斗轮液压系统（精选7篇）
斗轮液压系统 篇1
前言
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
改造后的斗轮驱动系统具有传动效率高 (减少2个传动环节:万向轴、制动器) 结构更加紧凑 (传动距离缩短1m左右) 、设计趋向合理、润滑可靠、不漏油、防尘好、使用寿命长、维修方便等特点。斗轮驱动系统传动方式改造后经过几年的运行, 设备故障率大为降低, 设备运行安全可靠, 达到改造的目的及确保了煤场堆取料作业的安全生产。
堆取料机斗轮液压系统降温措施 篇2
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.
斗轮堆取料机无线控制系统改造 篇3
斗轮堆取料机适用于大、中型火力发电厂、港口、矿山、焦化、冶金及大型水利工地的储料场, 是堆取散装物料高效、连续作业的设备, 在火力发电企业生产经营中占有举足轻重的地位。山西漳泽电力河津发电分公司 (以下简称河津电厂) 安装了2台长春发电设备总厂生产的MDQ1000/1500·50型门式斗轮堆取料机, 其取料出力为1 000 t/h, 堆料出力为1 500 t/h, 供电方式采用卷筒式。
1 原设备的运行情况及改造的可行性
1.1 原设备的运行情况
河津电厂现今运行的斗轮堆取料机, 其斗轮机与控制室间的信号通信, 由安装煤场中间的转接端子箱和斗轮机上的扁平电缆来完成。扁平电缆通过滚轴卷筒机随着斗轮机前后移动;控制电缆卷筒在卷取电缆时, 采用绕线式电动机转子串接电阻的方法来调整转速;放电缆时采用将绕线式电动机转子回路开路, 让电缆直接拽着卷筒运转。这个拉力对电缆损害很大。同时电缆卷筒转动与斗轮机行走经常会不同步, 易造成电缆被拉断的问题, 再考虑煤块的压砸, 扁平电缆内的电缆芯常被拉断。由于电厂斗轮机取料、堆料、频率相当高, 一旦控制电缆被拉断, 斗轮机与皮带间的联锁就无法继续运行, 致使斗轮堆取料机与输煤系统的皮带不能进行联锁。当皮带机故障停机时, 斗轮堆取料机并没有立即停止运转, 经常造成堵煤事故的发生[1]。
1.2 改造的可行性
目前, 多数火电厂斗轮堆取料机所均采用扁平电缆的控制方式, 存在着控制电缆被拉断的突出问题。另外, 由于控制电缆长期在室外运行, 易造成电缆老化。根据运行经验及电缆使用说明, 电缆在恶劣环境下运行, 至少2年就得更换1次, 频繁地更换控制电缆不仅成本高且增加了维护的时间和人力。
经过反复研究, 并对其他电厂斗轮机无线控制系统改造使用情况进行考察, 证明采用无线控制系统替代通信电缆操控斗轮堆取料机, 运行效果良好、平稳、安全、可靠, 完全满足生产现场的各种技术要求。
2 改造方案
根据斗轮机无线控制系统在其他火力发电厂控制系统中的实际应用, 结合河津电厂斗轮堆取料机的运行方式, 改造方案选用西安奥宇电力科技有限责任公司的DLK-6800型斗轮机无线控制系统。主机安装于斗轮堆取料机电气室PLC电气控制柜内, 通过10芯1.0普通电缆连接到斗轮机电气室PLC控制柜的斗轮机信号端子排上。主机的吸盘天线安装于斗轮机电气室的屋顶, 通过专用馈线连接。从机安装于煤场中间, 通过10芯1.0普通电缆连接到就地转接端子箱内斗轮机信号端子排上, 吸盘天线放置于就地转接端子箱上。斗轮堆取料机信号传输系统见图1。主机和从机之间采用数字无线通信, 在控制室通过操作输煤程控的画面, 实现斗轮机堆取料的远程监视与控制。
3 改造后的效果
a) 控制系统免维护, 安全可靠、性能稳定;
b) 控制系统只需一次性投资, 可以终身受益;
c) 控制系统安装简单方便;
d) 抗干扰性能强, 内部有8421地址码, 频段可以调整, 也不会对别的设备产生干扰;
e) 系统改造后, 不但完全满足现有的所有运行需要, 还提高了斗轮机的可靠性和稳定性, 减少维护成本。
4 结束语
控制电缆系统改造后不但完全满足现有的技术要求, 还大大提高了斗轮堆取料机运行的安全可靠性、工作的准确性, 保证了工作效率, 减轻运行、维护人员的劳动强度和工作量, 降低运行和维护成本。
摘要：河津发电分公司斗轮堆取料机控制电缆, 在取料机行走回转频率较高造成控制电缆容易被压断或拉断, 控制电缆维护量大, 更换电缆成本高的问题。将控制电缆系统改为无线控制系统, 改造后, 可免维护、节约费用, 且保证了设备运行安全可靠, 提高了工作效率。
关键词：斗轮堆取料机,控制电缆,无线控制
参考文献
[1][美]S.Theodore, Rappaport.无线通信原理与应用[M].2版.周文安, 付秀花, 王志辉, 等, 译, 宋俊德, 审校.北京:电子工业出版社, 2006.
