎机空载功率测试流程如图2所示。

图2 给料破碎机空载功率测试流程

3 运输时电机功率偏高原因分析

某给料破碎机运输机构空载功率测试结果如图3所示。

图3 给料破碎机运输机构空载功率测试结果

运输机构是给料破碎机的重要组成部分,其运输能力直接决定着整机的生产能力[6]。给料破碎机运输机构的额定功率为90 kW，由图3得到，给料破碎机运输机构空载功率为43.2 kW，空载功率达到额定功率的48%，根据设计计算，该给料破碎机的空载功率偏高。

给料破碎机的运输机构，通过一对销轴铰接于主机架上，通过铲板油缸实现上下摆动功能。运输机构为双链刮板输送机，由中部槽、运输机尾、刮板链、机尾部惰轮组件和滑板组件、张紧油缸组成[7]。刮板链在运输机尾处环绕在套筒上，套筒安装在滑板上，滑板为舌形板，前端嵌入运输机尾限位槽内，后部与套筒轴铰接，套筒轴穿过机尾限位槽与张紧油缸铰接。图4为给料破碎机张紧机构示意图。

图4 给料破碎机张紧机构示意图

运输机张紧流程如下：分别给左、右张紧油缸内注入黄油，活塞杆伸出，压缩弹簧达到设计压缩量后，在活塞杆与弹簧之间塞入垫板，放掉黄油，完成运输机张紧。检测发现，此台给料破碎机左、右张紧油缸行程相差10 mm，导致滑板在运输槽内发生5°偏斜，从而导致运输机在输送槽内发生偏斜，运输机的运行阻力增大，引起输送机构空载功率偏高。

4 运输电机功率偏高处理措施

调节此台给料破碎机输送机的张紧油缸行程，左张紧油缸行程减少5 mm，右张紧油缸的行程增加5 mm，整改完成后，启动给料破碎机输送电机，由FLUKE功率测试仪测试得到的给料破碎机运输机构空载功率如图5所示。

图5 整改后空载功率测试结果

由图5得知：给料破碎机输送机构空载功率为37.2 kW。整改前后，输送机构空载功率统计如表1所示。

表1 给料破碎机输送机构空载功率统计

由表1得知：调节输送机张紧油缸的张紧行程，使得套筒轴线与输送机纵向轴线垂直，整改后输送机空载功率由43.2 kW降至37.2 kW，下降了6 kW，输送机空载功率损耗的比重由48.0%降至41.3%，下降了6.7%，满足了设计要求。

给料破碎机左、右张紧油缸行程发生偏差，导致机尾套筒发生小角度偏斜，目测难以发现，而且运输机启动后，由于链速较快、噪声较大，刮板链与输送槽的摩擦声音将淹没在噪声里，刮板链运行未出现跳链、卡滞现象。因此，应用电能分析仪进行给料破碎机空载功率测试，能够有效识别给料破碎机传动系统潜在故障，对提升给料破碎机整机的质量和可靠性具有重要作用。

5 结论

本文以给料破碎机为研究对象，应用FLUKE电能分析仪测试了给料破碎机空载功率，发现了给料破碎机运输机构空载时功率偏高，并分析了原因，采取了解决措施。得出结论如下：

(1) 与常规的功率测试仪相比，FLUKE电能分析仪尺寸更为小巧，接线更为简单，功能更为丰富，而且配备了上位机软件，用来完成测试数据的统计分析，是矿用设备功率测试的首选。

(2) 应用FLUKE电能分析仪测试了给料破碎机空载功率，测试数据采集过程自动完成，无需人工干预，完整地拾取了给料破碎机不同工况的空载功率，测试过程更为简单、方便。

(3) 有效识别了给料破碎机运输时电机功率偏高故障，分析了故障原因，采取了解决措施，整改后，给料破碎机输送电机空载功率恢复至正常水平。

(4) 鉴于给料破碎机输送机构噪声较大的特点，机尾套筒发生小角度偏斜故障隐蔽性较强，通常难以发现，因此，应用电能分析仪进行给料破碎机空载功率测试，能够有效识别给料破碎机传动系统潜在故障，对提升给料破碎机整机的质量和可靠性具有重要作用。