取料斗轮（共8篇）
取料斗轮 篇1
0引言
斗轮堆取料机 (简称斗轮机) 在世界各国使用广泛, 但其局限性在于它不适于装运单件很重的大块物料。它主要用于专用的散料码头、大型电站、钢铁企业及矿山的散料, 装卸各种煤、焦炭、砂石、矿石、化工原料及耐火材料等散粒物料斗轮堆取料机, 是一种大型高效率的连续作业的基本装卸机械设备。
斗轮机是散货料场的专用堆取设备, 它既可以通过旋转的斗轮在储料场进行取料搬走, 也可以通过斗臂架带式输送机反向运行将来料堆存到料场, 属于堆取合一、连续高效的装卸设备。它还是散料连续装卸系统的核心, 采用斗轮机进行堆料、取料作业, 可大大减少装卸时间, 提高工作效率, 减轻工人劳动强度。
斗轮机也是火力发电厂输煤系统中取煤和堆煤的重要设备之一, 它的安全、高效运行, 对提高输煤效率、保证锅炉正常运行有着重要的意义。当前的斗轮机堆取料实践几乎没有采用柔性化的堆取料方式, 这就要求斗轮机在堆取料一段时间后, 对料堆质量等级进行定期检查, 调整斗轮机位置到另一个料堆中, 以调整质量等级, 使不同等级的煤粉混合均匀, 从而提高燃料的燃烧效率。为使煤粉混合实现自动化并避免耗时耗力的检查和调整, 有效节省时间和能源, 必须首先实现斗轮机斗轮的定位。
1斗轮在煤场中定位的实现方法
斗轮机煤场定位系统由传感器、DSP及其外围电路等组成。传感器负责实时采集斗轮堆取料机及其转臂的位置信息, 测量出斗轮机在轨道上的行走路程、斗轮在堆料或者取料时臂架的旋转角度和俯仰角度, 并将采集到的信息发送至DSP进行处理。DSP将处理后的信息发送至上位机——程控中心, 程控中心依据接收到的数据来判断如何作业, 并通过PLC控制系统来控制斗轮堆取料机的行走位置、悬臂仰俯角度及回转角度。程控中心接收到定位系统发送的信息后, 从数据库中检索煤场对应位置的存煤数据, 判断堆煤操作合法性, 如果合法则形成新的堆煤历史记录, 自动修改煤场堆煤信息;如果操作非法, 发出堆煤错误报警信息。同理判断取煤操作合法性。斗轮堆取料机启停控制信号、电流量及启停反馈信号在动力中心, 通过电缆将其引到程控室, 经隔离与PLC相连, 从而使PLC能够控制斗轮堆取料机的启、停、位置或给出错误报警信号, 再由操作人员手动控制。操作人员坐在控制室, 可以通过电脑显示屏的画面切换, 来了解斗轮堆取料机的取煤量、煤堆煤位情况、悬臂角度、回转角度、大车位置、各驱动装置、辅助系统等各部件、各系统的运行情况, 同时可以与主控室之间进行数据交换, 使主控室可以设定各运行参数, 从而可以实现斗轮机斗轮在煤场中的定位等操作。
1.1坐标变换原理
斗轮机运动部分可以认为是由一系列关节连接起来的连杆机构所组成。把坐标系固连在斗轮机的每一个连杆构件中, 可以用齐次变换来描述这些坐标系之间的相对位置和方向。
1.2齐次坐标
用4个数所组成的列向量a= (x, y, z, ω) T, 来表示三维空间中直角坐标的点 (x0, y0, z0) T, 它们的关系为:undefined。 (x, y, z) T称为三维空间点 (x0, y0, z0) T的齐次坐标, (λx, λy, λz, λω) T也是该点的齐次坐标 (通常情况下, 取ω=1) 。
在齐次坐标中, 规定如下:①列阵 (x, y, z, 0) T中第四个元素为0, 且x2+y2+z2=1, 表示某轴或者某矢量的方向;②列阵 (x, y, z, ω) T中第四个元素不为0, 则表示空间某点的位置。
1.3物体的位姿描述
若给定了物体上某一点的位置和该刚体在空中的姿态, 则这个物体在空间上是唯一确定的, 可用唯一一个位姿矩阵来描述。
如图1所示, 设O’X’Y’Z’为与物体固连的一个坐标系, 称为动坐标系。物体在坐标系OXYZ中的位置可用齐次坐标的形式表示为:a= (x, y, z, ω) T
令n、p、q分别为X’、Y’、Z’坐标轴的单位方向矢量, 即:
undefined
物体的位姿表示为 (4×4) 矩阵:
undefined
1.4齐次变换
斗轮机由刚体组成, 刚体运动一般包括平移运动、旋转运动和平移加旋转运动, 每种运动都对应一个齐次变换矩阵, 用初始位姿矩阵乘以齐次变换矩阵, 便可得到经变换后的该刚体的最终位姿矩阵。通过多个刚体位姿的传递, 斗轮机斗轮的位姿便可以确定下来, 从而实现对斗轮的定位。
2斗轮在煤场中的定位算法
2.1斗轮堆取料机简化模型
斗轮堆取料机通常有三个自由度, 一个平移自由度和两个旋转自由度。以轨道式斗轮堆取料机为例, 平移自由度为斗轮机整体沿轨道的移动, 该自由度位于斗轮机的基座上, 斗轮机在轨道上只能做线性移动。旋转自由度为斗轮机在回转机构作用下上部的回转和在俯仰机构作用下的俯仰。
根据以上运动, 可将斗轮机简化为机器人手臂形式的连杆模型。建立连杆坐标系的规则为:①连杆n坐标系的坐标原点位于n+1关节轴线上, 是关节n+1的关节轴线与n和n+1关节轴线公垂线的交点;②Z轴与n+1关节轴线重合;③X轴与公垂线重合, 从n指向n+1关节;④Y轴按右手螺旋法则确定。
据此将斗轮机简化为机器人手臂形式的模型, 可得到如图2所示结构。
注:1.行走机构 (基座) ;2.回转机构;3.俯仰机构;4.斗轮;⨂表示垂直纸面向里;⊙表示垂直纸面向外。
2.2斗轮的Danevit-Hartennberg (D-H) 表示法
