王 凱

（國家能源集團準能集團黑岱溝露天煤礦，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

吊斗鏟是迄今為止建造的最大單斗挖掘機。邁步式吊斗鏟是世界上許多露天礦場使用的最主要挖掘工具。這些高效設備可全天候不間斷地工作，8750-65吊斗鏟容積為90m3。吊斗鏟每噸（或每公噸）材料挖掘成本極低、平均使用壽命長達40年，是行業(yè)內效率最高的通用型設備。拋擲爆破加吊斗鏟工藝是露天煤礦開采中一種科學含量大、技術程度高、經濟性明顯的采掘工藝，適宜在大型特大型礦山開采中使用，目前僅在世界上少數(shù)幾個國家推廣。本世紀初，神華準能公司黑岱溝露天煤礦引進全球首次推出無齒輪傳動工藝的新產品8750-65型吊斗鏟[1]。

8750-65吊斗鏟用于礦巖倒堆，其工作條件非常惡劣，經常出現(xiàn)過大的沖擊載荷，甚至堵轉。因此，吊斗鏟對電氣傳動保護系統(tǒng)就有較高的要求，而傳感器是吊斗鏟電氣系統(tǒng)中重要的保護無件。

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

傳感器的特點包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。

1 傳感器的組成

傳感器一般由敏感元件、轉換元件、變換電路和輔助電源四部分組成，如圖1所示。

圖1 傳感器組成框圖

敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量有確定關系的某一物理量信號的元件；轉換元件將敏感元件輸出的物理量信號轉換為電信號；變換電路負責對轉換元件輸出的電信號進行放大調制；轉換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。

有些傳感器由敏感元件和轉換元件組成，沒有轉換電路。也有些傳感器的轉換元件不止一個，要經過若干次轉換。

2 傳感器的分類

目前，傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域。由此可見，傳感器技術在發(fā)展經濟、推動社會進步方面的重要作用是十分明顯的。相信不久的將來，傳感器技術將會出現(xiàn)一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。

傳感器種類繁多、功能各異。由于同一被測量可用不同轉換原理實現(xiàn)探測，利用同一種物理法則、化學反應或生物效應可設計制作出檢測不同被測量的傳感器，而功能大同小異的同一類傳感器可用于不同的技術領域，故傳感器有不同的分類方法。但常用的分類方法有兩種，一種是按被測物理量來分；另一種是按傳感器的工作原理來分。吊斗鏟中使用的傳感器主要有溫度傳感器、液位傳感器、流量傳感器、壓力傳感器、氣隙傳感器、速度傳感器、角度傳感器。

3 傳感器在吊斗鏟的工作原理及應用

（1）溫度傳感器，是指能感受溫度并轉換成可用輸出信號的傳感器。吊斗鏟溫度傳感器采用了PT100熱電阻型傳感器，主要用于測量繞組溫度、水溫、油溫、及空氣溫度，傳感器的接線方式采用了二線制、三線制、四線制，實時監(jiān)控溫度，傳輸?shù)絇LC系統(tǒng)進行分析控制。

測量繞組溫度主要用于電機繞組及軸承和變壓器繞組，設定范圍值是-200～150，這類傳感器嵌入繞組中，終身免維護且不可更換。水溫、油溫、及空氣溫度是插入式結構，水溫傳感器用于冷卻泵站、IGBT水冷循環(huán)系統(tǒng)，設定范圍值是-30～60，空氣溫度傳感器用于監(jiān)測提升、回拉電機進出品溫度，設定范圍值是-30～50，油溫傳感器用于變壓器油溫、液壓泵站油溫、回轉減速箱油溫、設定范圍值是-200～90，其中回轉減速箱溫度是操作人員在運行中重點監(jiān)測部位，監(jiān)測結果與WinCC結果是否一致，一旦出現(xiàn)異常，及時停止運行。

（2）液位傳感器，是一種測量液位的傳感器。吊斗鏟主要應用了浮球式液位傳感器和靜壓式液位傳感器。①浮球式液位變送器由磁性浮球、測量導管、信號單元、電子單元、接線盒及安裝件組成，一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿測量導管上下移動，導管內裝有測量元件，它可以在外磁作用下將被測液位信號轉換成正比于液位變化的電阻信號，并將電子單元轉換成4mA～20mA或其它標準信號輸出。吊斗鏟變壓器油位傳感器及回轉減速箱油位傳感器采用了此類型傳感器，此類傳感器安裝到液體容器的頂部。②靜壓式液位傳感器。該變送器利用液體靜壓力的測量原理工作，它一般選用硅壓力測壓傳感器將測量到的壓力轉換成電信號，再經放大電路放大和補償電路補償，最后以4mA～20mA或0mA～10mA電流方式輸出。吊斗鏟水冷系統(tǒng)及液壓泵站采用了這類型傳感器，此類型傳感器安裝到液體容器的底部。

