液壓支架中的壓力變送器檢測研究

吳艷

摘要：液壓管路中壓力變送器屬于重要的壓力檢測設備，在進行檢測時得出的檢測結果直接可以影響到液壓支架的操作與支架本身的檢測結果，因此對于煤礦等行業應用液壓支架過程中，壓力變送器起到了相對重要的作用。本文研究對象為目前煤礦等行業應用的低功耗、具備一定儲存能力的壓力變送器，研究其在工作中的檢測流程與優化改進。

Abstract： The pressure transmitter in the hydraulic pipeline belongs to the important pressure detecting equipment. The test results obtained during the test can directly affect the operation of the hydraulic support and the detection result of the bracket itself. Therefore， in the application of hydraulic support in coal mines and other industries， the pressure transmitter plays a relatively important role in the process. The research object of this paper is the pressure transmitters with low-power and a certain storage capacity used in coal mines and other industries， and the detection process and optimization improvement in the work is studied.

關鍵詞：檢測流程;紅外通信;壓力變送器

Key words： inspection process;infrared communication;pressure transmitter

中圖分類號：TQ172.1+6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）27-0214-02

0 ?引言

在目前的煤炭業等能源行業不斷發展過程中，出現了較多的安全問題與環境污染問題，所以對于煤炭采集行業的安全操作顯得尤為重要，它不僅影響到了具體操作的工人生命安全，也對行業產能產生較大的影響。所以目前我國的煤炭中都進行了液壓支架的安裝，進行對于井下操作的礦壓檢驗，解決煤炭業中存在的安全問題，并以此為基礎進行自動化采礦。而壓力變送器屬于液壓支架中進行壓力變送的儀器，其檢測結果與液壓支架的數據有之間影響關系，它也是液壓支架內與被測礦井直接接觸的儀器，對于液壓支架的操作精度與檢測精度起著至關重要的作用，本文研究對象為目前煤礦等行業應用的低功耗、具備一定儲存能力的壓力變送器，研究其在工作中的檢測流程與優化改進。

1 ?目前我國壓力變送器發展概況

目前，我國壓力變送器有四種發展情況：首先就是海外企業在我國進行投資獨資建廠，設立研究公司，進行對于壓力變送器的改進、研發、銷售與生產。其次就是海外企業與國內企業進行合資建廠，成立合資公司，共通進行對于壓力變送器產品的生產銷售與研發。還有就是國內企業進行對于壓力變送器的自主研發，并進行國內銷售網點的生產銷售與研發。最后還有一類屬于國內的缺乏研發能力的小企業，進行對于其他廠商的壓力變送器零件的組裝，購買傳感器與其他相關零部件，進行組裝銷售。我國目前這四類壓力變送器發展狀況中的產品定位相對一致，前兩種壓力變送器主打中高端產品，后兩種壓力變送器主打中低端產品。目前我國壓力變送器生產質量相對而言合資企業產品質量較好，但是其產品的調理芯片、傳感器等相對核心的技術術語晦澀難懂，并且在組裝與整體上與國外優質壓力變送器存在一定的差距。

現在國內市場的壓力變送器有兩種輸出類型，即模擬量輸出與總線型輸出兩類，兩種類型都是進行外部供電，供電為12VDC---36VDC，模擬量類型輸出標準電壓或是標準電流信號，例如0---5VDC等，總線型的輸出信號為CAN、Hart等信號。

2 ?壓力變送器通信接口分析

2.1 硬件分析

本文研究的低功耗、具有一定存儲能力的壓力變送器是通過PC機與串口進行信號通信的，與PC機進行配套的程序可以進行對于產品參數的修改與最終設置，并可以進行對于以儲存的數據進行移植，讀取到PC機上，并進行組織分析。對于電路設計硬件串口來說，一般選擇MAX3222，其擁有專有的低壓差發送器輸出級，可以進行對于雙電荷泵的使用，在3V到5.5V之間的電源電壓中進行正常工作，實現其RS-232的樹形。整體儀器需要四個小電容，即0.1uF外部電容小尺寸電荷泵。并且MAX3222存在關斷模式，能夠相對長的增加其自身的使用壽命與電池壽命。在關斷的模式進行下，壓力變送器的接收器保持自身的工作狀態，并且能夠進行對于外部設備存在檢測，例如解調器的檢測，僅僅需要消耗極少電流。