[2]任永红.燃料运输系统和设备[M].北京:中国电力出版社, 2007.
斗轮取料机液压马达控制器设计 篇4
关键词：变量柱塞泵,比例阀,控制器,监视保护
0前言
液压马达是液压系统执行元件, 它将液压泵提供的液体压力能转变为输出轴的机械能 (转矩和转速) , 其突出特点是可输出低转速、大扭矩且抗过载能力较好, 在港口斗轮取料机斗轮机构驱动中的应用比较成功。秦皇岛港煤二期取料机斗轮机构采用的液压马达为瑞典赫格隆马达系统, 原控制系统为Spider控制器, 该控制器与斗轮取料机整机电控系统兼容性差, 信号分散, 检修不便。为此, 结合设备使用环境自行设计一套液压马达控制器。
1 液压系统组成
新设计控制器针对的液压系统为标准闭环回路, 采用的油泵为双向轴向柱塞变量泵, 变量液压马达, 可实现变速正反转。20%~25%的工作流量被补油泵输入的冷油置换出来, 使主回路强制冷却。调速采用容积调速系统, 使用比例阀控制液压泵斜盘倾角的变化, 从而控制液压泵输出流量, 实现控制液压马达的转速。液压系统高度集成化, 总效率70%~80%。闭环回路液压系统原理图1。
2 液压马达控制器的设计
液压马达控制器的核心部件是控制变量柱塞泵的比例阀 (俗称斜盘) 。针对丹尼逊柱塞泵特点, 采用新型Jupiter 900驱动卡控制比例阀, 通过驱动卡来控制变量柱塞泵比例阀, 驱动卡输出4~20 m A可调信号, 为比例阀线圈提供电源, 推动斜盘, 油泵向马达输出适当流量液压油, 推动马达转动。各种控制信号、保护信号直接由主控PLC控制, 逻辑关系由主控PLC实现, 同时将各种保护信号全部引到司机室上位机, 司机可以直观方便的看到液压站的工作状态。
2.1 Jupiter 900驱动卡介绍
Jupiter 900驱动卡是配套丹尼逊变量柱塞泵比例阀的供电装置, 可提供4~20 m A或0~10 V可调信号, 配备上升和下降斜坡, 可调的正负斜坡输出有2个选择范围, 分别是0.2~6 s和0.8~40 s。同时具有远程应急、关机控制、软停止、紧急停止和反向命令等功能。
2.2 主控系统
根据驱动装置精度要求, 可以将控制器设计成闭环控制系统和开环控制系统。
(1) 闭环控制系统。与开环控制系统的主要区别是在执行元件马达同步轴端安装编码器, 编码器采集马达转速信号, 编码器处理后的转速信号通过脉冲形式反馈给选项卡, 选项卡把反馈的速度信号处理成4~20 m A的电信号, 再反馈到流程控制器中, 流程控制器将反馈速度与给定速度比较, 实时修正给定速度, 形成控制闭环, 实现调速、力矩限制的精确控制。
(2) 开环控制系统。外部提供220 V电源给电源模块供电, 由电源模块转换成直流24 V电源为驱动卡供电。驱动卡为主油泵比例阀线圈提供电源, 其中驱动卡本身具有远程就地切换端口, 就地操作时, 可以使主油泵紧急停止, 还可以调节油泵输出流量。远程操作将信号引到司机室, 由司机控制。远程操作通过PLC (即流程控制器) 编程, 按照冲洗油泵、主油泵启动顺序输出启动信号, 控制相关电机接触器吸合。同时兼顾各种保护监控信号, 驱动卡发出4~20 m A电信号传递给主油泵比例阀线圈, 推动柱塞泵斜盘输出适当流量液压油推动液压马达工作。由于新设计控制器用于斗轮取料机斗轮驱动, 对精度要求不高, 为节省成本、简化系统, 设计方案选择开环控制系统。开环控制系统如图2所示。
2.3 保护监视系统
保护监视系统是保证系统正常运行的关键部分, 当出现油温严重异常 (极高或极低) 、超低油位、吸油阀门打开不正常、补油压力低等故障时, PLC控制器发出报警信号使液压马达立即停止、主电机延时停止。当出现低油位、回油过滤器堵塞、泄漏油过滤器堵塞、高油温超过5 s时, PLC控制器发出警告提示操作人员检查设备状况。主要保护监视功能见图3。
