摘要：現代新型砂石骨料生產線，生產的規模及連續性要求逐步增高，這就要求盡可能減少減小各類設備故障的發生。一般的大型專用設備設備（破碎機類）廠家都設計的有自帶保護及報警系統，對大量使用的各類輸送設備及通用的低壓電動機的的報警保護配置較為薄弱，一旦這些設備環節出現問題產生故障，就會對整個生產線造成巨大的損失。
關鍵詞：輸送設備 低壓電機 報警保護 重要性
以往小型骨料生產線通常采用普通的電器保護裝置(空氣開關、熱機電器等),僅僅對過載、過流起保護作用,而對于機械傳動裝置常出現的堵轉、卡轉、超載、皮帶打滑、鏈條脫節、軸斷裂等機械故障無法實行保護,這就需要采取一些特殊保護措施。下面介紹各類輸送設備及低壓電動機的保護裝置。
1 皮帶輸送機
皮帶輸送機具有輸送量大、距離遠的特點,在整個生產線輸送的很多關鍵部位都使用它,在輸送系統中占有很重要的地位。皮帶機的常見故障有:皮帶跑偏,皮帶打滑、卡死,皮帶機過載,皮帶接頭斷開等。
為防止皮帶跑偏,在中段及接近頭尾架處的皮帶兩側,加跑偏開關(有一種二級跑偏開關,輕度跑偏為一級跑偏,只發出報警信號;重度跑偏為二級跑偏,控制停車),開關的擋輪可隨皮帶移動而自轉,通過安裝跑偏開關的位置,來調整皮帶最大允許的跑偏量。皮帶跑偏后,開關動作輸出開關信號,可直接進入皮帶機電機的主控制回路,控制交流接觸器的開合;也可將開關量信號進入DCS,根據皮帶速度設定一個延遲時間,避免如下料偏離等原因造成的短暫跑偏而頻繁停車。
同時為了使皮帶因緊急情況或現場需要緊急停機時，能馬上停車，在皮帶機兩側的機架上安裝拉繩開關，每隔10-15米安裝一個，用鋼絲繩沿著輸送機把所有開關連接起來。當輸送帶設備發生緊急事故時，在現場沿線任意處拉動鋼絲繩，鋼絲繩牽動驅動臂旋轉，通過傳動軸帶動扭力彈簧使精密凸輪發生位移，驅動微動開關切斷控制線路，使得輸送機立即停止運行，實現對人身及設備的保護作用。
另一個保護裝置是測速傳感器,它是通過緊壓在送料皮帶背面的傳感 頭把所檢測的帶速變成脈沖信號送入速度檢測儀,由其內的計數電路在單位時間內計數,然后同預置的帶速相比較作出大于或小于的判斷,大于為正常,小于為膠帶失速,控制輸出。當皮帶打滑,皮帶上負荷過載,以及皮帶接頭斷開,電機與減速器之間的聯軸器損壞等情況出現時,速度探測儀輸出控制信號控制主回路,或者信號進入DCS,延遲一個時間停車。
2 斗式提升機
斗式提升機分皮帶斗式提升機和鏈式斗式提升機兩類,常見故障為斷鏈(帶)、卡死、進口堵料及皮帶跑偏等現象。
判斷斷鏈(帶)及卡死是在從動滾筒中心軸處對應安裝一種旋轉探測儀,這種探測儀是由如圖1所示電路組成。
圖1 旋轉探測儀電路組成
工作原理:當電機運轉時,通過傳動裝置驅使被動軸旋轉,安裝在被動軸一端的探測片亦隨之轉動。旋轉探測儀接收到均勻間隔脈沖信號,此時旋轉探測儀為閉合狀態,當出現機械故障時,則接受不到均勻間隔脈沖信號,旋轉探測儀開斷并迫使電動機停車。啟動保護電路是從設備啟動到建立正常速度的時間內,使旋轉探測儀不動作,其延遲的時間可調。控制原理如圖2。旋轉探測儀的連接如圖3。
圖2 機電保護控制原理
圖3 旋轉探測儀的連接
根據不同速度所需探測片片數在從動裝置上安裝旋轉探測儀、探測片,如圖4所示。
圖4 旋轉探測儀的安裝示意
進料口堵料故障可采用薄膜式料位開關來判斷,它采用一個壓式微動開關置于帶橡膠膜的腔內,安裝于限定的最高料位的位置,一般稍高于從動滾筒底線。當料位達到開關處并擠壓薄膜時,其輸出開關量進DCS或主控制回路,按照設定的延遲時間(一般為3～5s),控制主電機停車。
