CN1329529C

CN1329529C - 探尺机平衡稳速器

Info

Publication number: CN1329529C
Application number: CNB011100486A
Authority: CN
Inventors: 金卫民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2021-03-26
Also published as: CN1376802A

Abstract

本发明公开了一种探尺机平衡稳速器，其特征在于：它主要由同轴相面对但互不连接的一动盘和一静盘组成，所述动盘材质为铜，所述动盘的轴和卷扬电机的尾端的前轴用联轴器联接，所述静盘的周向均布有永磁铁，所述静盘外侧设有一调节螺杆。其稳速效果极佳、结构简单小巧、易调节操作、无摩擦损失、免维护、寿命长、价格低廉、可节约大量的电能。

Description

探尺机平衡稳速器

本发明涉及一种应用于炼铁高炉、石灰窑炉等炉体的料位检测探尺机上的稳速设备。

高炉的生产工艺比较复杂，工序很多，而炉内的料位数据是所有工序启动的依据。所以，要实现高炉生产工艺的自动化，关键是要保证炉内料位检测的准确性、稳定性和可靠性。高炉探尺机是专门用于高炉内料位检测的设备，广泛使用在冶金炼铁高炉、石灰窑炉等的料位检测过程中，它是高炉中必不可少的重要设备，如图1所示，普通探尺机由重锤1、卷扬机、电机2和减速器3组成，电机2轴上设有制动装置，卷扬机包括滑轮组4、钢丝绳5和卷扬轮6，钢丝绳5一端连接在重锤1上，另一端连接在卷扬轮6上。重锤1设置在高炉炉体7的上部，其上止点在炉盖附近，下止点设在每一个工艺流程的终点时料位的最低限，探尺机的主要工作流程如下：

1、提尺：对电机2加高电压，经过减速器3减速，驱动卷扬轮6，克服重锤1的转矩，将重锤1通过滑轮组向上提升。

2、停止：当重锤1被提升到上止点(0点或上极限)时，切断电机2的电源并用制动装置对电机轴进行抱闸制动，使重锤1停在上止点位置。

3、放尺：取消制动，电机2不加电，重锤1克服卷扬系统的阻力，拉动卷扬系统反转而下降，下降过程中钢丝绳5保持有一定的张力。

4、浮尺：当重锤1触到料面后，由于料面的支撑作用，使重锤1只能拉动卷扬系统跟随料面下降。由于电机2有低电压，仍具有提升的弱转矩，故钢丝绳5一直为张紧状态。测量卷扬轮6所转过的角度，即能得到炉内料面的料位及变化情况。

这种过程的问题在于：放尺的过程中，重锤产生的向下的重力矩大于卷扬轮向上提升的拉力矩，重锤是加速下降的。上止点距离料面的距离越大，则重锤的加速过程就越长，重锤将要接触到料面时，速度已增加得太大，钢丝绳和卷扬机都随之运动，速度很快，而紧接着重锤触及料面，突然减速停止，但卷扬机和钢丝绳却因为惯性的作用继续高速运动，造成卷扬机上的钢丝绳松卷，使自动化过程被迫终止；而且由于重锤速度过高，接触到的料面又不平，重锤就会突然倾倒(倒尺)，这种现象一旦发生，轻则会使测量产生误差，重则会损坏卷扬机构及周边设备，恢复非常不便，使高炉的生产受到很大的影响。

显然，必须放尺过程中使重锤保持匀速下降(稳速)，才能解决这一问题。国际国内较早采用的是采用倒拉技术再加以偏心制动这一方法，但偏心制动是接触式摩擦，制动力矩过大，则重锤被卡住不能下降，制动力矩过小，则又起不到制动减速的作用，探尺机的使用环境是经常变化的，所以制动力矩需要有一定操作经验的人员经常进行手动调整，比较麻烦，达不到自动化的要求。而且采用偏心制动这种方法，重锤的下降过程是脉冲式的，其速度总在变化，重锤会随之晃动，有可能导致倒尺事故。

另一种稳速方式是采用计算机伺服电机控制技术，如交流变频电机调速，或直流可控硅电机调速，使用在探尺机上达到稳速放尺的目的。这种方式技术先进，但设备庞大昂贵、投资大、操作复杂，故障点多，高炉的周围环境很恶劣，温度很高，空气污浊，不但会使电子设备产生温度漂移，造成测量误差，还会缩短娇贵的电子元件的寿命，造成故障频繁，而这些复杂精密的电子设备的调试和维修都很有难度，普通机修人员无法胜任，需要配备相当专业水平的技术人员进行操作和维修，非常麻烦而不经济。另外，调速电机的控制原理复杂，控制线路很长，伺服信号到达电机时往往已经滞后，造成放尺速度波动不稳，这也是可能导致倒尺的隐患。还有，调速电机及其控制柜的尺寸都很大，需要占用较多的空间。重锤重量也很大，出现倒尺故障时恢复非常困难。

