刘 超

（汾西矿业集团洗煤厂， 山西 介休 032000）

引言

破碎机是选煤厂常用机电设备，用以对原煤破碎、分级[1]。随着选煤厂洗选能力的不断提升，分级破碎机工作效率、破碎能力以及体积等不断增加，在设备监测以及自动化控制技术等方面均有较大的进步[2]。联轴器是破碎机主要传动装置，不仅可传递机械动能而且具备一定的缓冲性能，提高破碎机运行稳定性[3-4]。破碎机正常运行时联轴器运转速度在正常范围内，当联轴器运转速度过快、过慢均会导致破碎机无法正常运行，因此可通过监测联轴器运转速度实现破碎机失速保护。然而在使用过程中，破碎机失速保护在各种因素影响下往往无法起到有效作用[5-6]。为此，文中在对选煤厂破碎机结构、失速保护故障原因分析基础上，提出运用一种新的失速保护系统，以提高破碎机运行可靠性。

1 选煤厂破碎机结构

具体选煤厂使用的破碎机结构见图1 所示，动力由两侧的电动机提供，电动机运行产生的机械能分别经耦合器、减速器以及联轴器等传输给齿锟。齿锟主要起到破碎大块煤矸石作用。联轴器在破碎机上作用主要起到动力传递、规避振动及保护破碎机作用。现阶段破碎机失速保护基于监测联轴器转速实现。具体失速保护装置结构如图2 所示。

图1 破碎机结构示意图

图2 失速保护装置结构

在联轴器上对称安装有感应磁铁并随着联轴器转动，在壳体上安装有霍尔传感器，联轴器运转一周后霍尔传感器即可获得两次脉冲信号。因此，通过监测霍尔传感器感应电流即可实现联轴器运转速度监测。现场应用过程中感应磁铁固定到联轴器上，霍尔传感器固定到外壳上，一般安装位置不会出现松动，联轴器运转速度监测结果失真主要原因是感应磁铁或者霍尔传感器故障导致。

2 破碎机原失速保护装置存在问题分析

2.1 保护监测系统误差

破碎机原有的失速保护系统中，霍尔传感器脉冲信号发出是通过磁铁经过产生的感应电流而实现，磁铁磁场稳定性以及感应强度等均会导致一定的测量误差。同时霍尔传感器与磁铁间有最佳的距离，确保输出的信号最强，但是在实际安装、调试过程中受安装精度限制，霍尔传感器、磁铁间间距往往在最佳距离之外；用时破碎机及其他的一些金属设备在碰撞过程中产生的微小电流也会在一定程度上影响霍尔传感器输出型号的精准度以及稳定性。

2.2 工作液污染

破碎机结构较为紧凑，部分路线间存在较小的间隙。为了最大程度利用机械空间，一般将失速保护装置中的传感器部分靠近润滑油排泄管安装，当排泄管出现泄漏时就沿着轴承裂隙深入到联轴器内。霍尔传感器若被油脂覆盖会降低其自身的感应效果，甚至导致无脉冲信号发出。保护系统认为破碎机出现失速，从而发出错误报警信号，影响破碎机工作效率。

2.3 系统本身容错率低

在破碎机联轴器上仅有2 块感应磁铁，从而导致失速保护系统本身具备的容错率较低。从理论上来看，在联轴器上多增加一些感应磁铁可避免部分脉冲信号缺失而导致的误报警问题，从而增加系统容错率。

3 失速保护系统改进

3.1 更换霍尔传感器

破碎机原失速保护装置采用的霍尔传感器在现场应用过程中存在诸多限制因素，因此现场应用中可用其他传感器进行替换，从而提高传感器监测精度以及可靠性。现场可采用U 形光电传感器代替霍尔传感器实现联轴器转速监测。U 形光电传感器两端分别为接收端、发射端，发射端会不间断地发出射线光，接收端可接收射线光，通过接收端接收到射线光频率即可实现对联轴器转速进行判定。具体安装时，可在联轴器上增加布置一凸出部位，通过凸出部位随着联轴器运转，并对射线光进行遮挡，当接收端接收不到射线光信号后即会发出一次脉冲信号。

采用U 形光电传感器代替霍尔传感器具有以下优点：在联轴器上布置的凸出部位仅需要遮挡射线光即可实现联轴器转速的测定，现场安装时无最佳安装距离要求，因此对设备安装精度要求更低；由于通过测定射线光实现联轴器转速测定，测量结果不会受电流、磁场等影响。采用U 形光电传感器获取到的监测结果精准度更高。

3.2 避免润滑油渗入

当润滑油渗入并覆盖到霍尔传感器中即会影响测量结果，同理润滑油也会影响U 形光电传感器测量精度。因此，提出对联轴器安装传感器位置进行密封，从而避免润滑油影响传感器测量结果。具体密封结构见图3 所示，在联轴器上安装一密封圆盘，该圆盘与联轴器同步转动，传感器布置在该圆盘上，从而避免其他位置的工作液影响传感器工作。

图3 密封结构示意图

同时在圆盘面增加布置排污管，以便避免其他地方工业液在圆盘位置集聚；定期进行检修，按照要求合理确定工业液量，避免添加量过大导致工作液出现泄漏。

3.3 增加联轴器感应部位数量

破碎机原失速保护系统中检测点仅为两个感应磁铁，容错率不能满足要求。采用U 形光电传感器后可在圆盘上增加多个凸起部，从而更好地测定联轴器转速。将圆盘上凸起部数增加至10 个，则联轴器转一周可获取10 个脉冲型号，从而显著提升转速检测效率。

4 失速保护装置改进后应用效果分析

对破碎机失速保护装置改进后进行现场应用，在试应用的6 个月时间内失速保护装置错报、误报次数为零，选煤厂原煤分级破碎取得较好效果。在破碎机失速保护装置改进前，选煤厂破碎机由于失速保护不到位或者监测数不可靠等影响，破碎机一年累计停机时间达到60 h；失速保护装置改进、试应用的6 个月时间内破碎机可持续工作，可多处理原煤接近1 万t。

5 结语

对选煤厂使用的破碎机结构进行分析，并指出破碎机原先采用的失速保护装置运行效率低、误报警率高的主要原因为保护系统误差大、容错率低以及工作液污染传感器等。为此，文中对选煤厂破碎机保护装置进行针对性改进，具体是采用U 形光电传感器代替普通的霍尔传感器；改进传感器安装位置以及联轴器密封结构，降低工作液渗漏对测量结果的影响；增加联轴器中感应部位数量，从而提高联轴器速度测量精度以及容错率。现场应用后，破碎机失速保护系统基本不出现误报警问题，有效提高了选煤厂破碎机工作效率。