（3）壓力傳感器，是能感受壓力信號，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號轉換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。吊斗鏟壓力傳感器主要用于測量氣壓、水壓及油壓，控制各類泵的運行及停止。

水壓傳感器用于液壓泵站，液壓泵站冷卻泵啟動后監(jiān)測泵前壓力和泵后壓力，泵前壓力是0PSI～10PSI，泵后壓力是60PSI～70PSI，如果壓力超出此范圍，系統(tǒng)將會出現(xiàn)立即停機。

油壓傳感器主要用潤滑系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)是由PLC程序或手動控制，當林肯泵啟動后，油管未端壓力在規(guī)定時間達到2500PSI，如果在規(guī)定時間未達到2500PSI或達到2500PSI林肯泵未停止，潤滑系統(tǒng)報警。

（4）流量傳感器，是一種用于檢測液體、氣體等介質的流量參數(shù)并將其轉換為其他形式的信號進行輸出的一種檢測用儀器儀表。

流量傳感器是主要用于變壓器油冷循環(huán)系統(tǒng)，監(jiān)測變壓器油的循環(huán)的流量。除此之外，流量傳感器還可以監(jiān)測循環(huán)油泵的正反轉，循環(huán)油泵是密封的，無法直接檢查正反轉，可以將流量傳感器調整到最大位置時，如果流量傳感器報故障，說明油冷循環(huán)泵接反。

（5）氣隙傳感器，氣隙傳感器主要監(jiān)測高精度，高線性，高穩(wěn)定性非接觸式的電容測量傳感器系統(tǒng)。因其小巧的外形設計，傳感器可以安裝在發(fā)電機或電動機的定子壁上，氣隙的范圍為5mm～50mm。這種非接觸式電容性傳感器采用容性測量原理，測量傳感器表面到目標物體的距離。吊斗鏟氣隙傳感器是監(jiān)測提升、回拉電機定子與轉子的間隙。每臺電機安裝了8個氣隙，傳感器固定在電機定子內側，將信號傳送一傳感器的變送器，由變送器傳送到PLC系統(tǒng)，提升、回拉電機定子與轉子的最小間隙為7mm，當傳感器的數(shù)值小于7mm時，系統(tǒng)將控制電機停止運行，以保護電機。

（6）速度傳感器，速度傳感器采用了測速編碼器，測速編碼器一般與軸相聯(lián)，測速編碼器的脈沖量是固定的，在軸旋轉的時候，測速編碼器就會輸出脈沖,PLC或計數(shù)器收到脈沖，根據(jù)軸轉的速度不同時，在單位時間內收到的脈沖總量是不一樣的，速度就表現(xiàn)在這里了，根據(jù)脈沖量與實際轉的長度就可以算了真實的速度m/min。

測速編碼器用于提升、回拉、回轉、行走電機，測量電機的實時速度，作為速度反饋的重要組成部分，測速電機監(jiān)測的速度反饋到SIBAS系統(tǒng)，將反饋回的速度與給定的速度進行比較，如果反饋速度與給定速度不一致時，SIBAS給定電流增加，容易導致電機高溫或電機抖動。電機抖動現(xiàn)象是操作人員明顯感覺到一種現(xiàn)象，為維修人員提供故障處理的重要依據(jù)。

（7）角度編碼器，是通過把機械角度物理量的轉變成電信號的一種裝置。

吊斗鏟角度編碼器主用于提升、回拉系統(tǒng)和行走系統(tǒng)。提升、回拉系統(tǒng)測量角度轉化為直線距離，通過確定兩點之間的距離，主要用于提升、回拉限位的設定。行走系統(tǒng)測量行走靴的角度，通過一點確定，確定行走靴的位置，左右行走靴單獨測量，當兩只行走靴的測量角度大于15度時，行走系統(tǒng)停止工作。

4 結語

傳感器，在吊斗鏟這種大型設備中雖然是一個微小的元件，但它在吊斗鏟中的作用尤為重要，分布極其廣泛，吊斗鏟的正常運行離不開傳感器的使用。為了確保吊斗鏟可以穩(wěn)定可靠地運行，必須嚴格按照設備操作規(guī)程工作，制定詳細的維護計劃，定期檢查和維護各部傳感器的接線情況，清潔傳感器等，確保傳感器的正常工作。