斗轮机简化成机器人手臂形式的模型后, 即可建立机构运动学方程。为描述斗轮机相邻构件间平移和转动关系, 可用D-H方法。D-H方法是为每个关节处的杆件坐标系建立4×4齐次变换矩阵, 表示它与前一杆件坐标系的关系。这样逐步变换, 即可用基座坐标来表示斗轮坐标。具体做法为:把构件坐标系嵌入斗轮机的每一个连杆机构中, 用齐次变换来描述这些坐标系之间的相对位置和方向。描述一个连杆与下一个连杆之间关系的齐次变换矩阵记为An矩阵 (其中n表示第n个连杆) , 要确定出An矩阵, 必须首先得出各连杆的运动坐标系。连杆的运动坐标系是由连杆参数确定的。连杆各参数如表1所示。
对于斗轮机基座即行走机构来讲, 距离d1是其关节变量;对于回转机构和俯仰机构来讲, 转角θ2、θ3是其关节变量。
斗轮机各连杆坐标系建立后, n-1系与n系之间的变换关系可用坐标系的平移、旋转来实现。从n-1系到n系的变换步骤如下:①令n-1系绕Zn-1轴旋转θ角, 使Xn-1与Xn平行, 相应算子为Rot (z, θn) ;②沿Zn-1轴平移dn, 使Xn-1与Xn重合, 相应算子为Trans (0, 0, dn) ;③沿Xn-1轴平移an, 使两个坐标系原点重合, 相应算子为Trans (an, 0, 0) ;④绕Xn-1的轴旋转αn角, 使得n-1系与n系重合, 算子为Rot (x, α, n) 。
用一个总的变换矩阵An来表示连杆n的齐次变换矩阵为:
undefined
第n系中的点rn在第n-1系中可表示为:rn-1=Anrn。
由此可推出第n坐标相对于基座坐标系位置齐次变换矩阵为:
undefined
式中, [nn pn qn]是固连在第n个杆件上的第n个坐标系的姿态矩阵, Wn是由基座坐标系原点指向第n个坐标系原点的位置矢量。
对于斗轮机而言, 斗轮机斗轮相对于行走机构的位置齐次变换矩阵为T3=A1A2A3, 只要求出A1、A2、A3, 便可得到斗轮机斗轮相对于基座坐标系位置齐次变换矩阵。
假设斗轮机简化模型尺寸如图3所示。
斗轮机各连杆坐标系如表2所示。
由上表数据即可求出A1、A2、A3。
2.3斗轮在煤场中的定位算法
确定出斗轮的运动方程后即可对斗轮进行定位。斗轮在煤场中的定位算法的程序如图4所示。
3斗轮定位算法的Matlab仿真
当已知斗轮机各参数时, 即可对斗轮机定位算法进行仿真。现假设斗轮机各固定参数为:L1=6m, L2=5m, L3=50m, d2=6m。
由斗轮的位置齐次变换矩阵可得, 斗轮机斗轮相对于固定坐标系的位置坐标即为:
w3= (L3cosθ2cosθ3+L2cosθ2+L1, L3sinθ3-d2, L3sinθ2cosθ3+L2sinθ2+d1) T
当以θ2、θ3为变量, 以d1为固定量时, 在Matlab中输入如下命令:seita2=-pi:pi*2/200:pi;
seita3=-pi*16/180:pi*32/180/200:pi*16/180;
i=seita3 (1) ;
x=50.*cos (seita2) *cos (i) +50*cos (seita2) +6;
y=50.*sin (i) -6;
z=[50.*sin (seita2) .*cos (i) +5.*sin (seita2) +100]';
for i=seita3 (2:201)
x=50.*cos (seita2) *cos (i) +50*cos (seita2) +6;
y=50.*sin (i) -6;
z=[z, (50.*sin (seita2) .*cos (i) +5.*sin (seita2) +100) '];
end
angle2=-pi*16/180:pi*32/180/200:pi*16/180;
x=50.*cos (seita2) .*cos (seita3) +50.*cos (seita2) +6;
y=50.*sin (seita3) -6;
surf (x, y, z) ;
title ('斗轮坐标关于θ2、θ3的函数') ;
运行后得出的仿真波形如图5所示。
为更准备判别定位算法是否能满足各堆取料工艺的要求, 利用Matlab软件平台分别对堆取料工艺 (如:连续旋转堆料工艺、断续旋转+断续行走堆料工艺、旋转分层取料工艺、定点斜坡取料工艺) 进行了仿真实验, 结果分别如图6、图7、图8、图9所示。
4结语
在分析斗轮在煤场中的定位算法实现方法及定位原理的基础上, 首先建立斗轮机简化成机器人手臂形式的模型 (即机构运动学方程) ;再通过斗轮的D-H表示法, 确定斗轮机斗轮相对于基座坐标系位置齐次变换矩阵, 给出斗轮定位算法程序流程图;最后通过对定位算法及堆取料工艺进行Matlab仿真。实验结果表明, 本文提出的定位算法能够实现对斗轮较为准确的定位。为对斗轮机各参数进行更精确的设计, 并达到一定控制精度, 还可根据斗轮机的实际参数和斗轮机实际运行情况, 做进一步的仿真分析, 并对硬件电路进行仿真测试。
摘要：斗轮堆取料机是重要的煤场机械设备之一, 它的安全、有效运行对电厂的正常持续运行起着非常关键的作用。分析了斗轮机斗轮在煤场中定位的实现方法, 介绍了斗轮的定位算法, 给出了斗轮定位算法的程序流程, 并对定位算法进行Matlab仿真实验。通过对不同堆取料工艺进行仿真实验, 结果显示, 定位算法能够实现对斗轮较为准确的定位。
关键词：火力发电厂,斗轮机,定位算法,仿真实验
参考文献
[1]国电太原第一热电厂.输煤系统和设备[M].北京:中国电力出版社, 2008.
[2]邵明亮, 于国飞, 耿华.斗轮堆取料机[M].北京:化学工业出版社, 2007.
[3]吕明荟, 李毅民.斗轮堆取料机的发展趋势[J].港口装缷, 2008 (2) .