2.2 通信實現

在PC機與壓力變送器進行通信過程中，數據通過數據位、功能碼與校驗碼組成，一般來說，功能碼存在一個字節的長度，數據位存在兩個字節的長度，效驗碼存在兩個字節的長度面整體數據存在五個字節，同時返回數據長度不定長。

在PC機進行命令發送，進行對于從機數據的接受工作，并進行對于相關參數的設置改變，一般采取以下幾個原則：①進行自動重傳，數據發送后，等待信息的接收端確認，等待時間不進行信息發送，等到接收端超過200ms無任何反應或是反饋信息屬于錯誤數據，進行重新發送，如果超過十次發送都是失敗結果，則進行用戶提示，提示連接失敗，讓壓力變送器的使用者進行方位調整與距離改變。②數據在同一組時，其間隔有限制，不能超過3.5個長度字符。③波特率有自身的組織范圍，即9.6-115.2K，進行對于CRC16的算法校驗，不進行奇偶校驗。④進行半雙工的通信模式選擇。⑤在進行通信之前，進行對于從機的選擇，不進行對于未選擇的從機通信，由此減少通信所需要的信息量，在進行從機選擇后，不進行在通信數據中添加地址碼。

3 ?壓力變送器功能測試分析

3.1 基本功能測試

對于壓力變送器的功能測試，主要時進行對于人機功能交互、產品模式轉換、數據采集、通信能力的檢測，主要檢測包含以下幾個內容：①進行對于壓力變送器的休眠產品與激活產品檢測，進行對于壓力變送器的按鍵使用與強光喚醒，進行對于壓力的測量與數據顯示，在按鍵放下后或是光線變得暗淡后，產品進入自動休眠狀態，使用步驟如下：1）按下開關按鈕，壓力變送器被激活，產品的液晶屏幕上顯示壓力數據。2）用光線較強的手電筒進行對于液晶顯示屏的窗口感光照射，使得產品得以激活，并在液晶顯示屏上顯示壓力數據。3）再次進行對于按鈕的按動，關閉產品。其次就是進行對于壓力變送器的休眠測試：②進行對于壓力變送器的休眠定時測試，進行檢測當操作員不進行對于壓力變送器操作時，產品的自動休眠狀況與持續時間。③進行對于通信能力測試，進行測試壓力變送器與PC機的通信情況，操作如下：1）進行對于手操器的啟動。2）按下手操器的開始按鈕，進入選擇菜單模式，進行對于功能的以此檢查。3）壓力變送器打開開關，并將其對準手操器的頭部，始終保持30cm以內的距離。4）進行對于壓力變送器的地址設置、壓力報警設置、周期設置、參數設置，觀察液晶顯示品，提示顯示后結束操作。5）進行對于參數的讀取，并進行對于壓力變送器參數讀取，觀察讀取后的數據與自身開始前所進行設置的數據差距，是否在數值上保持一致。④通信測試采集：進行對于壓力變送器工作長時間后，其采取數據精度測試，觀察是否會出現較大的精度錯誤，或是數據丟失情況。操作如下：1）按下壓力變送器的開始按鈕，進行對于壓力變送器的開始，不進行壓力變送器的壓力施加，讓壓力變送器保持自身的0數據。2）進行對于手操器的啟動。3）進行手操器的操作，進入選擇菜單，并進行參數的設置與周期采集改變，將其周期采集改為一分鐘。4）進行對于壓力變送器與手操器的關閉，讓自身數據采集30天。5）讀取壓力變送器的采集數據。6）進行調試串口助手，下達接受數據的命令，進行對于壓力變送器的數據采集提取，進行對于數據的檢查，觀察數據精度是否保持在0.3MPa之內。

