王慧華 楊小剛
(邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河北 邢臺(tái)054035)
電磁振動(dòng)式給料機(jī)以其節(jié)能高效、使用簡(jiǎn)單、投資少、體積小、重量輕、維修方便、無轉(zhuǎn)動(dòng)零件、啟動(dòng)電流小、激振器可以隨時(shí)啟停等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于礦山、煤炭、冶金、建材、電力、化工、機(jī)械、糧食等行業(yè)。隨著電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和節(jié)能技術(shù)水平的提高,控制電磁振動(dòng)給料機(jī)的可控硅整流電源裝置廣泛用于電力、化工、鋼鐵等行業(yè)的電力電子設(shè)備中??煽康碾妷弘娏骺刂蒲b置是保證工業(yè)設(shè)備的正常運(yùn)行的基本要求,故障自動(dòng)診斷技術(shù)是提高設(shè)備可維護(hù)性的有效手段之一??煽毓桦娫词且环N常規(guī)的電子控制儀表,廣泛應(yīng)用于電磁振動(dòng)給料機(jī)調(diào)整振幅、電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)整轉(zhuǎn)速上,而電磁振動(dòng)給料機(jī)和電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用在建材、煤炭、礦山、冶金、糧食、化工等行業(yè),市場(chǎng)占有率非常大。[1]
電磁震動(dòng)給料機(jī)始于上個(gè)世紀(jì)初,是運(yùn)用電磁振動(dòng)原理的一種給料機(jī)械裝置,已經(jīng)廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化生產(chǎn)線上。控制原理是利用電磁激振器使給料槽作高頻率的往復(fù)振動(dòng),槽內(nèi)物料以一定角度拋擲,并朝一定方向運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)定量給料。
20 世紀(jì)40 年代,英、美等國(guó)就已將電磁振動(dòng)給料機(jī)用于受煤槽和配煤槽下部的給料,后來又廣泛用于翻車機(jī)下部的給料,日本還常將它用于粉碎機(jī)上部的定量給料,80 年代進(jìn)入高速發(fā)展階段。中國(guó)從20 世紀(jì)60 年代起使用電磁振動(dòng)給料器給料,70 年代應(yīng)用于配煤槽下部定量給煤,進(jìn)入80 年代后,由于制造工業(yè)開始迅速發(fā)展,我國(guó)在振動(dòng)給料機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)上和自力更生和消化吸收的基礎(chǔ)上,也開始進(jìn)行探索和創(chuàng)新,已經(jīng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造及技術(shù)性能等方面取得了一定發(fā)展。然而當(dāng)前電磁振動(dòng)給料機(jī)還存在一些問題,譬如輸送物料效率低、消耗功率大、影響給料機(jī)運(yùn)送物料精確性能的振幅大小,另外,在調(diào)節(jié)方便性能上也比較復(fù)雜等種種弊端,因此,隨著當(dāng)今電子技術(shù)的進(jìn)步,國(guó)內(nèi)外成功研制開發(fā)的變頻變壓電源送料器,使得電磁振動(dòng)給料器的輸送速度可以很方便的進(jìn)行調(diào)節(jié),從而更好的滿足了工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的要求。
目前國(guó)內(nèi)外各振動(dòng)給料機(jī)生產(chǎn)廠商的主要產(chǎn)品均為電磁振動(dòng)給料機(jī)和電機(jī)振動(dòng)給料機(jī),除國(guó)內(nèi)的唐山礦山機(jī)械廠、河南省鶴壁市煤電通用機(jī)械廠外還有眾多國(guó)外大型企業(yè),如美國(guó)的JVI 振動(dòng)機(jī)械和FMC 科技等。[2]
電磁振動(dòng)給料機(jī)是一種能夠控制給料量的設(shè)備,能達(dá)到給料均勻、方便控制產(chǎn)量調(diào)節(jié)。電磁振動(dòng)給料機(jī)是通過調(diào)節(jié)振幅大小來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制給料量的大小,以3000 次/分的頻率不停地振動(dòng),通過可控硅單相半波整流電路,供給電磁激振器一種大小可調(diào)的脈動(dòng)直流電,從而實(shí)現(xiàn)控制直流電大小即可控制振幅大小。[3]
調(diào)節(jié)電磁振動(dòng)給料機(jī)的振幅一般有以下幾種型式:
這種調(diào)節(jié)器利用調(diào)壓器調(diào)節(jié)電壓,經(jīng)半波整流供給電磁振動(dòng)給料機(jī)于調(diào)壓器容量的限制,只適用于小型電磁振動(dòng)給料機(jī)。雖然該調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,調(diào)節(jié)范圍大,但是不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