[4]TIEN-FU LU.Preparation for turning a bucket wheel reclaimerinto a robotic arm[C].Thailand:Proceedings of the 2008IEEE In-ternational Conference on Robotics and Biomimetics Bangkok, 2009.
[5]刘健.基于ADAM4000系列模块的煤场定位系统[J].现代电子技术, 2006 (15) .
[6]郭洪红.工业机器人技术[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2006:70-74.
[7]丁学恭.机器人控制研究[M].杭州:浙江大学出版社, 2006.
取料斗轮 篇2
关键词：AB变频器；供料设备；斗轮堆取料机；回转机构
变频技术是先进的电力技术和计算机技术合二为一的高效节能技术。日照钢铁厂机械化焦场斗轮堆取料机悬臂回转机构采用电机变频调速技术，实现了悬臂回转机构平稳调速的驱动控制。
一、变频器堆取料机技术特点
堆取料机作为焦、煤场的堆、取料移动设备，斗轮堆取料机的悬臂回转机构采用传统的全压工频驱动装置，悬臂回转机构不能根据负荷侧堆、取量来调整回转转速，造成电能严重浪费及降低设备寿命，增加维修费用。当采用变频器拖动回转电动机系统时以上问题均可迎刃而解。
二、变频器特性及结构分析
该机构选用AB公司的1336PLUSⅡ系列1366E-B030-AA-EN变频器，它采用最新的IGBT功率模块和高级的控制算法，以提供任何速度下的平稳性能，超长的转矩使电动机低噪声、高效率地运行。变频器结构上利用分层母排、平面结构和灵活的IGBT技术组件结构。具有自动节能器监视变频器电流的功能，与设置变频器的满载电流相比较，在空载时当送给电动机的实际电流小于编程设置的过载电流时，变频器将自动地降低输出电压，减小了轻载时电动机的励磁电流，从而减少了消耗的功能。
变频器由主回路和控制回路两部分组成，在主回路中，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出信号进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。控制回路完成对主回路的控制，以及对进行转矩计算的CPU和一些相应的电压、电流检测回路的控制。变频器的控制方式为PWM正弦曲线控制方式，即动态转矩矢量控制方式，由控制系统高速计算电动机驱动负载所需功率、最佳控制电压和电流矢量，最大限度地发挥电动机输出转矩的作用。
三、变频技术在斗轮堆取料机中的使用特点
回转变频器有全自动、手动和定速运行三种控制方式。在斗轮堆取料机司机室内可监视回转转速及实现远方自动或手动操作，也可直接通过变频器键盘面板或外部通信接口进行点动运行操作。
变频器具有低速软启动功能，可平滑地大范围调节回转电动机转速，根据料量的多少将悬臂回转转矩调节至最佳。控制方式采用无速度传感器的矢量控制，变频器与斗轮堆取料机PLC进行速度控制信号交流的基本回路为0～10V直流模拟回路，当速度控制信号输入变频器时，将改变变频器的输出频率，即改变回转电动机的转速。变频器的U/f控制技术、可根据煤量调节输出电压的节能操作和回转转速随悬臂转矩平滑补偿控制功能，均能体现斗轮堆取料机回转机构变频技术稳定、可靠的节能性。
斗轮堆取料机其他电气设备的工频启动对电网的冲击是不可避免的，而回转变频器的瞬时低电压耐受功能，使斗轮堆取料机在电压由额定电压降至310 V时仍能继续运行，降低至310 V以下时能继续运行15 ms，尽可能地确保悬臂回转机构均匀、连续地进行堆、取料作业。
回转变频器的过载能力极强，当过载电流达到150% 额定输
出电流时，延时1 min动作；达到180%额定输出电流时，延时0.5 s动作。在堆、取料过载或塌方等情况下，可有效地对回转电动机及机械设备进行过载保护，另外对回转电动机还有过电流、接地、保险熔断、过电压和过热保护等作用。
四、变频器各端子的应用及重要参数设置
AB变频器在回转控制中端子应用：
1.电源端子TB1：用于接入三相交流电源及输出到电机的电源。
2.运行命令：通过变频器的电路板TB3上的数字I/O端子19-22实现回转机构的左右回转命令。
3.速度给定：通过电路板TB2的标准模拟量端子1-5实现回转速度的无级变速功能。
4.故障反馈：通过设置，由电路板TB2的数字输出端子13-15输出故障信号，与其他设备进行连锁，保证了设备的安全运行。
5.控制模式切换：通过外部继电器的状态来对回转速度的控制模式进行切换，KA416吸合，回转处于定速状态；KA416断开，回转速动控制转为变速状态。灵活地为回转提空了良好的控制性能。
6.重要参数设置：
五、变频器常见故障及解决方案
1.故障显示：当发生故障时LCD通过显示一个与故障有关的简短的文本语句来描述故障，并提示故障代码。
2.故障复位：当没有彻底解决当前故障时严禁盲目复位，否则可能会造成不必要的事故。其故障复位主要分为以下两种：
（1）当设备出现故障后只要重新给变频器通上电就可清除变频器故障。
（2）将变频器参数设置“故障清除模式”设置为“使能”，当出现故障时通过外部接线使变频器接受一个有效的停止命令即可。通过第二种方式可以及时处理一般性故障，缩短故障处理时间。
3.故障及处理方式：
（1）电源掉电故障F03
处理方法：变频器运行中如果直流母线电压降至正常值的85%以下，而且超过500毫秒，报此故障。主要原因是滑线供电方面出现间断，通过在堆取料机电源滑线上加装双滑刀供电，极大地减少了故障的出现。
