副井液壓在線

1、副井絞車液壓制動系統(tǒng)安全運行在線監(jiān)測裝置一、項目名稱副井絞車液壓制動系統(tǒng)安全運行在線監(jiān)測裝置二、任務(wù)來源×4(I)E型落繩摩擦提升機(jī)，鋼絲繩直徑32mm，滾筒直徑，最大運行速度/s，整個行程,配用蘭州電機(jī)廠生產(chǎn)的YR-630-12-630KW/6000V交流電動機(jī)。該絞車盤閘制動系統(tǒng)由盤式制動器和液壓站兩部分組成。通過液壓系統(tǒng)控制盤式制動器的開合，實現(xiàn)絞車正常運行與制動。盤式制動器是各種保護(hù)的最終執(zhí)行者，是絞車安全運行保障環(huán)節(jié)中極為重要的一環(huán)，盤式制動器的故障會導(dǎo)致嚴(yán)重事故發(fā)生。在傳統(tǒng)的盤閘制動系統(tǒng)中,保證系統(tǒng)正常工作的途徑有：設(shè)置閘瓦磨損開關(guān)、制動油過壓保護(hù)繼電器，并把它們的觸點串

2、入提升機(jī)系統(tǒng)安全回路，實現(xiàn)安全制動；設(shè)置制動油過熱保護(hù)繼電器并把其觸點串入提升信號回路，實現(xiàn)提升信號禁止；提高盤閘制動系統(tǒng)額定制動力與需求制動力之比，增加設(shè)計安全性。由于礦井生產(chǎn)能力和礦井自動化程度的大幅度提高，其監(jiān)測系統(tǒng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足安全生產(chǎn)的需要，且原系統(tǒng)由于沒有液壓在線監(jiān)測裝置，安全性能小，液壓制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，查找故障點和處理故障比較困難。為了能夠直觀的觀察到各閘的間隙大小以及各閘的貼閘油壓值，我們決定安裝液壓制動系統(tǒng)安全運行在線監(jiān)測裝置。以解決液壓制動系統(tǒng)的監(jiān)測問題。三、總體思路制動系統(tǒng)是絞車各種動作的控制系統(tǒng)，是命令的直接執(zhí)行者。 “液壓制動系統(tǒng)安全運行在線監(jiān)測裝置”以閘瓦間隙和

3、油壓作為直接監(jiān)測量，通過安裝非接觸式位移傳感器獲得各閘瓦的動態(tài)間隙值，通過在安裝油壓傳感器測得相關(guān)油路油壓值，結(jié)合兩者來對各種情況進(jìn)行判斷和監(jiān)視。在信號采集和融合方面，采用信號采集卡 ，能夠充分滿足系統(tǒng)監(jiān)測的使用要求。總體來說在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由位移傳感器，壓力傳感器、信號采集卡、工業(yè)用計算機(jī)及相關(guān)配套器件組成。 監(jiān)控系統(tǒng)組成框圖四、液壓制動系統(tǒng)安全運行在線監(jiān)測裝置系統(tǒng)組成液壓制動系統(tǒng)安全運行在線監(jiān)測裝置從原理上可分為信號采集部分，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。信號采集部分主要由安裝在閘瓦基座上的位移傳感器和焊接在油管上的壓力傳感器完成信號的采集，為了更準(zhǔn)確監(jiān)測相關(guān)被測量的故障

4、情況，本系統(tǒng)中接入控制臺的電磁閥信號，作為判斷狀態(tài)的一個依據(jù)。所以信號采集部分主要采集現(xiàn)場的閘瓦動態(tài)位移值、相關(guān)油路油壓值及電磁閥的通、斷狀態(tài)。信號預(yù)處理部分是將傳感器采集到的信號，先經(jīng)過與傳感器相配套的前置器進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換和放大，輸入到信號采集卡，通過采集卡的模擬量通道和數(shù)字量通道，可以將信號融合變換成能夠進(jìn)入計算機(jī)進(jìn)行處理的信號，由標(biāo)配的信號線將所有采集信號輸入到計算機(jī)中。數(shù)據(jù)分析處理及監(jiān)測畫面，主要由監(jiān)測軟件完成，由“系統(tǒng)監(jiān)測”、“過程趨勢”、“報警查詢”、“系統(tǒng)調(diào)試”、“退出運行”幾個大部分組成。五、硬件及各器件的安裝1 、壓力傳感器的安裝確定安放位置：安放位置電流型油壓傳感器根據(jù)液壓

