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解析雙梁起重機滑觸線粉塵清掃裝置
1 引 言
近幾年,隨著永磁鐵氧體市場需求的加大,對永磁鐵氧體生產(chǎn)工藝中間環(huán)節(jié)即粉體制作設(shè)備改造提出了新的課題。永磁鐵氧體粉體生產(chǎn)操作環(huán)境屬半暴露型生產(chǎn)狀態(tài),工序間的物料輸送、運輸、包裝,造成粉料在空氣中的彌漫,在粉體制備所必須的熱工設(shè)備產(chǎn)生的上升熱氣流的作用下,不斷地將粒度處于微(納)米級的粉狀顆粒帶至雙梁起重機電源滑觸線上,在滑觸線上積累粘著,而滑觸線自身并不具備對其導(dǎo)軌的自清掃功能。由于永磁鐵氧體屬**導(dǎo)體,加大了觸點間的接觸電阻。輕者使雙梁起重機電機三相電流不平衡,電機過熱,絕緣下降,重者造成雙梁起重機電機缺相運行,燒毀電機。
2 缺相運行的危害
2?1 從理論上分析缺相運行的危害
起重機供電采用三相供電形式,三相電分別供給滑觸線,再經(jīng)過與滑觸線密切接觸的滑靴傳輸給控制單元及電機。從理論上分析缺相運行有如下危害:
(1)星型接法缺相運行出現(xiàn)的現(xiàn)象:如圖1所示,如果電機正在運行,有一相斷路(如 A 相繞組在d 處斷開),則 A 相繞組中就無電流,B、C 兩相繞組成為串聯(lián)關(guān)系,此時電機仍可繼續(xù)運轉(zhuǎn),但工作著的兩相繞組,每相兩端電壓只有190V(正常工作時相電壓為220V)。由于相電壓降低,旋轉(zhuǎn)磁通 Φ也相應(yīng)降低。但是,負載沒有變,電機的輸出轉(zhuǎn)矩也應(yīng)該不變,因此定子電流將增加。此外,從功率角度來分析,電機正常工作時,三相繞組平均分擔(dān)額定功率;缺相運行時,斷電相不再做功,另兩相繞組負擔(dān)的功率必然增大,繞組電流也必然增加??傊?,一相繞組斷電后,其余兩相繞組的負擔(dān)明顯增加,此時兩相繞
組的電流值是額定電流的1?732倍。
(2)三角型接法缺相運行出現(xiàn)的現(xiàn)象:如圖2所示,如 d 點斷開?則整個繞組便接在兩條相線之間,這也是缺相運行。此時雖然三相繞組都在工作,但它們已不是對稱繞組,而是 CA 相繞組與AB 相繞組串聯(lián),然后與 BC 相繞組并聯(lián)。在這種情況下,繞組中的電流、功率不僅與正常工作時的電流、功率不同,而且兩支路電流也不均衡。理論和實踐都證明,繞組為三角形接線時,一旦斷一相電源,各相電流都將增加,電機可能因拖不動負載而停轉(zhuǎn)。如果電機停轉(zhuǎn)時未立即切斷電源,則電流會更大,其危害比星型接法的電機缺相運行更嚴重。
2?2 實際操作中缺相運行的危害
輕度即非密集形式的磁粉粉料會增大滑觸線與滑靴間的接觸電阻,接觸點處的溫度升高,產(chǎn)生熱量,出現(xiàn)氧化現(xiàn)象。在這一過程中,伴隨有電火花,大量密集的電火花能構(gòu)成溫度達3000℃以上的電弧,加劇氧化,較大的接觸電阻足以使電機電流升高。當(dāng)飄落的磁粉積存至一定厚度,便會在個別滑觸線與滑靴間形成斷路,造成三相異步電動機缺相運行。
(1)電動機在實際運行中缺相運行的危害:在電動機實際運行中,如果發(fā)生缺相運行,則繞組磁場也可分成兩個大小相等、方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場。但與
電動機轉(zhuǎn)向相反的磁場與轉(zhuǎn)子間的相對轉(zhuǎn)速很大,在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也很大,同時電流頻率幾乎是電源頻率的兩倍,而轉(zhuǎn)子的感抗很大,此時決
定轉(zhuǎn)矩大小的電流有功分量很小,所以逆向轉(zhuǎn)矩遠小于正向轉(zhuǎn)矩,從而電動機能夠繼續(xù)運行。但此時轉(zhuǎn)速降低,電流增大,只允許電動機帶一半負載運
轉(zhuǎn)。如果帶額定負載運行,則通過繞組的電流勢必超過額定電流而造成電動機發(fā)熱甚至燒毀。