（2）过电压故障F05
处理方法：回转机构带动的是臂皮带，所以受大风环境影响的问题较大，当回轉速度调节过快或受顺风影响时会出现负反馈现象，电动机再生电压造成电压过高。通过调整回转电机最大频率的限制和加大减速时间，可顺利解决此故障。
（3）过载故障F07
处理方法：此故障属常见故障，主要由机械方面出现卡堵造成，出现此问题后重点检查现场机械有无卡阻，通过手动盘车来进行确认。
（4）电位器开路故障F09
处理方法：由于速度调节选择的是外部电位器，所以当电位器外部公共端子开路后，电位器引线间的电压大于3.9V时变频器报此故障。解决措施是更换电位器，将电位器引出线连接方式由插件连接改为采用焊锡焊接方式，杜绝此故障发生。
（5）过电流故障F12
处理方法：在瞬时值电流跳闸中检测到电流过高报此故障。主要原因是机械卡死或是回转电动机报闸损坏。
通过多年的使用，AB变频调速技术在炼铁厂机械化焦场斗轮堆取料机悬臂回转机构上的成功应用，是一种稳定、可靠的节能技术，它使设备维护工作量减少，延长设备的使用寿命，确保原料储存供应系统安全、稳定地运行，为高炉顺产提供了坚实的保障。
作者简介：王杰 男（汉族），河北省衡水市人，主要从事炼铁电气、自动化设备维护工作。
取料斗轮 篇3
湛江电力有限公司采用了两台DQ1200/1600.35型斗轮堆取料机, 是由长春发电设备总厂设计制造。用于本厂的4个储煤场, 实现了本厂码头卸煤到储煤场及由煤场取煤上原煤仓的功能转换。由于斗轮堆取料机斗轮驱运系统经常出现故障, 又不能及时处理好, 有时严重影响输煤系统的安全运行, 本文就我公司斗轮堆取料机斗轮驱运系统的传动方式、故障原因分析及改造方法作一综合分析和说明。
1 斗轮驱动系统传动方式
斗轮驱动系统安装在斗轮机悬臂的头部, 其传动方式为:电动机-液力偶合器-联轴器-传动轴管 (万向节联轴器) -行星减速机-传动杆-斗轮。电动机.液力偶合器和液力制动器的安装底座与行星减速器金属结构相连, 悬挂在斗轮轴上, 两者相距约2m, 中间用传动轴管相连, 减速器输出轴安装有过力保护器。
2 斗轮驱动系统传动方式存在的缺点
2.1 传动环节过于复杂, 设备故障率高, 设备维护工作量大。
2.2 在减速机外端设置冷却油泵很不合理, 电动叶片油泵, 由小电机、转子、定子、配流盘和叶片泵组成, 因安装位置靠前, 油管经常被煤块砸坏, 油泵常被轮体洒落的煤覆盖, 如不能及时发现就易引起减速机故障。
2.3 万向节联轴器, 在离心力的作用下会引起附加载荷在转速高、煤尘大、润滑条件差很不利使用, 产生较大的磨损、异响、振动以致断裂。
3 运行中常见故障及原因分析
原系统常见的故障有:传动轴管的花键和万向节磨损、万向节断裂, 减速器高速轴齿轮断齿、磨损过快、定位轴承寿命短、轴端漏油, 电动叶片油泵损坏、油管断裂、油管接口漏油等。其故障原因如下。
3.1 万向传动轴管工作只允许在一个平面内有一定角度偏移, 其它方向不允许偏移, 而现场安装和维护时, 很难达到这一要求, 加之环境恶劣, 煤尘大, 润滑差, 从而工作时万向传动轴管产生较大的不平衡力, 引起振动, 使传动管磨损或断裂, 减速机轴端漏油。
3.2 减速器的高速齿轮轴与万向传动轴管一端相接, 这样振动对高速轴及定位轴承亦产生冲击, 这是高速齿轮轴断齿、磨损过快, 定位轴承寿命短和轴端漏油的一个重要原因。此外, 生产厂家直接选用盆角齿作为高速主被动齿轮, 齿形为圆弧齿, 其螺旋方向根据转动方向决定, 因此, 长期使用将使齿侧间隙越来越小, 最后处于无间隙运转状态。
3.3 电动叶片油泵悬挂在头部减速器的一侧, 油管为裸管在外的紫铜管。取煤时, 由于油泵、油管和侧下部的煤堆碰撞, 容易造成油管断裂, 动力电源断线缺相, 进而引起电动油泵烧损, 供油中断, 造成减速器定位轴承以及高速主动齿轮等部件烧损, 对安全生产造成很大的威胁。
4 斗轮驱动系统传动方式改造
改造后的传动形式为:电动机-弹性圈柱销联轴器-液力偶合器-行星减速器 (改型) -输出传动轴-斗轮, 取消了万向传动轴管和制动器。针对原来减速机存在的问题, 根据斗轮的运行方向, 重新对减速器内的高速齿轮进行设计、制作, 并增加其模数。将电动机、液力偶合器直接安装在与减速器连成一体的底座上, 结构紧凑, 且安装精度通过加工和试验装配也能得到保证。另将原来外置的电动叶片油泵改为内置式齿轮油泵, 减速器的定位轴承、高速轴被动齿轮、输出轴承等全部采用油泵润滑。不仅提高了齿轮轴的润滑效果, 而且避免了油管断管、漏油, 电源缺相, 还保证了减速机的密封性。
内置式齿轮油泵靠齿轮浸侧吸油, 齿间的油液被吸挤到压油腔而润滑齿轮。其优点是结构简单, 工艺性能好, 与同样流量的各种油泵相比, 体积小自吸性能好, 安装在厢体内, 没油污, 且油污对其影响不大, 很适合工作环境不太清洁的机械使用。
5 斗轮驱动系统传动方式改造后的效果
斗轮取料机配重与防撞技术 篇4
斗轮取料机是由早期的斗轮挖掘机改进发展而来的,一般情况下,它与卸车(船)机、皮带机、装车(船)机组成储料场运输机械化系统,生产能力每小时达几千甚至上万吨。斗轮取料机的作业有很强的规律性,斗轮机的动作控制以PLC系统为核心控制,机上操作设有手动、半自动和自动等控制方式。取料机能否正常运行会直接关乎取料效率,有些故障甚至会中断料场的输料作业,下文将以我国某煤炭输出港煤场取料机为例,对其配重与防撞技术进行研究与分析。
2 取料机配重系统关键技术分析
2.1 异常现象