5、站的情況來確定傳感器的安裝位置，主要做到兩個方面：一是能夠測出液壓站輸油管輸出的總制動油壓，選擇適當(dāng)?shù)奈恢脕韺崿F(xiàn)；二是能夠分別顯示固定滾筒和游動滾筒的實時油壓值，選擇適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b來實現(xiàn)。 2 、電磁閥的信號的引入為了判斷絞車的工作狀態(tài)，將電磁閥信號從絞車主控臺中引出，融合到此監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合電磁閥在不同狀態(tài)下的通、斷圖來接信號，接入接線盒以后，采用繼電器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。并隨油壓信號、位移信號一起進(jìn)入計算機(jī)進(jìn)行處理。3 、電渦流傳感器探頭的安裝 （1）探頭的安裝間隙（探頭端面到被測體端面的距離）    安裝探頭時，應(yīng)考慮傳感器的線性測量范圍和被測間隙的變化量，當(dāng)被測間隙總

6、的變化量與傳感器的線性工作范圍接近時，測量時要根據(jù)位移往哪個方向變化或往哪個方向的變化量較大來決定其安裝間隙的設(shè)定。當(dāng)位移向遠(yuǎn)離探頭頭部的方向變化時，其安裝間隙應(yīng)設(shè)在傳感器的線性近端；反之應(yīng)設(shè)在線性遠(yuǎn)端。 （2）探頭安裝間隙的調(diào)整方法將探頭、延伸電纜、前置器連接起來，并給傳感器系統(tǒng)接上電源，用精度較高的萬用表監(jiān)測前置器的輸出，同時調(diào)整探頭與被測面的間隙，當(dāng)前置器的輸出等于需要安裝間隙所對應(yīng)的電壓或電流時，擰緊探頭的兩個緊固螺母固定探頭即可。在探頭端面和被測面之間塞入設(shè)定安裝間隙厚度的塞尺。當(dāng)探頭端面和被測面壓緊塞尺時，緊固探頭即可。4、電渦流傳感器系統(tǒng)的連接   

7、將探頭、前置器、以及供電電源連接。 傳感器系統(tǒng)的連接 前置器與探頭 / 延伸電纜的自鎖連接左手扶緊前置器，右手握住探頭 / 延伸電纜的自鎖接頭順時針旋轉(zhuǎn)，發(fā)出“帶有輕微咔嚓”的一聲即可擰緊（連接可靠）。探頭與延伸電纜自鎖接頭的連接 將探頭的自鎖插頭擰進(jìn)延伸電纜的自鎖插座，順時針旋轉(zhuǎn)幾圈，發(fā)出帶有輕微“咔嚓”的一聲即為擰緊。六、 液壓在線系統(tǒng)的操作 進(jìn)入軟件界面以后，便可以使用系統(tǒng)對絞車工作相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測?？梢钥吹较到y(tǒng)共由幾部分組成。點擊“系統(tǒng)監(jiān)測”按鈕，可進(jìn)入系統(tǒng)監(jiān)測的主畫面，直觀地可以看到各個閘瓦的間隙值，最大間隙值，貼閘油壓，各個電磁閥的帶電狀態(tài)，油路的狀態(tài)，系統(tǒng)的工