(2)電動機在靜止時缺相啟動的危害:在電動機處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)定子繞組為星型接線時,如果出現(xiàn)缺相,則正序電壓與負序電壓相等,所以正序旋轉(zhuǎn)磁場與負序旋轉(zhuǎn)磁場也相等,此時啟動轉(zhuǎn)矩為零,電動機無法啟動。當(dāng)定子繞組為三角形型接線時,如果出現(xiàn)缺相,基于上述繞組為星型接線時同樣的原因,啟動轉(zhuǎn)矩為零,所以電動機也無法啟動。
(3)操作環(huán)境對缺相運行判斷與處理的干擾:
通過上述分析可知,在運行中若出現(xiàn)缺相,則電動機處于過載狀態(tài),如不及時處理,電動機繞組就會燒毀。如果電動機在啟動前就有一相斷路,則接通電
源后只發(fā)出嗡嗡聲而不啟動,此時必須立即切斷電源,否則也會燒毀電動機。事實上,起重機電動機安裝在廠房頂端,距地面十余米高,更由于其他生產(chǎn)設(shè)備的噪音干擾,操作人員很難及時發(fā)現(xiàn)電動機故障。為了打破這種被動局面,變被動為主動,我們必須定期對雙梁起重機滑觸線粉塵進行清掃。
3 起重機滑觸線粉塵清掃裝置的應(yīng)用
3?1 傳統(tǒng)的雙梁起重機滑觸線粉塵清掃方法
采取人工清掃的辦法解決雙梁起重機滑觸線粉塵問題,其弊端有三:①沒有操作臺,清掃人員要沿著距地面10余米高、30余米長無保護設(shè)施的承軌梁上行走,探身清掃三條滑觸線,難度*大的是處于*下端的一根滑觸線,它位于承軌梁下端1m 處,清掃工作威脅著人身安全,存在著安全隱患;②要給清掃人員報酬;③清掃滑觸線時,勢必要停止廠房地面的某些作業(yè),一些工序要等待,由此增加了生產(chǎn)成本。
3?2 對普遍采用的雙梁起重機滑觸線密閉防塵罩的經(jīng)濟性和實用性分析
起重機生產(chǎn)廠針對起重機滑觸線粉塵問題采取的措施是,在原滑觸線上安裝密閉防塵罩,密閉防塵罩施工安裝費為260元/m,廠房長度30m,所需費用7800元。從密閉防塵罩斷面分析,屬半包圍結(jié)構(gòu),可以阻斷大部分的粉塵侵襲,短時期內(nèi)效果明顯,但經(jīng)過一定使用周期,粉塵積累在所難免,清理工作仍很艱巨。
3?3 雙梁起重機滑觸線粉塵清掃方案的確立
為尋求既實用又經(jīng)濟的起重機滑觸線粉塵清掃的新方法,從實際生產(chǎn)需要出發(fā),自行設(shè)計了一套“雙梁起重機滑觸線粉塵清掃裝置”,實現(xiàn)了隨著天車運行,該裝置自動清掃的目的。經(jīng)過近一年的生產(chǎn)實際應(yīng)用,證明本裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實用、安全可靠等諸多優(yōu)點。本裝置基本上解決了這類起重機在工作條件極差環(huán)境下的電機保護問題。
4 雙梁起重機滑觸線粉塵清掃裝置
圖3為雙梁起重機滑觸線粉塵清掃裝置結(jié)構(gòu)示意圖。粉塵清掃裝置由三個板刷2、固定板刷卡具
3、懸臂板4、連接架5、加強板8(1為滑觸線)等組合而成。板刷為普通工業(yè)用棕刷。固定板刷卡具材料為薄鋼板或薄塑料板,長條型板塊兩邊帶孔,用于板刷與懸臂板間的固定。懸臂板材質(zhì)為非金屬板,嚴格要求絕緣性能良好,其一端與板刷以卡具連接,另一端與連接架以螺栓連接。連接架材質(zhì)為非金屬板,嚴格要求絕緣性能良好,連接架分別與懸臂板和雙梁起重機的鋼架以螺栓連接。加強板材質(zhì)為非金屬板,要求絕緣性能良好,分別與三個懸臂板以螺栓連接,主要起到加強和固定的作用。
雙梁起重機滑觸線粉塵清掃裝置,全部材料費約合400元,加工、安裝費150元,整個裝置成本約550元。使用滑觸線粉塵清掃裝置,與傳統(tǒng)起重機滑觸線防塵罩相比,成本約降低92%以上。作為消耗材料的板刷使用周期約為半年,三個板刷材料費年消耗20元。
5 結(jié) 語
雙梁起重機滑觸線粉塵清掃裝置的研制與卓有成效的運用效果,為起重機使用領(lǐng)域,特別是為在操作環(huán)境惡劣的情形下,提供了一種低投入、高產(chǎn)出的配套使用設(shè)備。