陈 洪

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山 063012)

煤炭的分级破碎是煤炭洗选工作的必要步骤，选煤厂的破碎工艺是按照需求将煤炭破碎成一定粒度，为后续生产工艺做准备。破碎机工作的可靠性是选煤工艺的基本保障[1-3]。为保障破碎机可靠运行，研发生产的SSC型破碎机采用了液力耦合器软连接、电动机综合保护和双齿辊失速保护三重保护措施，其中失速保护通常是最先触发的一道保护。失速保护系统对破碎机齿辊转速进行实时监测，当出现堵料导致转速降低到设定值以下时，即发出失速报警信号，并立即停机，以有效保护破碎机主要部件[4]。

1 使用现状

双齿辊破碎机的2个齿辊采用2台电机经耦合器和减速机驱动，2个破碎齿辊对向旋转，煤炭在2个齿辊上部受破碎齿的剪切、劈裂和刺破等综合作用下被破碎并向下排出(图1)。

转速传感器安装形式如图2所示，辊轴端面镶嵌有磁铁，齿辊转动时磁铁依次经过磁感应传感器，磁感应传感器产生脉冲信号并传输给转速测控仪，转速测控仪通过监测脉冲信号的频率计算当前转速[5，6]。

图1 双辊咬合物料示意

为减小启动电流冲击两齿辊，采取分步启动后同时运转，2个齿辊非强制同步。失速保护系统使用2个传感器分别测量两齿辊的转速。传统失速保护控制流程为：当一齿辊运转后，其对应的失速保护功能随即启动，2个齿辊先后启动完成，进入正常运行状态，当监测到任一齿辊转速低于设定的报警值时即发出失速报警信号，并控制2个齿辊同时停机，传统控制流程如图3所示。

图2 转速传感器安装结构示意

图3 传统控制流程

2 存在问题分析

现有的失速保护方法可以对破碎机进入铁器或粒度超限的矸石以及物料堆积造成的堵转做出反应，达到保护效果。然而，在实际使用中有时会发生脉冲信号，偶尔会因线路干扰或传感器反应性能衰退而导致脉冲信号瞬间丢失，引发误报警，导致生产中断。为避免出现误报警现象，有些失速保护系统在监测到脉冲信号中断后设置延时，暂不立即报警和停机，如延时2 s后脉冲信号仍然中断，则认定为失速并报警停机，若2 s内脉冲信号恢复，则认定为偶然现象导致脉冲信号瞬间缺失，破碎机继续运行。这种保护方法虽然可避免误报警，但因设置了延时而牺牲了失速保护的反应速度，对破碎机主要部件的保护效果不佳。现有失速保护方法无法做到既避免误报警又达到快速保护。

3 改进设计

针对现有技术之弊端，设计一种双齿辊破碎机失速保护方法，在避免出现误报警的同时保障失速保护的反应速度，确保破碎机主要部件的安全。系统整体电气连接见图4，2个齿辊启动信号分别输入至PLC，2个齿辊转速传感器产生脉冲信号并分别传输给2个转速测控仪，转速测控仪将计算后的转速输入至PLC，转速测控仪采用唐山研究院有限公司自行研制的SSC-2A型。PLC输出失速报警信号、2个齿辊的失速预警信号以及控制2台电机启停的信号。

图4 失速保护系统电气连接示意

在常见内旋式双齿辊破碎机运行过程中，所破碎物料对2个齿辊同时有反作用力(图1)，当发生堵塞时，会造成2个齿辊同时失速，不可能单一齿辊阻塞失速，而另一齿辊能正常旋转。在改进设计时也利用了这一原理，本质是在启动单个齿辊时执行单独失速保护程序，当2个齿辊都启动后切换程序实现2个齿辊联合监测。

以第一齿辊先启动为例，当第一齿辊启动，第二齿辊尚未启动时，PLC执行程序Ⅰ，若PLC接收到第一转速测控仪发出的第一齿辊失速信号，则立即发出失速报警信号并控制第一齿辊停机，若第一转速测控仪未发出失速信号，则第一齿辊正常运转。

当第一齿辊、第二齿辊依次完成启动后，PLC切换执行程序Ⅱ，若第一转速测控仪和第二转速测控仪都没有发出失速信号，则两齿辊正常运转；若第一转速测控仪和第二转速测控仪都发出失速信号，则PLC立即发出失速报警信号并控制两齿辊停机；若第一转速测控仪发出失速信号，第二转速测控仪未发出失速信号，则PLC发出第一齿辊失速预警信号，提示检查第一转速传感器和第一转速测控仪，但不控制2个齿辊停机；若第二转速测控仪发出失速信号，第一转速测控仪未发出失速信号，则PLC发出第二齿辊失速预警信号，提示检查第二转速传感器和第二转速测控仪，但不控制2个齿辊停机。

第二齿辊先启动亦同理，即先执行程序Ⅲ再执行程序Ⅱ，控制流程见图5。

图5 改进后控制流程

4 结 语

设计改进并没有对传感器安装形式和系统电气连接结构进行改变，因此，对于改进前投产的设备，后期维护仅通过修改保护程序即可实现改进后的效果，操作便捷。

自破碎机失速保护方法改进后已生产设备20余台，在陕西狼窝渠煤矿、山东金源煤矿、贵州发耳煤矿等地都有应用，在消除失速保护误报警和堵转反应迅速两方面均有较好的使用效果，使用近两年以来，未出现过误报警停车的问题，保证了生产的连续性。