0、前言
84英寸超重型液壓
圓錐破碎機(jī)是從美國(guó)AC公司引進(jìn)的設(shè)備，其中一臺(tái)中碎、兩臺(tái)細(xì)碎。該設(shè)備1987年開始在泗洲選礦廠碎一工段安裝并投入使用，至今已運(yùn)行十多年，取得了良好的使用效果。該設(shè)備性能優(yōu)良，采用液壓裝置對(duì)排礦口進(jìn)行調(diào)整并鎖緊，以及采用液壓系統(tǒng)對(duì)過(guò)鐵等進(jìn)行保護(hù)。
1、系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
1.1 硬件構(gòu)成
圖1為功率控制系統(tǒng)原理方框圖。
可編程序控制器選用美國(guó)A - BRockwell公司生產(chǎn)的PLC - 2/30;開關(guān)量輸入模塊1771 - IM、230VAC；開關(guān)量輸出模塊1771- OM、230VAC；模擬量輸入模塊1771 - IFE，該模塊有八路模擬量輸入，可預(yù)先選擇各輸入量的范圍，并能夠進(jìn)行工程量單位的自動(dòng)轉(zhuǎn)換和自診斷功能。在程序設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字濾波功能，提高了采樣信號(hào)的可靠性，減少了干擾的影響。
功率變送器，三相三線制，輸入電壓120V、電流5A，輸出4~20mA。
圓錐主軸位置變送器，利用差動(dòng)變壓器原理將位置信號(hào)變換為電壓信號(hào)，然后采用電子電路轉(zhuǎn)換為4～20mA的電流信號(hào)輸送給PLC模擬量輸入模塊。
圓錐主軸液壓回路壓力變送器，選用穩(wěn)定性和可靠性良好的1151壓力變送器，輸入壓力范圍0～6 895kPa，輸出4～20mA。
潤(rùn)滑油溫度變送器，檢測(cè)溫度范圍0～100℃，輸出4～20mA。
1.2 電動(dòng)機(jī)功率控制
圓錐破碎機(jī)在人工操作下，對(duì)于礦石性質(zhì)的變化及各種干擾的影響，很難使破碎機(jī)處于高效運(yùn)行狀態(tài)。因此，為了提高圓錐破碎機(jī)的破碎效率，以電機(jī)額定功率的95% Pe作為功率設(shè)定值，PLC根據(jù)設(shè)定值，自動(dòng)調(diào)節(jié)給礦量或破碎機(jī)的排礦口使破碎機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率始終維持在設(shè)定功率值上，從而提高破碎機(jī)的破碎效率。
1.3 主軸油壓控制
在給礦量一定時(shí)，排礦口的大小與主軸液壓系統(tǒng)的油壓相關(guān)，排礦口大時(shí)，油壓也大，排礦口小時(shí)，油壓也小。對(duì)主軸油壓控制的目的就是當(dāng)給礦機(jī)速度最大、而油壓和電機(jī)功率又未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，通過(guò)調(diào)小排礦口來(lái)提高破碎效果，減少篩上累積礦量，從而達(dá)到“多碎少磨”的目的。
1.4排礦口控制
排礦口的大小實(shí)際上決定著破碎機(jī)的工作質(zhì)量及負(fù)荷大小。排礦口大時(shí)生產(chǎn)率固然大，但破碎比下降，破碎作用減弱。排礦口很大時(shí)，大部分物料幾乎未經(jīng)破碎便通過(guò)破碎機(jī)，破碎機(jī)未起多少破碎作用。排礦口很小時(shí)，雖然破碎比高但生產(chǎn)率太低。每臺(tái)破碎機(jī)工作時(shí)均應(yīng)考慮破碎比及生產(chǎn)率，二者兼顧。一定型式及規(guī)格的圓錐破碎機(jī)，有其適宜的破碎比范圍，也就是有一定的排礦口調(diào)節(jié)范圍，應(yīng)根據(jù)破碎段的工作情況加以選擇及調(diào)節(jié)。排礦口的控制不是一個(gè)定值控制而是一個(gè)范圍控制，根據(jù)破碎機(jī)的型式、規(guī)格和工藝要求．設(shè)定排礦口最小值／最大值，只要排礦口在此范圍內(nèi)，PLC對(duì)其不進(jìn)行控制，當(dāng)排礦口偏離設(shè)定范圍時(shí)，PLC根據(jù)程序?qū)⑵湔{(diào)節(jié)回到設(shè)定范圍。