斗轮取料机交叉滚子轴承自完成交付使用以来已更换多次,费用相当高。经过对换下的轴承(已坏)认真观察,发现有明显挤压起边现象,滚柱严重破损,存在严重的轴承滚道磨损现象,特别是在悬臂延伸方向上,轴承滚道已经严重变形。在经过对滚柱及滚道硬度检测后,认为并非是轴承本身的质量问题。
2.2 原因分析
取料机的回转装置是整机的关键部位,采用固定与移动配重相结合的方式,用最小的灵活配重重量平衡悬臂前端斗轮重量,取料机上部支承在整机回转主轴承上,启动后可以绕主回转轴左右转动;将主轴承的外圈与门座架顶面锚定,主轴内圈固定在立柱平台以下。操作时,电动机-减速机构带动驱动齿轮,实现机器上部围绕主轴承转动,从而完成取料功能。
注:1.小齿轮2.大齿轮3.上部结构4.上部内圈5.下部内圈6.M24螺栓7.滚子8.M36螺栓
主轴承同时承受轴向力矩和倾覆力矩,经过我们认真观察分析,发现斗轮取料机的原始设计上部重心偏出主轴承座圈外,导致交叉滚子轴承频繁损坏的根本原因是取料机上部重心在设计时不合理,生产作业时斗轮头部接地压力猛然增加,直接导致轴承所承受的倾覆力矩超过额定力矩。
2.3 相应措施
采取整改措施首先要保证在不改变斗轮取料机各方面性能的前提下,取料机上部重心越靠近主轴承回转中心越好,减小取料机头部斗轮触地压力,主要有两种方法:减小斗轮取料机头部斗轮机构重量和增加活配重产生的反倾覆力矩。具体实施方法:
(1)后移灵活配重重心,延长大机平衡架;(2)延长固定配重支座,使整机重心后移;(3)将箱体式轮体改为幅条式轮体避免煤炭积存现象;(4)重新设计悬臂头部支撑钢结构,减小取料机头部重量;(5)取料不宜过深,避免斗轮高速冲击地面。
3 取料机防碰关键技术分析
3.1 故障现象
为增加取料效率,工作现场往往会在同一轨道布设两台或更多取料机进行作业,这就存在两机碰撞的安全隐患,防碰保护成为斗轮取料机的另一关键技术。
3.2 改进措施
斗轮取料机在轨道运行时可在程序中预设一定的安全值,以保证两台取料机不发生碰撞。通常情况下,当两台取料机之间的距离大于设定的安全值,可以正常行走、旋转、取料作业;当取料机之间的距离小于设定安全值时,立即中断取料机的一切动作,断电保护,保证人机安全,待人工送电后可转入人工手动操作使距离大于安全距离,再进行正常的取料作业。
这一关键技术的改进,首先要实现取料机与控制中心的数据通信,将统一轨道上各台取料机的结构、走行、回转数据传给对方,通过PLC程序对采集回来的取料机信息进行相应运算,比较当前距离与预设安全值,判断出两台取料机目前的距离是否安全。将判断出的安全距离信号反馈给系统PLC,并显示于斗轮取料机司机操作室内。一旦两机距离小于安全值,则程序报警,取料机司机室内警笛蜂鸣,立即停止两台取料机的相关作业动作,及时保护操作人员及取料机的安全。
3.2.1 实现方法
双方数据通信的实现。取料机在原有的设计中已经通过MSG语句与变电所实现了通信。通过变电所作为中介,将两台取料机彼此的信息传输给对方。
碰撞数据的逻辑运算。同一轨道上的两台取料机,无论在什么角度,离另一台取料机都会存在一个最近点。取料机的防碰数据为本机的走行距离加上本机回转投影距离,取料机走行距离可以在PLC中直接读取,然后在PLC中做相应编程,当两台取料机的防碰撞数据之差小于10m时,使得取料机的走行、回转运行条件不满足。停止取料机向碰撞方向继续做回转、走行动作,防止碰撞发生。
3.2.2 触摸屏的相关改造
为了使司机能更加直观地了解两台取料机的位置信息以及跺位信息,在触摸屏的相应界面添加取料机动画模块、垛位模块,具体步骤如下。
(1)在PLC中将两台取料机的走行数据,回转数据移动到相应标签,然后在触摸屏相应界面中添加取料机动画、垛位动画。最后在触摸屏程序中对动画进行编程,将取料机动画与走行数据、回转数据标签相关联,实现动画效果。
(2)触摸屏显示中做出两机碰撞显示模块,将此模块与PLC中碰撞标签关联,当两台取料机距离小于碰撞安全距离时,此模块显示变红,提示司机。
(3)触摸屏添加屏蔽碰撞按钮,当操作人员按住屏蔽按钮时,PLC中启动屏蔽碰撞功能,将防碰撞功能甩掉。当出现碰撞信号后,操作人员可以在有人监护的情况下按住屏蔽按钮,做取料机回转及走行动作。当两台取料机走出碰撞区域后,取料机恢复正常作业。
4 小结
斗轮取料机是大型、连续、高效的散装、粒状物料采取作业设备,是散料连续装载系统中的核心机械,对其关键技术的研究与分析,不仅能够保护人机安全,同时能减少不必要的维修和浪费成本,大大提高作业效率,保证工业现场生产的正常进行。
摘要：取料机工作的稳定性直接决定工业生产中间环节的效率,严重的取料机故障甚至会中断工作流程。文中针对取料机的配重系统进行了研究分析,同时就两台取料机偶然发生的碰撞问题提出了相关的解决建议,可以有效地提高取料机工作的稳定性。
关键词：斗轮,取料机,配重,防撞
参考文献
[1]徐丽丽,葛勤宪,王春涛,李扬.QLK8033取料机斗轮轴断裂影响因素分析[J].莱钢科技,2008,(03).
[2]秦化宇,王永峰,李书男,李玉兰.斗轮堆取料机回转轴承整体更换法[J].机械工程师,1997,(03).
[3]韩冰,苏志,杨唯.DQ5030型斗轮堆取料机悬臂起升失灵故障分析及处理[J].河北电力技术,2009,(03).
[4]张海滨.斗轮取料机回转支承常见故障分析与改进[J].鄂钢科技,2009,(01).
[5]高东望.斗轮堆取料机平衡计算[J].科技资讯,2007,(09).
[6]张剑锋,安宁.工业无线局域网技术在煤场堆取料机中的应用[J].中国煤炭,2009,(07).
