0、前言
    84英寸超重型液壓圓錐破碎機是從美國AC公司引進的設備，其中一臺中碎、兩臺細碎。該設備1987年開始在泗洲選礦廠碎一工段安裝并投入使用，至今已運行十多年，取得了良好的使用效果。該設備性能優(yōu)良，采用液壓裝置對排礦口進行調(diào)整并鎖緊，以及采用液壓系統(tǒng)對過鐵等進行保護。
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A - BRockwell公司生產(chǎn)的PLC - 2/30;開關量輸入模塊1771 - IM、230VAC；開關量輸出模塊1771- OM、230VAC；模擬量輸入模塊1771 - IFE，該模塊有八路模擬量輸入，可預先選擇各輸入量的范圍，并能夠進行工程量單位的自動轉(zhuǎn)換和自診斷功能。在程序設計中實現(xiàn)了數(shù)字濾波功能，提高了采樣信號的可靠性，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，利用差動變壓器原理將位置信號變換為電壓信號，然后采用電子電路轉(zhuǎn)換為4～20mA的電流信號輸送給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。
    潤滑油溫度變送器，檢測溫度范圍0～100℃，輸出4～20mA。
1.2  電動機功率控制
    圓錐破碎機在人工操作下，對于礦石性質(zhì)的變化及各種干擾的影響，很難使破碎機處于高效運行狀態(tài)。因此，為了提高圓錐破碎機的破碎效率，以電機額定功率的95% Pe作為功率設定值，PLC根據(jù)設定值，自動調(diào)節(jié)給礦量或破碎機的排礦口使破碎機運行時的功率始終維持在設定功率值上，從而提高破碎機的破碎效率。
1.3  主軸油壓控制
    在給礦量一定時，排礦口的大小與主軸液壓系統(tǒng)的油壓相關，排礦口大時，油壓也大，排礦口小時，油壓也小。對主軸油壓控制的目的就是當給礦機速度最大、而油壓和電機功率又未達到設定值時，通過調(diào)小排礦口來提高破碎效果，減少篩上累積礦量，從而達到“多碎少磨”的目的。
1.4排礦口控制
    排礦口的大小實際上決定著破碎機的工作質(zhì)量及負荷大小。排礦口大時生產(chǎn)率固然大，但破碎比下降，破碎作用減弱。排礦口很大時，大部分物料幾乎未經(jīng)破碎便通過破碎機，破碎機未起多少破碎作用。排礦口很小時，雖然破碎比高但生產(chǎn)率太低。每臺破碎機工作時均應考慮破碎比及生產(chǎn)率，二者兼顧。一定型式及規(guī)格的圓錐破碎機，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定值控制而是一個范圍控制，根據(jù)破碎機的型式、規(guī)格和工藝要求．設定排礦口最小值／最大值，只要排礦口在此范圍內(nèi)，PLC對其不進行控制，當排礦口偏離設定范圍時，PLC根據(jù)程序?qū)⑵湔{(diào)節(jié)回到設定范圍。
1.5  輔助功能
1.5.1過鐵保護
    當破碎機被過鐵卡死時，油壓急劇上升達到Pressure - Hi - Hi設定值，PLC快速增大排礦口，同時也快速地減小給礦量，使鐵塊通過破碎機。鐵塊通過后，系統(tǒng)自行恢復到正常控制狀態(tài)。
1.5.2  控制變量的實時監(jiān)視與報警
    實時監(jiān)視變量：電動機功率、液壓系統(tǒng)的油壓、排礦口的大小，這些工藝參數(shù)通過安裝在控制面板上的顯示表指示，操作人員可以隨時觀察這些變量的實時值。
    報警量：給礦機速度高限、電動機功率高限／低限、油壓高限／低限、排礦口最大值／最小值、油溫高限，如果這些量達到了報警值，將通過聲光報警，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，設計有手動控制和自動控制兩種方式。在手動控制方式下，一切操作均由人工完成，如主軸位置（排礦口）的上升／下降（通過控制面板按鈕操作），鐵板給礦機速度增加／減少（由機旁控制箱上的按鈕來操作）。在手動方式下，雖然PLC不參與控制，但仍然對電動機功率、圓錐主軸油壓、潤滑油油溫等過程變量進行采樣、比較，起到監(jiān)視和報警的作用。手動控制方式一般在