油温信号采集根据测温范围选择2套PT100温度传感器, 分别监测油箱温度和泄漏油温度, 由PLC提供DC 24 V电源, 并通过PLC模拟量模块读取4~20 m A信号, 通过程序功能块, 做出相应的报警点、加热器和冷却风机启停的控制点。控制模式:当油箱温度>60℃或<10℃时, 油箱温度高温或低温报警, 主油泵停机;当油箱温度>40℃时, 启动风机;当油箱温度<20℃时, 启动加热器;当泄漏油温<0℃时, 严重报警、主油泵停机;当泄漏油温>20℃时, 冲洗油泵启动后延时10 s启动主油泵;当泄漏油温<20℃时, 冲洗油泵启动后延时300 s启动主油泵。补油压力监控, 在主电机启动后5~10 s开始检测系统补油压力, 压力>0.8 MPa则系统正常, 压力<0.8 MPa则报警停机。
3 上位机
为便于操作者实时监控系统工作状态, 将各种运行及保护信号接入司机室上位机, 供司机直接观察斗轮液压站的运行状态。利用指示灯颜色变化判断运行状态和故障信息, 绿灯亮指相应运行信号正常, 红灯亮指相关故障信号异常。
4 使用效果
斗轮液压系统 篇5
关键词：液力耦合器,报警装置,电气运行控制
液力耦合器, 广泛应用于煤码头的皮带机和取料机上, 是以液体为工作介质的一种非刚性联轴器, 又称液力联轴器。液力耦合器工作原理是由泵轮和涡轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作腔, 泵轮装在输入轴上, 涡轮装在输出轴上。动力机 (内燃机、电动机等) 带动输入轴旋转时, 液体被离心式泵轮甩出。这种高速液体进入涡轮后即推动涡轮旋转, 将从泵轮获得的能量传递给输出轴。
液力耦合器有以下特点: (1) 具有调速, 限矩的功能, 能消除冲击和振动, 过载保护性能和启动性能好, 相比应用变频器节约成本。 (2) 一般液力耦合器正常工况的转速比在0.95以上时可获得较高的效率。 (3) 可吸收工作机的冲击和振动延长部件的使用寿命。 (4) 具有改善传动品质和节约能源的双重功能。
1. 耦合器报警装置原理及当前应用出现的问题
耦合器工作原理是通过油液运动产生扭矩, 是一种柔性有滑差的传动, 当负载的阻力矩突然增加, 偶合器的滑差增大, 油液就会产生高温和高压。为了保护耦合器和相关联设备的安全, 必须设置保护装置, 以避免油液因高温和高压产生密封失效和爆炸。保护装置是在偶合器外壳上安装报警销和易熔塞, 形成两级保护。报警销的原理是:当耦合器内温度升高, 达到125℃时, 报警销的合金融化, 报警销由于离心力的作用, 向外伸出, 触动机械行程开关, 切断电机电源, 切断扭矩的传递, 保证电动机仍能继续运行而不致于损坏。易熔塞的原理是:当耦合器的易熔塞达到145℃时, 易熔塞的合金融化喷油, 耦合器停止传递扭矩。
斗轮取料机的耦合器也是两级工作保护, 但在实际应用中, 一级保护的可靠性是决定耦合器安全运行的关键, 如果一级保护可靠, 就能及时切断电机电源, 令电机停止工作, 一旦达到二级保护温度, 耦合器内的液体温度、压力骤升, 如耦合器内的油液来不及喷出, 极易发生燃烧爆炸的危险, 许多事故的发生就是这样造成的。所以一级保护系统必须安全可靠。
取料机原国产耦合器, 由国产报警销和机械动作开关组成报警系统, 如图1所示。
这种报警装置工作原理如下:正常情况下摆杆与报警销不接触, 调整距离为4mm, 摆杆通过弹簧和螺栓固定, 当耦合器发生异常, 耦合器油液温度升高, 在耦合器油液温度到达125℃时, 该报警销中的易熔合金融化, 报警销的柱销在离心力的作用下从原始状态伸长大约8～10.5mm, 从而碰撞装置的摆杆, 牵动行程开关, 直接切断电动机电源, 使电动机停止运转。此时必须将已动作过的易熔塞旋下, 换上备用易熔塞。