为克服现有的不足，本发明的目的是提供一种结构简单、稳速效果好、故障率低的探尺机平衡稳速器。

本发明的目的是这样实现的：一种探尺机平衡稳速器，其特征在于：它主要由同轴相面对但互不连接的一动盘和一静盘组成，所述动盘材质为铜，所述动盘的轴和卷扬电机的尾端的前轴用联轴器联接，所述静盘的周向均布有永磁铁，所述静盘外侧设有一调节螺杆。

本发明的优点概括如下：稳速效果极佳、结构简单小巧、易调节操作、无摩擦损失、故障率极低、免维护、寿命长、价格低廉、节约大量的电能。

下面结合附图和实施例对本发明及其所具有的优点作进一步的说明。

图1是高炉探尺机的示意图；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明的俯视图；

图4是本发明的左视图；

图5是本发明的平衡稳速器的剖视图。

如图5所示，本发明的平衡稳速器8，主要由同轴相面对但互不连接的一动盘9和一静盘10组成，动盘9材质为铜，动盘9外侧的轴11和卷扬电机尾端的前轴12用联轴器13联接，静盘10的周向均布有永磁铁14，静盘10外侧设有一调节螺杆15。

平衡稳速器主要是采用了傅科(Foucaulr)原理，即电磁互动原理，产生无损摩擦力矩。根据傅科(Foucaulr)原理，在磁场中运动的金属物体，必然会受到磁场的阻力：

F＝BIL

式中B：磁通量；I：电流；L：金属物体相对于磁场的移动距离

当金属物体做匀速运动时，磁场阻力所做的功

P＝FV＝BILV

功率保持在一个稳定的数值；

而当速度V变化时，根据能量守恒定律，磁场所做的功也随之变化并成正比。本发明的平衡稳速器正是运用了这一原理。在动盘随着电机，被卷扬机系统一起拉动旋转时，静盘上的磁铁形成的磁场给动盘一个相反的力矩，且此力矩与动盘的旋转速度成正比，动盘旋转得越快，静盘所施加的反力矩就越大，最终会使两力矩达到平衡状态，从而达到放尺时重锤匀速下降的目的。

本发明的平衡稳速器与卷扬机电机的输出轴另一侧的轴联接起来，在放尺时，重锤拉着卷扬机及其电机反转的同时，平衡稳速器的动盘也随之转动。当达到一定的转速时，制动转矩T即可与重锤力矩平衡。根据牛顿定律，在力平衡的情况下，物体的加速度为零，速度保持恒定，重锤就以这个速度匀速下降。通过调整平衡稳速器的调整螺杆，调整平衡稳速器的动盘和静盘之间的距离d，以调节平衡稳速器的反力大小，可以选定一个合适的重锤下降速度，以使重锤触及料面时，惯性的作用不至于使钢丝绳失去张力而松卷，重锤也不会因速度过快而倾倒(倒尺)，达到准确测量的目的。当重锤进入浮尺阶段时，物料表面是缓慢下降的，平衡稳速器的转速很小，故此时，平衡稳速器的制动转矩也极小，几乎不对卷扬机系统产生影响，重锤在料面的支撑下缓慢下移，跟踪料面，达到了连续精确测量的目的。

平衡稳速器的调试方法

本发明的高炉探尺机安装结束后，可按下列步骤对平衡稳速器进行调试：

1、将平衡稳速器的制动转矩调整螺杆顺时针旋进到与转动轴(前轴)相触时，再逆时针旋退两圈(螺杆约与转动轴有3毫米的间隙)，将螺杆上的备帽备紧(一定要备紧，否则静盘会与动盘一起转动，失去平衡稳速的作用，造成系统失控)。

2、将电机的制动装置(抱闸)调整到两位工作状态，即通电时，抱闸呈完全放开状态，断电时呈完全抱紧状态，注意不可有似松似紧状态，否则影响稳速效果和跟随料面的灵敏度。

3、将重锤提到上止点(0点或上极限)然后进行放尺操作，注意观察钢丝绳在重锤触到料面时，若钢丝绳比较松，可将浮尺电压适当提高(每次加5伏)，若放尺速度过慢，则可将调整螺杆逆时针旋退一圈再试，直到符合要求。

注意：1、任何情况下，调整螺杆都不能与前轴接触；2、每次调过调整螺杆后，一定要将锁紧螺母拧紧；3、在使用中决不允许调整螺母随前轴转动。

如图2～4所示，与本发明的平衡稳速器配套使用的设备有交流电动机16、减速机17、卷扬轮18、抱闸19、码盘20、主令开关21等。其配套使用原理和现有技术相似，在此不再赘述。

本发明调节操作简单易行、稳速效果极佳，在放尺过程中重锤速度非常稳定，没有速度波动的情况发生，彻底地杜绝了松卷和倒尺等事故的隐患，浮尺时跟随料位灵敏而精确，运行稳定，故障率极低，从而有力地保证了高炉生产工艺自动化的顺利进行，提高了生产效率，稳定了产品质量。

