提升機制動系統(tǒng)在線監(jiān)測裝置的應(yīng)用

王立彬

摘 要：本文主要介紹了提升機制動系統(tǒng)在線監(jiān)測裝置的組成部分及工作原理，總結(jié)了安裝和使用過程中遇到的問題及解決辦法。

關(guān)鍵詞：在線監(jiān)測；制動力矩；液壓制動系統(tǒng)；提升機

一、概況

邢東礦副井提升系統(tǒng)主要擔(dān)負(fù)著全礦物料以及人員的提升工作，提升高度819.5米，井筒直徑6米。

提升機型號為JKMD2.8×4，配備一套一噸礦車單層雙車鋼罐道多繩罐籠，一寬一窄，最大提升速度8.53m/s；主電機型號為Z500-2A，電壓660V，功率590kW；減速機型號XP1000（2）·Ⅲ，速比10.5；液壓站型號E141E，工作壓力10MPa。

在副井提升機液壓制動系統(tǒng)上安裝了提升機液壓制動系統(tǒng)在線監(jiān)測裝置，以便實時掌握提升機制動系統(tǒng)工作中的各種運行參數(shù)。

二、組成部分及工作原理

根據(jù)提升機液壓制動系統(tǒng)在線監(jiān)測裝置的工作原理將其分為數(shù)據(jù)采集部分，信號預(yù)處理部分和數(shù)據(jù)分析處理及主體監(jiān)測畫面部分，其中處于信號處理關(guān)鍵環(huán)節(jié)的監(jiān)測系統(tǒng)軟件是由基于LabVIEW7 Express軟件開發(fā)的，它完成整個系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)的采集及相關(guān)的比較計算及狀態(tài)判斷。

傳感器信號的采集處理和故障診斷是將單片機和LabVIEW有機結(jié)合，直接通過數(shù)字量輸入模塊直接讀入單片機中，充分利用單片機的高可靠性以及LabVIEW強大的數(shù)據(jù)處理能力的特點，由監(jiān)測軟件完成整個系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)的采集及相關(guān)的比較計算及狀態(tài)判斷，使在線監(jiān)測系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定。技術(shù)方案如下圖所示：

（一）數(shù)據(jù)采集部分

數(shù)據(jù)采集部分主要是將各傳感器采集到的壓力、位移等信號以電流輸出的方式傳輸?shù)较乱画h(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)的采集設(shè)備主要包含以下幾種類型：

1）油壓傳感器：主要完成系統(tǒng)油壓信息的采集，將壓力信息以電流的方式為油壓以及回油時間功能的實現(xiàn)提供信號。測量范圍0.01～60MPa，輸出信號為4～20mA電流。

2）閘間隙傳感器、偏擺傳感器：采用電渦流式非接觸式傳感器，其具有高響應(yīng)、高精度的特點，測量范圍0～6mm，精度為±0.01mm，輸出信號為4～20mA電流。在安裝時應(yīng)確保傳感器探頭與被測面的距離在5～9mm之間，兩個緊固螺母必須擰緊，探頭所帶電纜線必須隨之轉(zhuǎn)動，以防扭傷。

3）正壓力傳感器：制動器為有碟簧卡環(huán)油缸后置盤式制動器，用正壓力傳感器替換原有碟簧座，不改變原制動器的結(jié)構(gòu)和性能。

（二）信號預(yù)處理部分

信號預(yù)處理部分將傳感器采集到的信號通過采集卡的模擬量通道融合變換成能夠進(jìn)入計算機進(jìn)行處理的信號。傳感器與前置器配套使用，傳感器和前置器不能單獨更換，當(dāng)需要更換其中之一時，另一個也必須更換。

（三）數(shù)據(jù)分析處理及監(jiān)測畫面

數(shù)據(jù)分析處理主要由監(jiān)測軟件完成，實現(xiàn)信息分析、處理、故障診斷、顯示、存儲、查詢、報警等。它主要由以下幾個大部分組成。

1）系統(tǒng)監(jiān)測：系統(tǒng)監(jiān)測為監(jiān)測軟件的主界面，主要顯示液壓制動系統(tǒng)的工作狀態(tài)，包括各實時閘間隙，最大閘間隙，制動力，制動力矩，工作油壓，制動盤偏擺，報警信息以及系統(tǒng)復(fù)位功能按鈕。