此报警系统主要特点是装置简单实用, 使用成本低, 但可靠性差。在实际应用中主要出现以下问题: (1) 因港口煤码头处在盐雾环境中, 湿度大, 对行程开关腐蚀严重, 易造成失效、动作不了、短路等问题;或者报警销全部甩出, 却没有碰到摆杆, 造成失效漏油。 (2) 螺栓, 弹簧等部件由于长时间暴露在潮湿, 盐雾的环境中, 容易锈死, 导致报警销伸出时不能使摆杆动作。 (3) 由于此耦合器在取料机前臂架斗轮驱动站处, 受振动影响使摆杆发生自行动作, 经常造成误报警。
2. 电气控制系统的原理及应用
由于机械式报警系统有以上的缺点, 所以需要对耦合器的一级报警系统进行改进。以电气运行控制系统 (EOC) 作为一级报警系统, 增加保护装置的可靠性。EOC工作原理如图2所示。
传收集器是一个感应磁性的元器件, 可感应磁性传导器的经过磁场, 如果磁场高于设定值, 就会向评估仪器发射一个矩形波信号, 低于设定值 (温度开关点) 则不发射, 安装时与磁性传导器的距离为2mm为宜。根据现场的使用条件, 它的保护类型为IP67, 正常工作运行温度在-25～67℃之间。
磁性传导器有一个带有嵌入式磁铁系统的螺栓, 其磁场强度根据温度改变, 温度高磁性降低。磁场系统被设计成距离收集器, 2mm的切断温度为125℃。
在收集器与评估仪器之间用两芯导线连接, 截面积为1.0mm2, 最大长度为500m, 喂入线必须单独布线, 防止干扰。
此系统的工作原理是:当液力耦合器启动旋转时, 传导器随着耦合器旋转, 当耦合器低于125℃时, EOC启动, 检测系统运行。每次收集器经过传导器时, 都会发出一个脉冲信号, 脉冲信号被传输给评估仪器, 脉冲信号在评估仪器中与LED显示屏预设定的脉冲数限制值进行对比, 如果脉冲数大于或等于限定值, 就说明耦合器处于正常工作状态。
如果运行出现问题, 耦合器内部油液温度超过激励温度125℃, 传导器就停止发射脉冲信号, 传导器发给评估仪器的脉冲信号就会减少, 评估仪器通过和LED显示设置的限制值脉冲数进行比较, 如果所检测的脉冲数小于限定值, 耦合器属于高温状态, 评估仪器的输出继电器停止工作, 同时发出信号切断电机电源, 电机停转。
此外, 评估仪器还有故障报警功能 (电缆破皮或者短路) , 根据设置条件能在评估仪器和收集器出现问题时自动报警。
3. 应用效果
通过以上EOC对耦合器报警系统的改进。使系统的稳定性大大提高, 应用效果良好。耦合器有问题能及时报警, 降低了设备的故障率, 保证了整体设备的安全高效运行。
参考文献
斗轮液压系统 篇6
臂斗轮堆取料机 (以下简称斗轮机) 是一种可使用在各种自然环境 (高寒地区、沙漠地带、湿热带雷暴和海洋气体腐蚀的环境) 下, 并能够连续、高效工作的散状物料挖掘、堆取的大型工业装备, 它对国民经济的发展起到了积极的促进作用。国际上有代表性的斗轮机制造厂商主要有德国的KRUPP公司、英国的S.H公司、意大利的IT公司、日本的石川岛播磨公司和美国的MW公司等。随着机电一体化技术的发展, 斗轮机的作业能力、作业效率、工作可靠性和环境适应性都提高到一个崭新水平。目前, 国际先进水平的斗轮机已实现在恶劣自然条件下全自动操作。