8、作狀態(tài)；以及閘瓦的開、合動作，電磁閥的通斷動作，各油路油管是否過油的顯示。點擊“報警查詢”按鈕，可進(jìn)入兩個查詢表格，分別對系統(tǒng)曾發(fā)生的故障情況的查詢和曾測量并記錄的貼閘油壓值的查詢。這兩個查詢表格都是手動查詢，需要查詢時，首先得設(shè)置查詢時間，在表格的下面是以下拉列表的形式提供了時間選擇器，可依次對查詢起始時間的“年、月、日、時、分、秒”和查詢終止時間的“年、月、日、時、分、秒”進(jìn)行選擇設(shè)置，系統(tǒng)便將此時間間隔內(nèi)發(fā)生的故障情況或貼閘油壓列表顯示出來。點擊“過程趨勢”按鈕，在屏幕上將顯示九個波形趨勢圖，它們分別顯示測量的8個閘瓦間隙的變化趨勢和4路油壓的變化趨勢。點擊“系統(tǒng)調(diào)試”按鈕，可進(jìn)行系統(tǒng)相

9、關(guān)參數(shù)的設(shè)置，其中包括系統(tǒng)采集基本參數(shù)設(shè)置，各個故障產(chǎn)生的設(shè)定值，合閘次數(shù)的顯示，閘瓦間隙初始值和實測值的顯示等。七、測量方法（1）間隙值：可以直接觀察讀取“系統(tǒng)監(jiān)測”畫面的間隙值，此值為實時測量值。本系統(tǒng)間隙值的監(jiān)測是可以自動校準(zhǔn)的，即在提升機(jī)每停車一次，本系統(tǒng)軟件自動記錄一次各閘瓦位置的初始值，并記錄在“系統(tǒng)調(diào)試”界面的閘間隙初始值一欄內(nèi)，當(dāng)提升機(jī)開啟以后，實時測試每一時刻的位移值并與初始值進(jìn)行比較，以此得到實時閘間隙值。（2）油壓值：可以直接觀察讀取“系統(tǒng)監(jiān)測”畫面的油壓值，分別處于4個油路上，此值為實時測量值。（3）最大間隙值：可以直接觀察讀取“系統(tǒng)監(jiān)測”畫面的最大間隙值一欄的數(shù)據(jù)，此

10、值在每次提升機(jī)正常運行起來后更新，即提升機(jī)每開啟一次，最大閘間隙便記錄并顯示出這一段時間內(nèi)閘瓦間隙的最大值，閘間隙超限報警也便是判斷此最大閘間隙值是否大于設(shè)定值。（4）貼閘油壓：由于油壓在提升機(jī)開動和停止時變化很迅速，而貼閘油壓作為一個瞬間值，所以測量很難做到實時監(jiān)測。然而本系統(tǒng)中能夠方便地實現(xiàn)貼閘油壓的實時測量，這也是一個突出的特點。具體測量步驟如下： a. 先充油一次，待油壓升高到恒定值時再回油，使油壓降為0，此過程主要是做一次自動校準(zhǔn)；b. 此時再充油，使油壓上升到最大值，然后按下“系統(tǒng)監(jiān)測”界面的“測試開始”（）按鈕，以適當(dāng)?shù)乃俣龋ù蠹s以每一次下降0.1MPa的速度進(jìn)行，不可過快也不可

11、過慢）開始回油，使油壓逐漸降低，仔細(xì)觀察主界面上貼閘油壓一欄的數(shù)值，直到所有貼閘油壓數(shù)值顯示出來，等待油壓降為0時按下“測試結(jié)束”按鈕；這樣一次測量過程完成；c. 測試結(jié)束后，如果對測量數(shù)據(jù)滿意，則按下“確定”（）按鈕，可將測得值寫入歸檔數(shù)據(jù)庫；d. 如果對測量結(jié)果有懷疑，想得到上一次測量的貼閘油壓，按“取消”（）按鈕，可以直接將上一次的測量值讀出來顯示在主界面貼閘油壓一欄；e.可重復(fù)上述步驟多次測量； f. 在沒有按下“測試開始”按鈕的情況下，按“確定”按鈕，都是將當(dāng)前值重新寫入歸檔數(shù)據(jù)庫，請避免多次連續(xù)點擊“確定”按鈕。 （5）系統(tǒng)總制動力矩： 在已經(jīng)測好貼閘油壓的基礎(chǔ)上，可根據(jù)系統(tǒng)自帶的

