固定式捣固站夹紧机构夹紧力检测系统开发

GAO Jun-yun

0 引言

近年来，随着对炼焦业环保要求的不断重视，对清洁型机焦设备提出了越来越高的要求。捣固站作为机焦设备的一个核心部分，担负着捣固煤饼的任务，其效率和耐用性直接决定着整套设备的使用性能。

捣固站根据其在捣固过程中是否移动分为固定式和移动式两种。对于固定式捣固站，锤杆夹紧机构是固定式捣固站的核心机构。要在较短的时间内捣成密度较高而且分布均匀的高稳定性煤饼，必须把捣固锤杆的夹紧力调整到合适的水平[1]。夹紧力过大或过小都会造成捣固机构不能正常工作。如夹紧力过大，会引起捣固机传动机构负荷过大，电机电流和传动扭矩过高，影响传动机构的正常工作及锤杆使用寿命；夹紧力过小则锤杆行程过小或无法夹起锤杆，无法产生所要求的捣固功，影响煤饼的成型。

由于夹紧力检测难度较大，目前国内外投入使用的捣固焦炉设备都是人工凭经验或直觉进行夹紧力的调整，这使得调整带有较大的盲目性，调整时间长，且难以保证调整的效果。

为解决这一问题，开发了固定式捣固站夹紧机构夹紧力检测系统，通过在夹紧力的动态检测上取得突破，实现了夹紧力的快速、合理的调整。

1 夹紧力检测原理及方法

固定式捣固站的工作原理如图1所示。一台捣固电机，带动减速机驱动三个相位相差120°的偏心轮，依次压紧表面镶有摩擦片的捣固锤1、2、3，通过产生的摩擦力使得捣固锤做上下循环捣固运动。经过一定时间的捣固，使得煤饼成型[1]。

图1 固定式捣固站的工作原理图

由于偏心轮与锤杆直接接触，因此无法直接检测。通过对夹紧原理的分析可知，夹紧力的调整是通过对调整螺杆上下位置的微调实现的，故可在压紧装置的主弹簧挡板和锁紧螺母之间，安装特殊设计的套筒式夹紧力传感器，如图3所示，测量出调节螺杆所受的压紧力F，乘以夹紧机构的放大系数即可得到捣固锤杆的夹紧力N，实现了夹紧力的间接测量。

图2 夹紧力检测原理图

夹紧力

式中：F——传感器所受压力（kN）

N——锤杆夹紧力（kN）

2 夹紧力传感器设计

根据实际安装要求，夹紧力传感器采用筒形结构，材料为LY12硬铝合金。敏感元件为电阻应变片。为了消除安装偏心的影响，采用全桥接法[2,3]，并提高传感器输出灵敏度。

图3 夹紧力传感器弹性体及应变片桥路简图

该传感器的主要性能指标为：

1）额定量程： 5000N；

2）输出灵敏度：0.28mv/v；

3）滞后度：≤0.2%FS；

4）线性度：≤0.2%FS。

该夹紧力传感器安装方便，能满足捣固机构工作频繁、振动大、工作环境恶劣的要求。

3 便携式载荷指示器

要取得理想的调整效果，需在实际工作时进行调整。如图4所示，工作过程中，实际夹紧力是动态变化的，为了直接得到夹紧力的数值，系统配置了便携式数字载荷指示器，可同时显示测量值和峰值，实现了夹紧力的实时动态检测。

整个系统检测精度达1.0%，能够满足实际检测的需要。系统框图如图4所示。

图4 夹紧力检测系统框图

图5 实测夹紧力变化波形

4 结论

本系统采用独创的间接测量方法，可对固定式捣固机锤杆夹紧力进行定量调整和动态监测，为使锤杆及捣固系统处于最佳工作状态提供了技术保障，提高了产品的技术含量和附加值。整个系统具有传感器安装方便、系统精度高、可靠性高、使用方便等特点。取得了良好的应用效果。

[1] 于在福, 等, 捣固机传动机构的设计与研究[J].燃料与化工, 2010, 41(2): 21-23.

[2] 张如以, 等.应变电测与传感器[M].北京: 清华大学出版社, 1999.

[3] 王云章.电阻应变式传感器应用技术[M].北京: 中国计量出版社, 1991.