2）報警查詢：可根據(jù)需要查詢特定時間段的報警信息。

3）實時曲線：能夠顯示系統(tǒng)油壓以及各個工作閘閘間隙的實時曲線，可通過曲線觀察其變化趨勢。

4）系統(tǒng)調(diào)試：系統(tǒng)調(diào)試包含了系統(tǒng)報警極限值的設(shè)定，系統(tǒng)計算參數(shù)設(shè)定，閘間隙傳感器初始值以及開合閘次數(shù)等信息。系統(tǒng)調(diào)試中各參數(shù)嚴(yán)禁隨意更改，否則可能導(dǎo)致不必要的報警影響提升。當(dāng)更換新的閘間隙傳感器時，應(yīng)觀察閘間隙傳感器的初始位置，確保初始間隙在5～9mm之間。

5）退出運行：系統(tǒng)退出功能按鈕，當(dāng)需要退出時輸入初始設(shè)置密碼完成退出。

三、實現(xiàn)功能

1）實現(xiàn)監(jiān)測安全制動中回油時間的功能。回油時間板利用油壓傳感器采集到的油壓信息，統(tǒng)計計算出各狀態(tài)下回油時間。油壓傳感器誤差≤1%，回油時間計時板誤差≤1%。

2）實現(xiàn)制動正壓力的監(jiān)測。在每個制動閘上用正壓力傳感器替換原有碟簧座，利用正壓力進(jìn)行各組碟簧的漸近疲勞及斷裂、制動閘油缸卡阻等故障的診斷，當(dāng)制動正壓力值開閘合閘相等或小于額定值的70%時能夠?qū)崿F(xiàn)語音報警且閉鎖提升機，并能夠通過繼電器點輸出到主控系統(tǒng)，傳感器誤差≤1%。

3）實現(xiàn)制動力矩的監(jiān)測。利用后臺軟件計算出四對閘同時作用到制動盤上的總制動力矩，當(dāng)總制動力矩小于3倍最大靜負(fù)荷力矩時能夠發(fā)出預(yù)警，并能夠通過繼電器點輸出。

4）實現(xiàn)制動盤偏擺的監(jiān)測。在閘腿上安裝滾筒偏擺傳感器，監(jiān)測滾筒偏擺量，當(dāng)偏擺值大于設(shè)定值時能語音報警且閉鎖提升機，并能夠通過繼電器點輸出位移傳感器誤差≤2%。

5）實現(xiàn)閘間隙監(jiān)測，能夠在系統(tǒng)上顯示各閘的實時閘間隙以及本次提升的最大閘間隙、總開合閘次數(shù)。當(dāng)閘間隙大于系統(tǒng)設(shè)定值時，實現(xiàn)報警或閉鎖提升機，并能夠通過繼電器點輸出。閘間隙傳感器誤差≤2%。

6）立體動畫形式的監(jiān)測畫面，能夠客觀形象的顯示制動閘的動作情況，顯示自動系統(tǒng)的各項技術(shù)參數(shù)，可通過畫面查看系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)以及油壓、閘間隙實時曲線，能夠查詢報警歷史記錄，且能夠在監(jiān)測軟件內(nèi)修改相關(guān)報警數(shù)據(jù)。出現(xiàn)故障后語音報警或閉鎖提升機。

四、應(yīng)用過程中出現(xiàn)問題及解決辦法

1）制動器出現(xiàn)的各種工作數(shù)據(jù)只記錄開閘后8秒之內(nèi)的最大值，經(jīng)過對監(jiān)測軟件的修改，實現(xiàn)了對提升機運行全程的監(jiān)測，數(shù)值實時更新。2）通過長期使用發(fā)現(xiàn)各種壓力傳感器存在無法回零的問題，與廠家溝通完善了軟件中正壓力傳感器和油壓傳感器零位校準(zhǔn)的問題，各種壓力可以在軟件中進(jìn)行調(diào)零。3）制動器開閘瞬間閘間隙值與制動盤偏擺值偏大，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)是由于傳感器安裝支架較長，開閘瞬間由于閘座震動并經(jīng)過傳感器支架放大，造成了監(jiān)測值失真。改造后縮短了支架的長度，使監(jiān)測值更加準(zhǔn)確。

五、總結(jié)

提升機制動系統(tǒng)在線監(jiān)測裝置在邢東礦副井安裝、調(diào)試完成后，能夠達(dá)到對提升機制動系統(tǒng)監(jiān)測的目的。當(dāng)監(jiān)測到制動系統(tǒng)工作值超過系統(tǒng)設(shè)定報警值時，能夠準(zhǔn)確的通過數(shù)值、文字提示、語音報警等方式發(fā)出示警，為提升機的安全、可靠運行提供有力保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉偉.礦井提升機制動閘在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用[J].中州煤炭，2012（05）：73-74.