门式斗轮堆取料机故障创新处理 篇5
华能瑞金电厂输煤系统装设有2台MDQ600/1500×50型门式斗轮堆取料机, 折返式布置, 堆料能力为1 500 t/h, 与卸煤能力相匹配, 取料能力为600 t/h, 与上煤系统能力相匹配, 轨距为50 m, 堆高轨下0.5 m, 轨上10.5 m。斗轮机滚轮机构的运行状况对电厂输煤系统的稳定运行起至关重要的作用, 同时也直接影响电厂锅炉燃烧系统的稳定性。
1 斗轮机滚轮机构设计特点
1.1 工作原理
斗轮机滚轮机构由电机、液力偶合器、联轴器、减速机及开式链轮组成。其工作原理是:滚轮机构运行时, 首先由电机运转产生动力, 经液力偶合器带动减速机, 减速机减速后由其低速轴上安装的链轮齿套带动开式链轮, 开式链轮与轮斗销轴相互咬合从而传动动力, 推动斗轮机滚轮不停地定向转动, 从而实现斗轮机对物料的挖取功能。
1.2 斗轮机滚轮机构技术标准
斗轮机滚轮机构额定出力为600 t/h (在600～2 000 t/h之间可调) ;斗体为无格式, 斗数为10个, 斗容为0.21 m3, 斗轮转速为5 r/min;滚轮机构的驱动装置采用机械销轮销齿内传动;减速机型号为PHA9045P2-LR-20, 功率为45 kW, 速比为19.778;偶合器型号为YOXA500;电机型号为Y280S-6, 功率为45 kW, 转速为980 r/min;减速机使用的润滑油为长城牌#220。
2 斗轮机滚轮机构主要故障及传统处理方式
2.1 减速机输出轴端漏油
从2009年5月 (2008年11月开始投产使用) 开始, 2台门式斗轮机挖斗驱动减速机先后出现了不同程度的漏油现象。即使将减速机齿轮油添加到标准油位, 但不超过一个星期, 油位就会降到警戒线之下, 对减速机的安全稳定运行产生严重的影响。2009年7月, 联系减速机厂家住友重机械减速机 (中国) 有限公司有关技术人员到现场进行检查处理。
2.2 传统处理方式
技术人员将减速机整机调出, 解除开式链轮, 揭开减速机低速轴端盖, 并将减速机低速轴骨架密封圈拆下检查, 骨架油封磨损严重, 减速机其他部位一切正常。技术人员更换了骨架油封, 并在原来安装一只骨架油封的基础上, 再增加一只骨架油封, 相当于使用2层骨架油封来保证减速机的润滑油不向外渗漏。将减速机、开式链轮等设备安装复原后, 试机运行2 h, 没有发现减速机有漏油的现象, 基本确认减速机漏油是骨架油封磨损问题造成。
2.3 处理结果不理想
2009年8月中旬, 斗轮机运行一个月后, 挖斗减速机低速轴端再次出现漏油问题, 情况相比于上次更加严重, 每3～4天就得添加润滑油。再次联系到厂家, 到现场对减速机的整机运行状况进行全方位的检查测量。
3 故障勘察及技术创新调研
(1) 检查低速轴油封处, 有油渗出的痕迹, 从位置来看, 润滑油是从油封处渗出; (2) 观察到该门式斗轮驱动采用减速机输出轴套装开式齿轮直接驱动方式; (3) 现场测量:现场实测开式齿轮驱动直径约为650 mm, 作用点距离减速机低速轴支撑轴承约190 mm; (4) 减速机透气栓采用了标准型透气栓; (5) 通过现场了解, 运行时减速机振动、噪音、温升均正常, 没有其他异常现象。
4 故障分析及处理新方式
4.1 故障原因分析
相对于PHA9045P2型减速机, 开式齿轮直径 (650 mm) 以及长悬臂 (190 mm) 的悬臂驱动方式, 给减速机低速轴施加了非常大的径向力。
图1为减速机样本节选, 根据型号为PHA9045P2的减速机, 显示其低速轴直径为105 mm, 轴长为210 mm。
通常, 为了尽可能减少径向力对减速机的影响, 要求开式齿轮 (包括类似的链轮、皮带轮等) 的直径应该在3～5倍轴径之间, 而现场的开式齿轮直径已经超过PHA9045P2低速轴的6倍 (105 mm×6=630 mm<650 mm) 。另外, 即使是较小的径向力, 也需要注意合理的作用力支点, 校核径向作用力的标准支点为低速轴长度的一半, 节选样本如图2所示。
该减速机速比为20, 理论低速轴转速在72.5左右, 即在作用力支点为轴长210 mm一半的位置105 mm处, 可承受约4 600 kgf的径向力。
上述径向力是针对皮带轮的, 开式齿轮驱动由于有冲击负载的因素, 上述径向力还需要除以1.25的联接系数。而现场实际测量的支点位置是190 mm, 对于长度为210 mm低速轴来说, 几乎作用在低速轴的顶端了。
鉴于上述分析, 现有的驱动机构存在着径向力过大的问题, 从而造成油封漏油, 长期在过大的径向力工况下运行, 除了低速轴油封发生漏油之外, 还会对低速轴轴承造成伤害。
4.2 研究对策
(1) 在未进行彻底改造之前, 要注意润滑油的油位, 一旦停机时发现油位下降到标准油位以下, 就及时添加#220润滑油。 (2) 配置的是标准型透气栓, 在粉尘较大的环境中容易堵塞, 透气栓堵塞也会造成油封漏油。因此, 应定期拆下, 经常清理透气栓的透气孔, 以保证其畅通。 (3) 由于减速机运行时振动、噪音、温升等参数均正常, 所以判断机械功率是满足设备的使用需求的, 而通过加大机座号来增加径向承受力就排除在外了。从简单可靠的角度出发, 给开式驱动齿轮单独做一个中间轴承座, 通过中间轴承座与减速机低速轴相连, 从而将径向力转移给轴承座, 而减速机仅提供驱动动力。详细的改造安装图如图3所示。
