提升機制動系統在線監測裝置的應用

王立彬

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

關鍵詞：在線監測；制動力矩；液壓制動系統；提升機

一、概況

邢東礦副井提升系統主要擔負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上安裝了提升機液壓制動系統在線監測裝置，以便實時掌握提升機制動系統工作中的各種運行參數。

二、組成部分及工作原理

根據提升機液壓制動系統在線監測裝置的工作原理將其分為數據采集部分，信號預處理部分和數據分析處理及主體監測畫面部分，其中處于信號處理關鍵環節的監測系統軟件是由基于LabVIEW7 Express軟件開發的，它完成整個系統的各種數據的采集及相關的比較計算及狀態判斷。

傳感器信號的采集處理和故障診斷是將單片機和LabVIEW有機結合，直接通過數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強大的數據處理能力的特點，由監測軟件完成整個系統的各種數據的采集及相關的比較計算及狀態判斷，使在線監測系統運行更加穩定。技術方案如下圖所示：

（一）數據采集部分

數據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到下一環節。數據的采集設備主要包含以下幾種類型：

1）油壓傳感器：主要完成系統油壓信息的采集，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、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動，以防扭傷。

3）正壓力傳感器：制動器為有碟簧卡環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構和性能。

（二）信號預處理部分

信號預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入計算機進行處理的信號。傳感器與前置器配套使用，傳感器和前置器不能單獨更換，當需要更換其中之一時，另一個也必須更換。

（三）數據分析處理及監測畫面

數據分析處理主要由監測軟件完成，實現信息分析、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）系統監測：系統監測為監測軟件的主界面，主要顯示液壓制動系統的工作狀態，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，報警信息以及系統復位功能按鈕。

2）報警查詢：可根據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）系統調試：系統調試包含了系統報警極限值的設定，系統計算參數設定，閘間隙傳感器初始值以及開合閘次數等信息。系統調試中各參數嚴禁隨意更改，否則可能導致不必要的報警影響提升。當更換新的閘間隙傳感器時，應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：系統退出功能按鈕，當需要退出時輸入初始設置密碼完成退出。

三、實現功能

1）實現監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，統計計算出各狀態下回油時間。油壓傳感器誤差≤1%，回油時間計時板誤差≤1%。

2）實現制動正壓力的監測。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，當制動正壓力值開閘合閘相等或小于額定值的70%時能夠實現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，傳感器誤差≤1%。

3）實現制動力矩的監測。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，當總制動力矩小于3倍最大靜負荷力矩時能夠發出預警，并能夠通過繼電器點輸出。

4）實現制動盤偏擺的監測。在閘腿上安裝滾筒偏擺傳感器，監測滾筒偏擺量，當偏擺值大于設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）實現閘間隙監測，能夠在系統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。當閘間隙大于系統設定值時，實現報警或閉鎖提升機，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，顯示自動系統的各項技術參數，可通過畫面查看系統的實時數據以及油壓、閘間隙實時曲線，能夠查詢報警歷史記錄，且能夠在監測軟件內修改相關報警數據。出現故障后語音報警或閉鎖提升機。

四、應用過程中出現問題及解決辦法

1）制動器出現的各種工作數據只記錄開閘后8秒之內的最大值，經過對監測軟件的修改，實現了對提升機運行全程的監測，數值實時更新。2）通過長期使用發現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的問題，各種壓力可以在軟件中進行調零。3）制動器開閘瞬間閘間隙值與制動盤偏擺值偏大，經觀察發現是由于傳感器安裝支架較長，開閘瞬間由于閘座震動并經過傳感器支架放大，造成了監測值失真。改造后縮短了支架的長度，使監測值更加準確。

五、總結

提升機制動系統在線監測裝置在邢東礦副井安裝、調試完成后，能夠達到對提升機制動系統監測的目的。當監測到制動系統工作值超過系統設定報警值時，能夠準確的通過數值、文字提示、語音報警等方式發出示警，為提升機的安全、可靠運行提供有力保障。

參考文獻：

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