12、計算子程序?qū)⑾到y(tǒng)總制動力矩計算并顯示在主界面上制動力矩一欄。同時利用漸開線形機(jī)構(gòu)和專用油壓千斤頂裝置實測滾筒轉(zhuǎn)動瞬間的靜力矩，用此值與計算值進(jìn)行核準(zhǔn)；建議定期測量靜力矩，在更換閘塊或調(diào)整閘間隙后也及時實測靜力矩。（6）空行程時間：如想模擬監(jiān)測空行程時間，必須是在罐籠已經(jīng)走到井口，且緊急制動下才能測到真實值，不能打到維修檔上代替此測量條件；在罐籠即將走到井口時實施緊急制動，空行程時間的實際值便會顯示在對應(yīng)欄中。（7）制動閘使用次數(shù)： 當(dāng)制動閘每抱合一次閘盤，此值便加1，通過讀取“合閘次數(shù)”一欄數(shù)值便可知道制動閘的使用次數(shù)，并可依此來分析判斷碟形簧的使用情況甚至疲勞疲勞破壞的可能性。當(dāng)更換新的閘塊

13、時，可按下各對閘合閘次數(shù)值后的“清零”按鈕實現(xiàn)記錄次數(shù)清零，重新記錄新閘塊工作次數(shù)。（8）故障情況本系統(tǒng)采用兩種方式同時顯示系統(tǒng)故障情況，一種是語音報警，通過系統(tǒng)配置的音箱語音提示故障發(fā)生情況；一種是文字顯示故障情況。語音報警提示操作者故障產(chǎn)生的對象，文字顯示具體顯示了故障發(fā)生點和故障發(fā)生的原因。出現(xiàn)哪種故障，對應(yīng)項目前面的指示燈會由綠色變?yōu)榧t色以提示操作者（如圖中就表明1.46和4.20兩個監(jiān)測值超限）。（9）系統(tǒng)復(fù)位本系統(tǒng)中各個故障情況都以文字和語音的形式提示操作者，所以一旦發(fā)生故障，應(yīng)查明故障原因并及時進(jìn)行處理，在每次故障排除之后且確定油壓已降為0時（即已經(jīng)停車的狀態(tài)下），按下“系統(tǒng)監(jiān)測

14、”畫面左上方的“系統(tǒng)復(fù)位”（）按鈕，才能消除故障顯示信息，狀態(tài)表才能重新顯示“系統(tǒng)正?！?。如果在提升機(jī)正常運行情況下按下“系統(tǒng)復(fù)位”按鈕，很容易造成故障信息顯示紊亂。（10）問題處理系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障而又未進(jìn)行相應(yīng)處理，則故障信息會一直顯示在界面上，對于發(fā)生的意外死機(jī)及系統(tǒng)軟件動不了等情況，可以點擊主界面右下方的“退出運行”按鈕，退出系統(tǒng)軟件并重新啟動軟件，可以消除此類情況。在特殊情況下可以按下計算機(jī)“重啟”按鈕，重新進(jìn)入監(jiān)測系統(tǒng)即可。八、液壓在線運行情況高莊煤礦副井絞車液壓在線監(jiān)測系統(tǒng)自從2008年2月投入運行以來，現(xiàn)已實現(xiàn)正常運行。絞車液壓制動裝置由作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制動器和作為傳動裝置的液壓站

15、組成，它的安全可靠運轉(zhuǎn)直接關(guān)系到礦井的生產(chǎn)和礦工的生命安全，雖然煤礦大型設(shè)備本身有一些保護(hù)措施，但由于煤礦生產(chǎn)的復(fù)雜性、環(huán)境的惡劣性，有些保護(hù)未達(dá)到預(yù)期效果，致使設(shè)備安全制動失靈，導(dǎo)致過卷、過放、斷繩、罐墜入井底和沖上天輪等，發(fā)生人員傷亡和設(shè)備損壞重大事故，很有必要提高煤礦大型設(shè)備制動裝置的可靠性。制動裝置中制動器和液壓站之間是一種串聯(lián)關(guān)系，因此制動裝置的可靠度是指制動器的可靠度和液壓站的可靠度的乘積。對制動器而言，若能監(jiān)測制動盤與閘瓦之間的間隙、制動閘的動作是否同步、碟形彈簧的漸變疲勞、制動器的正壓力等狀態(tài)可大大提高系統(tǒng)的可靠度。液壓站為制動器提供動力源，安全制動的失靈主要由液壓站中的電磁換