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。圓錐破碎機起動時一般要求使用手動控制方式。在手動控制方式下，即使PLC損壞又無備件的情況下，破碎機照樣可以運行，但是此時不能夠?qū)�過程量進行監(jiān)視與報警。在自動控制方式下，圓錐破碎機的主軸油壓、電動機功率、排礦口、給礦機速度等均按給定值由PLC實行自動控制，在保證設備安全性的前提下使圓錐破碎機滿負荷運行。
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)有六個預先的設定值：油壓高設定(Pressure - Hi)、油壓高一高設定(Pressure - Hi -Hi)、電機功率高設定(Power - Hi)、電機功率高一高設定( Power - Hi - Hi)、排礦口最大設定(Setting -max)、排礦口最小設定(Setting - min)。因礦石的變化或其他的原因使圓錐破碎機工作在Pressure - Hi -Hi或Power - Hi - Hi上，這對圓錐和電動機都是有害的。
    系統(tǒng)在自動方式下的控制過程如下。
    假定鐵板給礦機速度最大、油壓與電機功率沒有達到Pressure - Hi和Power - Hi、油溫正常、排礦口在設定范圍內(nèi)，控制過程是每隔Tl。以一定量減步一次排礦口，直到油壓或電機功率達到或超過Pressure - Hi或Power - Hi，或者排礦口調(diào)到了Setting - min。
    在油壓或電動機功率達到或超過Pressure - Hi或Power - Hi時，PLC將首先減少鐵板給礦機的速度（每隔T2 s以一定量減少一次給礦機的速度），直到油壓和電動機功率均低于Pressure - Hi和Power - Hi或者給礦機的速度達到了最少。如果此時仍過負荷，PLC將以一定量每隔T3 s調(diào)節(jié)一次排礦口，直到油壓和電動機功率均低于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，油壓或電動機功率仍然超過Pressure - Hi或Power - Hi，將自動轉(zhuǎn)入手動控制。
    如果油壓和電動機功率均低于Pressure - Hi和Power - Hi時，控制將首先增加給礦機速度(每隔T4 s)，直到油壓或電動機功率達到或超過Pressure - Hi和Power - Hi，或者直到給礦機速度達到最大值。如果在給礦機速度到達最大值之前油壓或電動機功率達到或超過Pressure - Hi或Power -Hi，控制將減少給礦機速度直到油壓或電動機功率低于Pressure - Hi和Power - Hi，或者給礦機速度達到最少。
    為了從設定點（Pressure - Hi和Power - Hi）以下再次增加負荷，控制首先增加給礦機速度直到最大，然后通過調(diào)小排礦口繼續(xù)增加負荷，直到油壓或電機功率達到或超過Pressure - Hi和Power - Hi，或者排礦口調(diào)到最小設定值( Setting - min)。在達到排礦口最小后．控制過程將停止，等待礦石性質(zhì)條件的變化而引起負荷的變化。
    負荷增加和減少的循環(huán)，最初的時間延時脈沖和總的循環(huán)時間都是可以通過PLC來調(diào)節(jié)，以適應礦石性質(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)的快速性就會下降，增加系統(tǒng)的快速性，則會犧牲系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定脈沖的周期是一個摸索和總結(jié)的過程，具有很強的實踐性。
3、結(jié)語
    該圓錐破碎機功率控制系統(tǒng)自1987年投入運行以來，取得了較滿意的使用效果。系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，可靠性高，提高了破碎機的運行效率；由于該控制系統(tǒng)具有完善的自動過鐵保護和監(jiān)視報警功能，使得破碎機處于最佳的運行狀態(tài)，提高了破碎機的使用壽命，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
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