1.5 輔助功能
1.5.1過(guò)鐵保護(hù)
當(dāng)破碎機(jī)被過(guò)鐵卡死時(shí)，油壓急劇上升達(dá)到Pressure - Hi - Hi設(shè)定值，PLC快速增大排礦口，同時(shí)也快速地減小給礦量，使鐵塊通過(guò)破碎機(jī)。鐵塊通過(guò)后，系統(tǒng)自行恢復(fù)到正常控制狀態(tài)。
1.5.2 控制變量的實(shí)時(shí)監(jiān)視與報(bào)警
實(shí)時(shí)監(jiān)視變量：電動(dòng)機(jī)功率、液壓系統(tǒng)的油壓、排礦口的大小，這些工藝參數(shù)通過(guò)安裝在控制面板上的顯示表指示，操作人員可以隨時(shí)觀察這些變量的實(shí)時(shí)值。
報(bào)警量：給礦機(jī)速度高限、電動(dòng)機(jī)功率高限／低限、油壓高限／低限、排礦口最大值／最小值、油溫高限，如果這些量達(dá)到了報(bào)警值，將通過(guò)聲光報(bào)警，提醒操作人員。
1.6 控制方式
為提高控制制系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計(jì)有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種方式。在手動(dòng)控制方式下，一切操作均由人工完成，如主軸位置（排礦口）的上升／下降（通過(guò)控制面板按鈕操作），鐵板給礦機(jī)速度增加／減少（由機(jī)旁控制箱上的按鈕來(lái)操作）。在手動(dòng)方式下，雖然PLC不參與控制，但仍然對(duì)電動(dòng)機(jī)功率、圓錐主軸油壓、潤(rùn)滑油油溫等過(guò)程變量進(jìn)行采樣、比較，起到監(jiān)視和報(bào)警的作用。手動(dòng)控制方式一般在
礦石性制變化較大或雨季礦石含泥較多難以破碎等情況下使用。圓錐破碎機(jī)起動(dòng)時(shí)一般要求使用手動(dòng)控制方式。在手動(dòng)控制方式下，即使PLC損壞又無(wú)備件的情況下，破碎機(jī)照樣可以運(yùn)行，但是此時(shí)不能夠?qū)^(guò)程量進(jìn)行監(jiān)視與報(bào)警。在自動(dòng)控制方式下，圓錐破碎機(jī)的主軸油壓、電動(dòng)機(jī)功率、排礦口、給礦機(jī)速度等均按給定值由PLC實(shí)行自動(dòng)控制，在保證設(shè)備安全性的前提下使圓錐破碎機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行。
2、控制原理和系統(tǒng)調(diào)試
2.1 控制原理
控制原理方框圖為圖2所示。
在PLC內(nèi)有六個(gè)預(yù)先的設(shè)定值：油壓高設(shè)定(Pressure - Hi)、油壓高一高設(shè)定(Pressure - Hi -Hi)、電機(jī)功率高設(shè)定(Power - Hi)、電機(jī)功率高一高設(shè)定( Power - Hi - Hi)、排礦口最大設(shè)定(Setting -max)、排礦口最小設(shè)定(Setting - min)。因礦石的變化或其他的原因使圓錐破碎機(jī)工作在Pressure - Hi -Hi或Power - Hi - Hi上，這對(duì)圓錐和電動(dòng)機(jī)都是有害的。
系統(tǒng)在自動(dòng)方式下的控制過(guò)程如下。
假定鐵板給礦機(jī)速度最大、油壓與電機(jī)功率沒有達(dá)到Pressure - Hi和Power - Hi、油溫正常、排礦口在設(shè)定范圍內(nèi)，控制過(guò)程是每隔Tl。以一定量減步一次排礦口，直到油壓或電機(jī)功率達(dá)到或超過(guò)Pressure - Hi或Power - Hi，或者排礦口調(diào)到了Setting - min。