斗轮机是重型机械设备, PLC、变频器、编码器和软启停器等应用于斗轮机控制系统中后, 使斗轮机的工作平稳性得到了较大提高。斗轮堆取料机的大车行走机构中应用变频调速技术, 实现了大车机构的平稳启动与制动, 通过变频技术减小启动与制动过程中对设备的冲击。运行中通过编码器采集的数据控制变频器提高了斗轮机悬臂回转的工作效率, 使设备实现了等量取料, 提高了整机结构安全可靠性, 延长减速机主要零部件的使用寿命。使故障及检修率下降, 系统的控制水平得到了提高。在设备运行时需要采集行走距离、回转角度、俯仰角度。并将此三组数据用于程序计算参与控制, 并显示在触摸屏上用于向操作工提供操作时控制参考。因为常规编码器需要连至PLC的高速计数模块才能应用, 因斗轮机需要使用三个编码器, 因此需要使用俩个高速计数模块, 在使用DP通讯式编码器后, 节省了高速计数模块, 只需将编码器连接至DP通讯网路即可, 因此不但提高数据稳定性的情况下, 还节省了设备成本。
2 斗轮堆取料机的硬件系统设计
斗轮堆取料机的电气控制系统中, 根据堆取料机控制系统结构特征与控制精度的要求, 采用SIEMENS公司的S7 300系列可编程序控制器, 主机采用CPU317-2PN/DP, 提供一个PROFIBUS DP接口。变频调速系统采用施耐德公司的Altivar 71变频器。
编码器采用丹娜赫公司的DP通讯编码器, 编码器型号为AC58/1213EF42DPZ。变频器、人机界面、传感器等复杂的现场装置, 通过独立的Profibus-DP接口直接连接到现场总线上。PLC通过DP总线采集变频器、编码器、软启动器的状态信息, 然后在程序中进行逻辑运算处理, 并通过PLC发出相应的控制数据给DP从站, 从而通过总线系统去控制设备的运行。
3 编码器地址的设置
在总线上通过地址 (编码为0至64之间) 来识别DP通讯编码器。地址与对应于编码器内部的DIP开关, 8个开关中的DIP1-DIP7的位置0 (上/OFF) 或1 (下/ON) 给出的二进制数于程序中的DP地址, DIP9-DIP10为控制编码器终端电阻的开关。如图1所示。
4 软件控制系统的设计
4.1 项目硬件组态
通过STEP7编程软件对斗轮堆取料机控制系统的硬件配置进行组态。在项目中插入相应的可编程序控制器的硬件结构。在编程前需要将编码器器的GSD文件导入到PLC中去, 见图2。GSD导入后就可以组态一套完整的硬件控制系统。
4.2 项目程序开发
完成了硬件组态, 就可以为可编程模板生成软件, 选择编程语言, 完成程序逻辑。DP编码器同S7300通讯可以直接寻址方式, DP编码器将检测到的数据经编码器处理后, 送到PLC中参与计算, PLC将在校正位置对编码器进行数据校正, 样样得到的数据会更加精确。
此设计中将编码器的每转一周所发送给PLC的数值设置为4096, 因为此编码器无负值输出, 因此每当编码器右0向反方向旋转时会直接变为编码器记录数据的最大值37FFFF, 因此根据编码器此工作数据在PLC中逻辑运算后得出斗轮机的运行距离、回转角度、俯仰角度用于程序计算, 参与控制, 并将此数据显示在触摸屏上, 供操作工操作参考。
结语
采用编码器在斗轮机中的应用, 提高了设备的稳定性、易控性、先进性。且降低了斗轮机系统的成本, 采用具有DP通讯功能的编码器提高了系统的控制水平, 使系统传输数据更快, 性能更加优越。
摘要：应用DP通讯编码器在斗轮堆取料机电气控制系统中, 使数据采集可靠, 干扰源减少, 提高整机结构安全可靠性, 系统采用Profibus-DP总线控制系统。系统的控制水平大大提高。
关键词：斗轮堆取料机,总线,编码器
参考文献
[1]冯振明.斗轮堆取料机控制系统的开发[D].长春:吉林大学, 2008.
[2]赵峰.PLC在斗轮堆取料机控制系统中的应用[J].吉林电力, 2005.
斗轮液压系统 篇7
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
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