1—电机2—液力偶合器3—减速机4—中间轴承座5—开式链轮
5 实施效果
通过组织厂家与技术人员召开专业会后决定, 在减速机与开式齿轮之间安装1台中间轴承座, 通过中间轴承座与减速机低速轴相连, 使得径向力由轴承座来承受, 而减速机仅提供驱动动力。
堆取料机斗轮液压系统降温措施 篇6
当油液温度达到80℃以上时, 由于液压元件热膨胀系数不同, 相对运动元件之间的间隙和运行状态将发生异常变化。间隙变大, 油液泄漏加重:间隙变小, 元件间可能会发生“卡死”现象, 使之无法运动, 还会引起机器的热变形, 破坏原有的精度。
探究影响液压系统温度变化的因素并针对性的提出降温措施, 有助于改善液压系统的使用性能。
1 液压系统温度过高的原因
1.1 散热不佳
一部分液压系统散热装置功能不好, 或者由于长期使用缺乏清理导致散热器表面被大量沉积物遮盖, 造成通风不良。液压系统产生的热量没能得到及时的排放, 使得油液温度逐渐升高, 影响液压系统的性能。
1.2 液压油选择不当
液压油型号的选择会对液压系统的温度控制产生直接影响, 一般来说, 要根据液压系统的使用功能选择合适型号的油液, 油液的粘度范围应与液压系统需求相匹配, 尽量选择粘度变化小的油液, 也要考虑液压系统的工作环境温度对液压油性能产生的影响, 比如北方地区应该选择粘度较低的油液, 南方地区对油液的粘度要求较高。
1.3 压力调整问题
当液压系统压力过大时, 系统如果不能及时的降压, 将会导致内部油液的泄露逐渐增加, 系统的油温也会随之升高。
如果对溢流阀和背压阀的控制不当, 很容易引发这一些列问题, 在实际操作中, 对液压系统压力调整的控制关系到系统温度的控制, 应该引起足够的重视。
1.4 液压泵吸空
液压泵在工作过程中的吸空会使得一部分空气混入到油液之中, 在高压作用下对原有的油液产生较大的冲击, 而且还会随着油液的流动不断振动, 对系统温度的升高产生刺激作用。一般来说, 导致液压泵吸空的因素主要是滤芯或者油管堵塞, 当液压泵上的油封系统出现故障时, 也会出现吸空现象。
1.5 内部油液的泄露
液压系统在进行能量转化过程中, 如果油液泄露较为严重, 系统产生的能量损失将会大幅度提高, 这些损失的能量转化为热量之后使得液压系统内部温度持续升高。
当零件彼此之间的间隙较小时, 零件的相对运动会产生摩擦热量, 当零件间隙过大时, 则可能引起油液的泄露, 因此控制零件间隙的大小对于控制油液温度也有着重要意义。
1.6 零件磨损
液压系统中零件的磨损会造成系统温度较高, 很多零件之间都是密封的, 当零件磨损严重之后, 内部油液泄露的概率会增大, 进而引起内部油温的升高, 温度的升高导致油液粘度的下降, 使得油液泄露现象更加严重, 进而形成恶性循环。
2 液压系统的降温措施
2.1 散热器定期清理
堆取料机的工作环境较为恶劣, 环境中的粉尘、灰土很多, 大量的粉尘和油污覆盖到散热器上会严重影响散热器的散热效果, 因此应该定期对散热器进行清洁, 去除表面的油污, 确保散热器的工作性能不受影响。
2.2 液压油的合理选择
液压油的合理选择对于控制液压系统温度的重要性不言而喻, 应该根据堆取料机工作环境特点以及当地的温度变化情况, 选择合适型号的液压油, 对于一些有特殊功能要求的器械, 应该选择专用液压油。
在特殊环境条件中, 比如北方较为寒冷的冬季, 要选择凝固点低的液压油, 当无法对液压元件和液压系统进行定期维护和保养时, 尽量选择抗磨型的液压油。
2.3 按标准调整系统压力
用于调压的元件主要是溢流阀和安全阀:在定量泵系统中, 液压泵的供油压力通过溢流阀来调节;在变量泵的系统中, 用安全阀来限制系统的最高压力, 防止系统过载。要严格按标准调整控制阀的压力值, 以便减少能量损失。
2.4 防止管路堵塞和油液泄漏
对进油滤芯和进油管应定期检查保养, 防止管路阻塞使油液流动受阻。及时紧固油管各连接处, 对先导泵、主液压泵传动轴油封需要定期检查, 及时更换破损的油封。
2.5 及时检修磨损的液压元件
应定期检查液压泵和马达, 对磨损严重的液压元件要及时进行检修, 确保液压系统的各个零件使用功能不受到影响, 同时对于延长液压系统的使用寿命也有着较大帮助。
3 结语
堆取料机液压系统长期工作过程中容易由于温度过高引起系统功能的失效, 给机械的工作性能和使用寿命带来了较大的影响。
一般来说, 液压系统温度过高主要与散热不良、液压油选择不当、油液泄露等问题有关, 可以根据液压系统需求, 采用定期清理散热器、按照标准调整压力、检修元件等措施, 实现对液压系统温度的合理调控, 进而确保液压系统的工作性能不受影响。
在降温策略的选择上, 应该考虑到堆取料机的工作环境和当地的气候特点, 针对性的提出降温措施, 确保液压系统工作性能的稳定性和持续性。
参考文献
[1]赵利军.S/R型堆取料机斗轮液压系统降温措施[J].中国设备工程, 2006.
[2]林智华.PROTOS卷烟机VE, SE润滑系统降温措施[J].企业技术开发, 2013.