3.2 可靠性分析

對于壓力變送器的可靠性分析中，包含了較多的內容，即震動測試、運輸震動模擬、疲勞沖擊實驗、漂移測試以及跌落測試等等。可靠性分析主要是進行對于工作實況的模擬，而振動測試、疲勞沖擊測試以及跌落試驗屬于破壞性的測試。首先要進行的就是濕熱影響測試，即將壓力變送器的周圍溫度濕度進行改變，將恒溫箱的溫度進行調整，調整到40℃，濕度改變為95%RH，對于測試壓力變送器進行恒溫恒濕處理，在處理24小時之后，進行對于壓力變送器常溫調整，并進行測試，觀察數據與正常屬于誤差。其次進行疲勞沖擊測試，將壓力變送器放在壓力疲勞機器測試中，進行60MPa的壓力撞擊，測試10萬次撞擊，在進行撞擊完成后，進行對于壓力變送器的電氣性能分析，如果出現了失效等現象，終止實驗，如果能夠正常顯示數據，則進行顯示數據與正常數據對比，分析其誤差。再有就是進行跌落測試，跌落測試即將壓力變送器裝入包裝盒子中，進行從1米、2米、3米三個高度進行盒子跌落，并且每個高度進行正反兩個面的跌落測試，跌落測試后進行對于數據采集，分析其數據與正常數據差距。最后就是模擬運輸震動，即將壓力變送器裝入到模擬運輸的汽車內，汽車速度設置多個參考速度，并在進行測試后，將壓力變送器調轉90°后，再次進行測試對照，最后將兩組數據與正常數據進行對比分析，研究其存在的誤差。

4 ?壓力變送器的機械結構分析

由于壓力變送器的工作主要是在井下工作，所以對于壓力變送器的整體材料有一定的要求，以免發生靜電、電火花等現象發生，其次要保持壓力變送器擁有較高的外殼堅硬度，以免發生腐蝕等化學反應。井下相對而言氣體復雜，存在較大的酸性，所以要以防酸性可溶于水氣體在進入水后，產生酸性液體，溶解壓力變送器的現象發生，降低井下工作風險。除了壓力變送器自身的外殼需要材料保證之外，壓力變送器的產品結構件也需要保持強度，井下工作較為擁擠，所以在工人進行工作時，會出現暴力拆卸的現象發生，并可能出現壓力變送器在各個工人手中被扔來扔去發生較大碰撞，還會出現鐵錘等工具對于壓力變送器的傷害，因此壓力變送器的傳感器接口、外殼等部位的硬度需要較高的標準。基于這些需求，壓力變送器的外殼選擇了17-4PH進口材料基底，并選擇了碳鋼作為壓力變送器的外殼設置。在我國DN10屬于通用接口，所以對于壓力變送器尺寸來說，需要保持相對密封性，容易進行拆裝與組合，選擇DN10進行工頭設計，并將它和井下的引壓管進行結合。壓力變送器需要一個顯示屏窗口、一個LED提醒器窗口、一個按鈕以及一個感光的窗口。在進行對于壓力變送器的設計過程中，其外觀整體需要防護，即選擇IP65的防護等級，由于井下空間相對較小，所以壓力變送器盡可能做小。由于我國井下工作相對而言自動化程度較低，所以不存在外部相對長時間可持續的電源，因此壓力變送器需要自身的內置電源，又因為井下工作環境相對而言比較危險，所以壓力變送器自身的電池更換必須要在拿到井上之后，進行完全壓力變送器拆卸后，才可以進行電池更換。

5 ?結論

本文從我國壓力變送器發展現況入手，從而進行對于壓力變送器接口分析，功能測試與機械結構分析，從多個角度研究液壓支架中的壓力變送器檢測流程，希望能夠對于我國壓力變送器檢測行業發展提供一定的理論參考價值。

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