16、向閥閥芯被卡住、殘壓過高等引起。目前，隨著信息數(shù)字化、控制智能化的發(fā)展，國內(nèi)外的煤礦大型設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的功能和自動化程度有較大提高，但唯有煤礦大型設(shè)備制動系統(tǒng)的智能化程度不夠，很多現(xiàn)場仍用塞尺測量制動系統(tǒng)的閘間隙，用壓力表和紙測量閘瓦的松閘壓力等最原始的方法，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足“規(guī)程”和使用中的量化要求。副井絞車共十六副閘，液壓制動安全運行在線監(jiān)測裝置系統(tǒng)研制成功以后，首次在高莊煤礦主井絞車使用。系統(tǒng)充分利用計算機(jī)技術(shù)在信號分析及處理中的強(qiáng)大功能，將智能儀器的集散式測試系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)用到其中，在現(xiàn)場條件下取得了很好的效果。九、現(xiàn)場運行結(jié)果在現(xiàn)場運行中，我們首先對正常運行狀況下各個傳感器測試信號進(jìn)行可靠性確

17、認(rèn)，逐一進(jìn)行排查，確保傳感器信號準(zhǔn)確無誤，初次試驗中各個傳感器的顯示值全部達(dá)到設(shè)計要求。進(jìn)一步我們通過試驗來驗證系統(tǒng)在二級制動狀態(tài)下的監(jiān)測結(jié)果，當(dāng)操作臺控制按鈕打點到井口制動狀態(tài)時，監(jiān)測畫面各個顯示值和測試的空行程時間、電磁閥狀態(tài)及系統(tǒng)工作狀態(tài)均符合實際。接下來我們對系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性試驗，讓監(jiān)測系統(tǒng)全程監(jiān)測提升機(jī)的運行，連續(xù)運行48小時之后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)保持正常工作，這期間出現(xiàn)的超限情況都?xì)w檔記錄下來，查詢功能可以準(zhǔn)確查詢到并按照設(shè)計要求排列。通過現(xiàn)場的運行，我們看到本系統(tǒng)作為絞車制動裝置的監(jiān)測系統(tǒng)，具有運行可靠性，監(jiān)測數(shù)據(jù)有很好的可信度，系統(tǒng)功能齊備完整，滿足了設(shè)計要求。（1）系統(tǒng)實現(xiàn)了實時監(jiān)測閘

18、瓦間隙，最大閘間隙功能并實現(xiàn)了閘間隙超限報警，且此監(jiān)測數(shù)據(jù)及報警提示符合實際狀況，具有很好的可信度；（2）實現(xiàn)了實時監(jiān)測油壓值及各個制動閘貼閘油壓得功能；（3）實現(xiàn)了直觀模擬閘瓦開合動作及油路油液流動動作的功能，與提升機(jī)實際的開合動作及液壓站充油完全同步的動作，使監(jiān)測效果更形象，測試功能更易于理解；（4）實現(xiàn)了貼閘油壓的測量，且操作方法簡單易懂，在現(xiàn)場不需要外加任何其他工具即可以實現(xiàn)測量，且可以方便的實現(xiàn)多次測量；（5）實現(xiàn)了故障報警功能，對于提升機(jī)運行過程中相關(guān)的間隙和油壓及電磁閥等部分產(chǎn)生超限或故障時，監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時反映，以文字方式及語音方式同時提示操作者；（6）在絞車日常檢修中，本監(jiān)測系統(tǒng)起到了很好的參考作用，在檢修中調(diào)閘