由于采用无损摩擦进行稳速，放尺时没有摩擦，所以本发明的平衡稳速器不用维护、使用寿命长。

本发明结构简单小巧、在普通的高炉上，本发明用1.5kw左右的电机就够了，尺寸很小，而且由于控制简单，控制柜也非常小。

本发明价格低廉、一套平衡稳速器加电机、减速机和卷扬轮的市场价格约为5万元人民币，仅相当于调速电机稳速系统的价格的10～30％。

本发明电机功率小，没有大型控制柜，而且放尺时电机不给电，长期使用可以节约大量的电能。

总之，本发明以非常简明有效而又经济的方式解决了困扰已久的高炉探尺机放尺稳速的难题，同时保证了高炉生产的自动化，具有很高的使用价值。

参考实施例

本发明在徐州钢厂8号高炉的北探尺上作试验，得到了成功，以下是徐州钢厂8号高炉北探尺的应用数据。

8号炉容积：120M³

探尺卷扬机：2.2kw/380V/三相/额定转速950r.p.m.

探尺减速机速比：1/22.5

探尺卷扬绳轮直径：300mm

探尺重锤重量：75kg

探尺提升电压(全电压)：～380V

本发明工作时，放尺到300mm处，重锤的下降速度稳定在150mm/s左右，直至触到料面，钢丝绳不松，且跟随料面灵敏。

附录1：以下是徐州钢厂的使用情况说明书的转录文本。

平衡稳速器在高炉探料尺上的应用

我厂自1987年开始使用自动跟踪料线装置，在使用中由于料锤在下降过程中产生的重力加速度使料锤加速下降，以至当料锤接触到料面后，由于速度过快而使卷扬机随之产生的惯性不能与料锤同时停下，导致钢绳过松，料锤倾倒无法测量到料面的精确位置，对高炉操作不能提供准确的数据，直接影响高炉的正常生产。并能使卷扬机滚筒上的钢丝绳松卷，一直发生料线的附属设备损坏的现象，增加设备的投资和维修人员的劳动强度。而且调整制动器的调整操作也比较烦琐，使用情况不是十分理想。

根据平衡稳速器的安装要求，我厂近期在8号高炉探料尺上进行了安装调试。在不改变原设备装置的条件下，将该探料尺制动器的打开距离调整到正常，使制动器无摩擦，靠调整平衡稳速器的制动转矩调整螺栓使料线下降速度控制在120mm/s匀速状态。料锤接触料面后，探料尺进入跟踪状态，当料面下降时，料锤随料面平稳下降。整个下降过程钢丝绳一直处于绷紧状态。克服了原设备对料面测量不准的现象，为高炉操作提供了准确的参数，避免了原设备运行过程中因钢丝绳过松脱落而造成的附属设备损坏等诸多问题，解决了生产中的一大难题。

经连续使用，运行情况良好。使用证明：该装置具有安装调试方便，制动力矩调整方便，一旦调试好即可长期使用，达到探料尺的匀速下降，并具有良好的跟随性能，无须日常维修保养，运行安全可靠，是一种理想的产品。

安装单位：徐州钢铁总厂炼铁分厂机修车间(签字)

使用单位：徐州钢铁总厂炼铁分厂8号炉车间(签字)

附录2：以下是邢台钢铁有限责任公司炼铁厂使用情况说明书的转录文本

平衡稳速器在高炉探料尺上的应用

我厂原使用的高炉探料系统为手动探料，不能自动跟踪料面。在使用中由于料锤在下降过程中重力加速度的影响，早晨料锤扎到料中，产生虚假曲线，或料锤接触到料面后，钢丝绳松弛，探尺杆倾倒，无法测量出准确曲线，对高炉操作不能提供准确数据，直接影响高炉生产。

我们在对平衡稳速器进行充分的考察论证后，认为平衡稳速器能自动跟踪料面，且在探尺下降过程中制动转矩调整方便，探尺锤接触到料面后有浮尺力矩，探尺杆不倾倒。鉴于以上原因，我们决定在我厂1^#、2^#、3^#高炉采用平衡稳速器。根据平衡稳速器的安装技术要求，我厂在1^#、2^#、3^#高炉探尺上进行安装调试，运行状况良好，完全达到了平衡稳速器的设计要求。

我们经试验后，认为平衡稳速器具有按照调试简便，制动力矩调整方便，达到探尺的匀速下降，跟踪料面情况良好，日常无须维修保养，运行安全可靠等优良性能，是一种具有高科技含量的理想产品。

安装单位：邢台钢铁有限责任公司炼铁厂机动科(签章)

使用单位：邢台钢铁有限责任公司炼铁厂1^#、2^#、3^#高炉(签章)

Claims

1、一种探尺机平衡稳速器，其特征在于：它主要由同轴相面对但互不连接的一动盘和一静盘组成，所述动盘材质为铜，所述动盘的轴和卷扬电机的尾端的前轴用联轴器联接，所述静盘的周向均布有永磁铁，所述静盘外侧设有一调节螺杆。