斗轮堆取料机安装技术及工艺控制 篇7
1 工程概况
某港区煤炭泊位的堆场配备9台大型悬臂式斗轮堆取料机,最大作业能力为堆料8000t/h、取料6500t/h。相应的设备主要由斗轮机构、悬臂皮带机、回转机构、行走机构、主机变幅机构、回转立柱、悬臂梁、供电装置、主机附属结构、尾车附属结构、除尘系统、检测装置、基础布置及载荷等构成。
2 设备安装条件
在设备安装工作开始前,安装人员应熟悉安装图纸,与技术人员做好相应技术交底工作,及时做好来货清点工作,保证设备材料以及质量满足实际的工作需求。在斗轮机轨道安装完成以后,协调轨道安装相关单位积极对其进行检验,做好记录、签证。
设备以及材料的验收。在材料采购过程中,首先应制定材料清单,明确其型号、数量,依据清单对材料进行核对,保证其符合施工要求;材料采购完成后,制定合理的运输方式,将成本控制在相应范围内;运输过程中,避免由于工作人员的操作失误导致材料损坏。材料的管理工作。材料管理时,工作人员应该按照相应的要求对其进行存放;在材料保存过程中,应该将材料架空以及遮盖,避免出现生锈、损坏状况。材料使用前,检测材料,保证其符合实际的施工需求。对相关的设备进行检查,如果存在问题,应积极向相关部门反映,及时更换。
基础验收工作。首先安装单位应与用户商定好斗轮堆取料机的安装位置,其次应提醒业主提供安装段基础验收合格的证明。
3 设备的安装顺序和及安装工艺
3.1 设备的安装顺序
工具以及材料的准备工作——设备数量的确定以及检查——安装段轨道的检查——安装位置的确定——行走机构的组合安装——门座的安装校准——回转立柱的安装——平衡架及俯仰机构安装——尾车部分安装——斗轮及驱动机构的安装——平衡配重安装——其他附件安装。
3.2 主要设备的安装方式以及工艺控制
3.2.1 行走机构的组合安装
在实际安装过程中,行走机构主要由台车组、平衡梁、锚定装置、钢轨清扫器等相关部分构成。
对安装位置的轨道进行复测,如不满足要求,应通知甲方进行调整,将主销轴中心线及每个轮子中心放在轨道两侧,在轨道面上放出各跨距中心线,并复测轨道标高,将高差用垫块调整在±2mm范围内,以确保安装精度。
利用吊车把大车行走装置各部分就位到安装位置。单台行走装置就位后,找平定位,然后用角钢或槽钢做好该装置的防翻支架,并在车轮下打上木塞或铁塞防止移动。四组大车行走装置安装找正后,其相对位置按下列要求控制:跨距误差≤5mm,对角线误差≤5mm,相对标高误差≤2mm,轴距误差≤5mm。
精确复测行走车轮安装精度。在同一轴线上,如果车轮偏移方向相反或垂直偏斜方向错误,需积极进行调整,其垂直偏斜不能超过1/400,水平偏斜不能超过1/1000。
3.2.2 门座架安装
将门座架本体在地面组装成整体,用汽车吊/履带吊起吊门座本体安装就位,调整、检查门座上座圈的水平,并粗略复测上座圈平面度。符合要求后,紧固连接螺栓。
3.2.3 回转机构安装
回转机构主要由回转驱动装置、回转大轴承等部分构成。安装过程中,应先核对回转大轴承的软带标识,确定安装方向,然后再吊装回转大轴承到门座上座圈上,装上连接螺栓。随后,测量回转大轴承的上平面,符合要求后,开始吊装回转立柱。回转立柱安装完毕后,安装回转驱动装置,控制好齿轮啮合精度和联轴器安装精度。
3.2.4 悬臂梁的安装
大型堆取料机的悬臂梁尺寸较大,往往分段制作、现场连接。本文所述项目的悬臂梁长达近60m,分成2段。需现场合拢后,用高强度螺栓连接。悬臂梁在整个上部钢结构中处于承上启下的关键位置。为保证安装精度达到要求,可采取以下工艺保证措施:结合悬臂梁结构特点,制作好悬臂梁合拢用的胎架,首、尾各布置1套,接口处布置2套;胎架抄平后,悬臂梁上胎;调整好合拢尺寸后,安装高强度螺栓;为保证安装过程中悬臂梁良好的稳性,设计并制作好悬臂梁安装后的临时支撑。吊装悬臂坐落在临时支撑上,并用压架临时固定,拉好缆风绳。
3.2.5 斗轮机构安装
斗轮机构是整个设备的主要构成部分,主要由轮体、斗子、斗轮轴、轴承组件等构成。安装顺序为:轮体安装斗子→斗轮轴、剖分轴承及轴承座安装→斗轮体吊装→圆弧挡板及其他支架安装→驱动装置安装。安装工艺要点:检查斗轮轴的表面及轴径,进行清理、除锈;严格按照说明书来清洁、安装;斗轮就位后,调整其至相应位置;安装斗轮圆弧板,并调整其与斗子的间隙;安装后的斗轮在转动时,应灵活无卡滞。
3.2.6 尾车及附件的安装
尾车及附件的安装工艺要点:安装后的尾车中心线应与轨道及皮带机的中心线吻合,最大偏差不应超过3mm;电缆卷盘电缆槽的中心与电缆沟中心的偏差≤20mm。
在传动装置安装过程中,除了按照标准要求、图纸要求对联轴器、制动器的安装精度进行控制外,还需在安装结束后,复查螺栓紧固情况,尤其是液力偶合器上的高强度螺栓。确认拧紧后,方可通电调试。
4 结语
斗轮堆取料机驱动机构的合理配置 篇8
目前, 斗轮堆取料机斗轮驱动机构多采用液压传动和机械传动两种方式。
1液压式:液压式斗轮驱动机构是我国早期所采用的驱动型式, 它是通过液压系统驱动大扭矩液压马达, 实现斗轮旋转取料。其优点是工作平稳, 能实现无级调速。缺点是液压马达属非标设计, 加工复杂, 成本高, 受加工精度影响, 经常造成大量渗漏, 维修性差, 直接影响了设备的正常运行。
2机械式:机械式斗轮驱动机构是20世纪80年代开始取代液压驱动型式的, 它主要是由电动机驱动行星减速机或普通硬点面减速机带动斗轮旋转。其优点是机械式结构简单, 维修性能好。缺点是由于抗冲击能力差, 特别是高速级易造成齿轮损坏, 不能实现无级调速。
进入二十世纪, 我国标准液压件无论种类还是质量都发生了质的变化。于是就产生了利用液压和机械优点, 设计出液压和机械联合方式的斗轮驱动机构的方案。
在此介绍一种由标准小马达和星轮减速机联合配置的斗轮驱动系统, 如图1所示。
该系统主要由标准小马达, 星轮减速机等组成。系统由于采用了当今高新技术制造的标准小马达, 精度高, 不泄漏, 更换方便, 解决了无级调速, 又解决了大扭矩马达制困难, 精度低, 泄漏严重, 更换维修困难等问题, 同时还解决了机械机构调速困难, 高速齿轮易损的缺点, 发挥了机械输出部分结构简单, 维修方便的特点。