這種調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電磁振動(dòng)給料機(jī)振幅的原理是通過改變負(fù)載電阻值,來改變電振給料機(jī)線圈輸入電壓。
這種調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)特性平滑,損耗小,但功率因數(shù)較低。
這種調(diào)節(jié)器一般只用于微型電磁振動(dòng)給料器,雖然功率因數(shù)高,但是調(diào)節(jié)特性均勻性差。
可控硅半波整流控制方案是比較理想的一種電磁振動(dòng)給料機(jī)振幅調(diào)節(jié)裝置。它的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)范圍大,可以實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)范圍從零一直到額定值;能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,可以使設(shè)備達(dá)到很高的控制精度;控制系統(tǒng)功率消耗極小,可以認(rèn)為是無損耗的,尤其對(duì)于中、大型電磁振動(dòng)給料機(jī)效果更為突出;另外,該控制器還有成本低,體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
由于考慮到上述各個(gè)控制器的優(yōu)缺點(diǎn),目前廣泛應(yīng)用可控硅整流器來調(diào)節(jié)振幅實(shí)現(xiàn)給料,該調(diào)節(jié)方式簡(jiǎn)單可行且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制??煽毓栌|發(fā)電路也在不斷發(fā)展,從簡(jiǎn)單的阻容移相觸發(fā)電路、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、專用集成電路觸發(fā)電路到現(xiàn)在的基于單片機(jī)的智能數(shù)字觸發(fā)電路。采用單片機(jī)對(duì)其振幅控制不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單靈活等優(yōu)點(diǎn),而且還可以大幅度提高被控振幅的技術(shù)指標(biāo),從而能夠極大地提高設(shè)備傳送物料的控制精度。
當(dāng)今社會(huì)工業(yè)自動(dòng)化已涉及到各個(gè)領(lǐng)域,工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)逐步形成,市場(chǎng)上需要大量能夠接入DCS(集散控制系統(tǒng))的各種儀表,包括一次儀表、二次儀表等。另外,當(dāng)晶閘管故障(如晶閘管組件門極損壞或觸發(fā)脈沖丟失等故障)、過載等故障,整流電路仍然工作,但輸出電壓的脈動(dòng)增大、平均值降低的這種帶病工作,導(dǎo)致整流波形產(chǎn)生畸變,使負(fù)載不能正常運(yùn)行,同時(shí)也加大了對(duì)電網(wǎng)的干擾。
國(guó)內(nèi)一些研究人員開始嘗試采用自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)電磁振動(dòng)給料機(jī)的振幅進(jìn)行控制,針對(duì)電磁振動(dòng)給料器的傳統(tǒng)可控硅控制驅(qū)動(dòng)電路,存在一定時(shí)間內(nèi)振動(dòng)次數(shù)不穩(wěn)定、驅(qū)動(dòng)電壓可控性差、不能與可控硅輸出呈線性關(guān)系、可控硅電源不能與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接(接入DCS 系統(tǒng))等不足,提出電磁振動(dòng)給料器同步數(shù)字智能控制方法,DCS 網(wǎng)絡(luò)接口、人機(jī)界面部分正是對(duì)整流裝置進(jìn)行的在線監(jiān)測(cè)和故障診斷。進(jìn)一步提高主加料量和微小補(bǔ)加料量穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。另外,失重秤、斗秤、恒速皮帶秤等計(jì)量設(shè)備在建材、礦山、糧食、煤炭等行業(yè)大量使用,這些計(jì)量設(shè)備都要配置電磁振動(dòng)給料機(jī)作為給料設(shè)備,每臺(tái)電磁振動(dòng)給料機(jī)都要用一臺(tái)可控硅電源來調(diào)節(jié)給料量,因此市場(chǎng)需求量相當(dāng)大。
[1]王運(yùn)池.國(guó)內(nèi)給料設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].煤質(zhì)技術(shù),2003(7):29-31.
[2]黃鳳.電磁震動(dòng)給料機(jī)的振幅的自適應(yīng)控制[D].江蘇:河海大學(xué),2007.
[3]占啟賢.自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:輕工業(yè)出版社,2000:225-243.