對于皮帶斗式提升機,還需在主從動端設置跑偏開關,即在斗子上升端、頭尾架的兩側各安裝兩個跑偏開關。具體方法是:安裝一個專用碰鐵,用彈性板聯接,安裝時使專用碰鐵中線與皮帶側邊在一條線上。當由于斗子進料偏移等原因而造成皮帶在滾筒上跑偏時,皮帶使該端碰鐵后移,接觸直進式行程開關動作,其信號進入DCS或主控制回路,當超過設定的延遲時間(大約3～5s)后,即判斷持續跑偏而無法自糾,則控制主電機停車。在安裝行程開關的位置時,應特別注意,由于主從動滾筒的加工及安裝誤差,皮帶在滾筒上有一定量的正常跑偏,定位時必須將此跑偏量考慮進去。
此外,對于重載高效斗式提升機,其主傳動常常采用液力偶合器來保護,在電機與減速機之間采用附帶梅花聯軸器的限矩型液力偶合器。當運轉過載時,液力偶合器內的油溫升高,達到安全銷的熔點時(一般為120℃),易熔合金熔化,工作油噴出,電機與從動部分斷開。當然也可在液力偶合器上安裝溫度報警安監器,當溫度達到需要保護的臨界值時,立即發出聲響和閃光報警,同時切斷電源。
3 螺旋輸送機
螺旋輸送機也常常發生粘料、堵料、卡死螺旋等現象,采用旋轉探測儀進行保護,可在與減速機聯接的輸送機軸端,沿圓周焊接探測片(根據轉速選擇探測片數量),安裝探測儀時使其正對探測片。
4 板式喂料機、鏈式輸送機、刮板輸送機等設備
以上設備也存在卡死、斷鏈等故障,為防止這些機械故障,同樣也采用旋轉探測儀,即在從動輪軸芯處根據不同的轉速,安裝不同數量的探測片,用旋轉探測儀控制停車,保護機械設備和電機。
5 低壓電動機的保護
一般常規的低壓電機控制回路多采用普通的電氣保護裝置(空氣開關、熱機電器等),僅僅對過載、過流起保護作用,保護功能較為單一，安全性及可靠性都較低，已經無法滿足新型骨料生產線對生產高運轉率的要求，現行一般采用功能較為齊全的智能電機保護器來實現低壓電動機的保護
現行的砂石骨料生產線一般產能較大，生產線一般是長期連續運行，其電機大多是在高負荷連續運轉的情況下運行，電動機長期承受較大負荷，就會使溫度上升過高而損壞絕緣，縮短電動機的使用壽命，因此，對砂石骨料生產過程中電機設備的可靠性、穩定性及功能要求非常高。在生產運行或設備檢修過程中，常見的電動機故障可分為以下幾種：
（1）機械故障
1)掃膛：由于軸承損壞、軸彎或者檢修人員裝配不當，導致定轉子產生摩擦;
2)軸承損壞：由于軸承裝配不當、定/轉子鐵心軸向錯位或重新對轉軸機加工后精度不夠、電動機本體運行溫升過高等;
3)振動：由于電動機本身或傳動裝置不良等。
（2）電氣故障
1)缺相運行：電動機發生堵轉時電流比正常工作的電流大得多。在此情況下，運行時間過長或過于頻繁起動，將會導致電動機繞組燒毀;
2)繞組短路或接地：匝間短路的最大原因是電機溫度異常升高而導致的，而接地故障大多是由于繞組絕緣損壞;
3)三相電流不平衡：由于電動機外部電源電壓不平衡或內部繞組匝間短路或電動機維修時線圈匝數錯誤或接線錯誤等。
因此，對某電機設備進行配置有效的保護裝置是很有必要的，一般常見的智能型電動機保護器具有的功能如下：
（1）完善的電機保護功能
保護器通過采集電路中的三相交流電流、三相交流電壓、剩余電流、PTC熱電阻阻值、電動機電能等電力參數，以及電動機運行過程中的各種運動狀態等信號，經保護器內部處理運算，從而實現對電動機起動超時、過載、阻塞、欠載、斷相、三相電流不平衡、剩余電流(接地/漏電)、溫度、外部故障、相序、過壓、欠壓、欠功率、過功率等全面綜合保護，進而保證生產工作的安全連續運行。
（2）及時排除電動機運行故障功能
生產現場電動機運行過程中通過電動機保護器對電機設備進行檢測，當電動機出現狀況時應及時發出報警信號，并記錄故障信息，方便維護人員查找故障原因并作出及時的處理。
結束語
隨著新型的設備保護技術及措施的不斷發展，各種齊全的設備保護措施也在朝著多元化方向發展，各種設備的保護在工業生產線的應用也越來越廣泛，合理選擇保護措施和保護方式，可提高設備運行的可靠性，能夠預防并杜絕設備損壞，同時減少了因非計劃停車而造成的損失，降低了企業的生產成本。
編輯：金哲
