王立彬

摘 要：本文主要介紹了提升機(jī)制動(dòng)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(dòng)力矩；液壓制動(dòng)系統(tǒng)；提升機(jī)

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(jī)型號(hào)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(jī)型號(hào)為Z500-2A，電壓660V，功率590kW；減速機(jī)型號(hào)XP1000（2）·Ⅲ，速比10.5；液壓站型號(hào)E141E，工作壓力10MPa。

在副井提升機(jī)液壓制動(dòng)系統(tǒng)上安裝了提升機(jī)液壓制動(dòng)系統(tǒng)在線監(jiān)測裝置，以便實(shí)時(shí)掌握提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)工作中的各種運(yùn)行參數(shù)。

二、組成部分及工作原理

根據(jù)提升機(jī)液壓制動(dòng)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(hào)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(hào)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(gè)系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)的采集及相關(guān)的比較計(jì)算及狀態(tài)判斷。

傳感器信號(hào)的采集處理和故障診斷是將單片機(jī)和LabVIEW有機(jī)結(jié)合，直接通過數(shù)字量輸入模塊直接讀入單片機(jī)中，充分利用單片機(jī)的高可靠性以及LabVIEW強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力的特點(diǎn)，由監(jiān)測軟件完成整個(gè)系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)的采集及相關(guān)的比較計(jì)算及狀態(tài)判斷，使在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)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(hào)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(shí)間功能的實(shí)現(xiàn)提供信號(hào)。測量范圍0.01～60MPa，輸出信號(hào)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(diǎn)，測量范圍0～6mm，精度為±0.01mm，輸出信號(hào)為4～20mA電流。在安裝時(shí)應(yīng)確保傳感器探頭與被測面的距離在5～9mm之間，兩個(gè)緊固螺母必須擰緊，探頭所帶電纜線必須隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，以防扭傷。

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

（二）信號(hào)預(yù)處理部分

信號(hào)預(yù)處理部分將傳感器采集到的信號(hào)通過采集卡的模擬量通道融合變換成能夠進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的信號(hào)。傳感器與前置器配套使用，傳感器和前置器不能單獨(dú)更換，當(dāng)需要更換其中之一時(shí)，另一個(gè)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(shí)現(xiàn)信息分析、處理、故障診斷、顯示、存儲(chǔ)、查詢、報(bào)警等。它主要由以下幾個(gè)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(dòng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，包括各實(shí)時(shí)閘間隙，最大閘間隙，制動(dòng)力，制動(dòng)力矩，工作油壓，制動(dòng)盤偏擺，報(bào)警信息以及系統(tǒng)復(fù)位功能按鈕。

2）報(bào)警查詢：可根據(jù)需要查詢特定時(shí)間段的報(bào)警信息。

3）實(shí)時(shí)曲線：能夠顯示系統(tǒng)油壓以及各個(gè)工作閘閘間隙的實(shí)時(shí)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(bào)警極限值的設(shè)定，系統(tǒng)計(jì)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(bào)警影響提升。當(dāng)更換新的閘間隙傳感器時(shí)，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(yùn)行：系統(tǒng)退出功能按鈕，當(dāng)需要退出時(shí)輸入初始設(shè)置密碼完成退出。

三、實(shí)現(xiàn)功能

1）實(shí)現(xiàn)監(jiān)測安全制動(dòng)中回油時(shí)間的功能?；赜蜁r(shí)間板利用油壓傳感器采集到的油壓信息，統(tǒng)計(jì)計(jì)算出各狀態(tài)下回油時(shí)間。油壓傳感器誤差≤1%，回油時(shí)間計(jì)時(shí)板誤差≤1%。

2）實(shí)現(xiàn)制動(dòng)正壓力的監(jiān)測。在每個(gè)制動(dòng)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(dòng)閘油缸卡阻等故障的診斷，當(dāng)制動(dòng)正壓力值開閘合閘相等或小于額定值的70%時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)語音報(bào)警且閉鎖提升機(jī)，并能夠通過繼電器點(diǎn)輸出到主控系統(tǒng)，傳感器誤差≤1%。

3）實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力矩的監(jiān)測。利用后臺(tái)軟件計(jì)算出四對(duì)閘同時(shí)作用到制動(dòng)盤上的總制動(dòng)力矩，當(dāng)總制動(dòng)力矩小于3倍最大靜負(fù)荷力矩時(shí)能夠發(fā)出預(yù)警，并能夠通過繼電器點(diǎn)輸出。

4）實(shí)現(xiàn)制動(dòng)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(shí)能語音報(bào)警且閉鎖提升機(jī)，并能夠通過繼電器點(diǎn)輸出位移傳感器誤差≤2%。

5）實(shí)現(xiàn)閘間隙監(jiān)測，能夠在系統(tǒng)上顯示各閘的實(shí)時(shí)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(shí)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警或閉鎖提升機(jī)，并能夠通過繼電器點(diǎn)輸出。閘間隙傳感器誤差≤2%。

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

四、應(yīng)用過程中出現(xiàn)問題及解決辦法

1）制動(dòng)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(duì)監(jiān)測軟件的修改，實(shí)現(xiàn)了對(duì)提升機(jī)運(yùn)行全程的監(jiān)測，數(shù)值實(shí)時(shí)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(dòng)器開閘瞬間閘間隙值與制動(dòng)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(dòng)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(jī)制動(dòng)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(duì)提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)測的目的。當(dāng)監(jiān)測到制動(dòng)系統(tǒng)工作值超過系統(tǒng)設(shè)定報(bào)警值時(shí)，能夠準(zhǔn)確的通過數(shù)值、文字提示、語音報(bào)警等方式發(fā)出示警，為提升機(jī)的安全、可靠運(yùn)行提供有力保障。

參考文獻(xiàn)：

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