在油壓或電動(dòng)機(jī)功率達(dá)到或超過(guò)Pressure - Hi或Power - Hi時(shí)，PLC將首先減少鐵板給礦機(jī)的速度（每隔T2 s以一定量減少一次給礦機(jī)的速度），直到油壓和電動(dòng)機(jī)功率均低于Pressure - Hi和Power - Hi或者給礦機(jī)的速度達(dá)到了最少。如果此時(shí)仍過(guò)負(fù)荷，PLC將以一定量每隔T3 s調(diào)節(jié)一次排礦口，直到油壓和電動(dòng)機(jī)功率均低于Pressure - Hi和Power - Hi為止，或者排礦口調(diào)到Setting - max。如果排礦口調(diào)到Setting - max，油壓或電動(dòng)機(jī)功率仍然超過(guò)Pressure - Hi或Power - Hi，將自動(dòng)轉(zhuǎn)入手動(dòng)控制。
如果油壓和電動(dòng)機(jī)功率均低于Pressure - Hi和Power - Hi時(shí)，控制將首先增加給礦機(jī)速度(每隔T4 s)，直到油壓或電動(dòng)機(jī)功率達(dá)到或超過(guò)Pressure - Hi和Power - Hi，或者直到給礦機(jī)速度達(dá)到最大值。如果在給礦機(jī)速度到達(dá)最大值之前油壓或電動(dòng)機(jī)功率達(dá)到或超過(guò)Pressure - Hi或Power -Hi，控制將減少給礦機(jī)速度直到油壓或電動(dòng)機(jī)功率低于Pressure - Hi和Power - Hi，或者給礦機(jī)速度達(dá)到最少。
為了從設(shè)定點(diǎn)（Pressure - Hi和Power - Hi）以下再次增加負(fù)荷，控制首先增加給礦機(jī)速度直到最大，然后通過(guò)調(diào)小排礦口繼續(xù)增加負(fù)荷，直到油壓或電機(jī)功率達(dá)到或超過(guò)Pressure - Hi和Power - Hi，或者排礦口調(diào)到最小設(shè)定值( Setting - min)。在達(dá)到排礦口最小后．控制過(guò)程將停止，等待礦石性質(zhì)條件的變化而引起負(fù)荷的變化。
負(fù)荷增加和減少的循環(huán)，最初的時(shí)間延時(shí)脈沖和總的循環(huán)時(shí)間都是可以通過(guò)PLC來(lái)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)礦石性質(zhì)的變化。
2.2 系統(tǒng)調(diào)試
系統(tǒng)調(diào)試也就是確定脈沖的周期。脈沖周期的長(zhǎng)短決定系統(tǒng)的超調(diào)量、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)的快速性。系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性是相互制約的，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)的快速性就會(huì)下降，增加系統(tǒng)的快速性，則會(huì)犧牲系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定脈沖的周期是一個(gè)摸索和總結(jié)的過(guò)程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。
3、結(jié)語(yǔ)
該圓錐破碎機(jī)功率控制系統(tǒng)自1987年投入運(yùn)行以來(lái)，取得了較滿意的使用效果。系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，可靠性高，提高了破碎機(jī)的運(yùn)行效率；由于該控制系統(tǒng)具有完善的自動(dòng)過(guò)鐵保護(hù)和監(jiān)視報(bào)警功能，使得破碎機(jī)處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)，提高了破碎機(jī)的使用壽命，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
三門峽富通新能源銷售破碎機(jī)、粉碎機(jī)、顎式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)等機(jī)械設(shè)備。
