院内副井提升机液压制动装置安全在线监测系统技术应用

院内副井提升机液压制动装置安全 在线监测系统技术应用 平煤天安十矿 2009年12月 院内副井提升机液压制动装置安全 在线监测系统技术应用 一、开题报告 十矿院内副井主提升机担负着T40水平升降人员和物料及长料、大件任务， 我矿于2007年对提升机系统进行了改造，由原来的风压制动角移闸改为液压制动 盘形闸，增设液压制动泵站。矿井提升机制动系统由盘式制动器和液压站两部分 组成，通过液压站控制盘式制动器的开合，实现提升机的制动，其可靠运行对矿 井安全生产具有重要意义。 为确保矿井提升机可靠安全运行，防止因液压制动系统失灵造成重大事故， 我们安装了提升机液压制动系统安全运行在线监测系统，“矿井提升机液压制动装 置安全在线监测系统”以闸瓦间隙、油压和制动正压力作为直接监测量，通过安 装非接触式位移传感器获得各闸瓦的动态间隙值，通过安装油压传感器测得相关 油路油压值，通过安装正压力传感器来测得各闸制动正压力，并结合三者来对各 种情况进行判断和监测，提高了提升系统运行的可靠性。 系统主要实现的功能包括实时监测各制动闸的闸间隙、制动正压力、管路油 压值、电磁阀换向情况，实现对制动力矩、滚筒偏摆量、合闸次数的指示，具备 数据浏览和实时曲线显示等功能。 该项目从液压站、制动器、摩擦系数三个方面入手，研制了监测性能参数多 种传感器，对传感器信号采集处理进行故障诊断。实现了液压站各类阀状态、制 动器制动力、闸间隙和制动力矩等实时在线监测，对关键参数参与提升机的控制。 研制了直接测量制动力矩的装置由此间接检测摩擦系数。 从而实现液压制动系统安全运行状态实时监控，确保煤矿安全生产。 二、研究报告 1. 系统功能 1.1液压站运行状态监测 ① 管路油压监测：在液压站各主要回路设置油压传感器，监测油路压力状态及顺 畅情况。 ② 电磁阀阀芯位置监测：根据需求对电磁换向阀进行改造使之具有阀位监测功 能，通过监测阀芯的位移来判断阀芯是否换向到位；当任一个阀出现换位故障时, 能监测到该故障，并确保故障排除后再开动提升机。 ③ 可靠回油改造：根据需求对液压站进行可靠回油改造，以保证液压站可靠的回 油制动。 1.2制动器运行状态监测 制动器以制动力矩作为尺度来衡量其可靠性，在线监测制动力矩是提高可靠 性最有效的方法，影响制动力矩的主性能参数有闸间隙、碟簧产生的制动正压力、 制动盘与闸瓦之间的摩擦系数等。通常，闸间隙、碟簧产生的制动正压力、制动 力矩这3个中的任何一个性能参数不满足要求，都可能造成制动器的制动失灵。 通过在线监测这些性能参数对制动器故障趋势和将要发生的故障进行预警，是保 证制动器可靠制动最有效的方法。 ① 各闸瓦闸间隙监测：采用非接触式位移闸间隙传感器，对每一个闸瓦进行独立 监测闸间隙；闸间隙传感器安装在闸瓦上，以制动盘为基准测量闸间隙和闸的偏 摆量，并进行开合闸动作的形象化同步显示；当闸间隙超过规定的2 mm时，能 制动报警或自动断电，使用效果很好。 ② 各闸瓦制动正压力监测：采用碟簧座制动正压力传感器，对每一个闸瓦进行独 立监测制动正压力；碟簧座制动正压力传感器与原碟簧座安装尺寸相同，现场可 直接更换，而且不改变原有制动器的性能和其它零件的结构。 ③ 制动力矩监测:提升机制动器能不能制动住和制动的效果如何由制动力矩的大 小决定，实时监测它是保证制动器制动性能最有效的办法。制动力矩计算公式为 M = Nfr,式中：制动正压力N可由制动正压力传感器直接监测，摩擦系数f通 过所研制的静态制动力矩测量装置经常校核可作为已知量，由此实现制动力矩在 线监测。 2. 系统组成及工作原理 2.1系统组成 矿井提升机液压制动装置安全在线监测系统主要由位移传感器、正压力传感 器（具体个数依提升机闸瓦数确定）、油压传感器、信号采集卡、计算机及相关配 套器件组成。 2.2系统工作原理 矿井提升机液压制动装置安全在线监测系统从原理上可分为信号采集部分、 信号预处理部分和数据分析处理及显示部分。信号采集部分主要由安装在闸瓦基 座上的位移传感器、焊接在油管上的油压传感器和安装在闸里的正压力传感器完 成信号的采集，所以信号采集部分主要采集现场的闸瓦动态位移值、相关油路油 压值及制动正压力值。 信号预处理部分：传感器采集到信号之后，先经过与传感器相配套的前置器 进行信号的转换和放大，输入到信号采集卡，通过采集卡的模拟量通道，可以将 信号融合变换成能够进入计算机进行处理的信号，由标配的信号线将所有采集信 号输入到计算机中。在这里数据采集卡的使用使数据采集到处理环节的过程更方 便容易。 数据分析处理及显示：数据分析处理主要由监测软件完成，本系统软件是基 于LabVIEW7 Express开发的监测平台，它主要由“系统监测”、“报警查询”、“实 时曲线”、“系统调试”、“退出运行”几个大部分组成。系统监测的全部信息都通 过这个部分展示给操作者，对于每一个监测参数的报警也主要通过软件的分析判 断完成。在实际使用中软件部分展示给用户的是以图形和数值的方式体现。 3. 硬件的安装 这部分主要包括油压传感器、位移传感器、正压力传感器的安装、使用、维 护和保养。其中位移传感器在提升机日常检修中会经常被移动或改变位置，所以 掌握其安装和维护方法尤其必要。 3.1油压传感器的安装 根据实际液压站的情况来确定传感器的安装位置，主要做到两个方面：一是 能够分别测出液压站总管路和蓄能器的油压，选择适当的位置来安装实现；二是 能够分别测出A管和B管的实时油压，选择适当的位置来安装实现。油压传感器 一般在安装时是焊接在液压的相关油管上，在使用中主要做到： ① 不要用力撕扯连接油压传感器的信号线； ② 在检修中若卸下油管则要轻轻拿下，平放在安全位置，防止外力作用导致焊接 头脱落； 3.2电涡流位移传感器的安装 电涡流位移传感器探头的正确安装是保证传感器系统可靠工作的先决条件， 安装时应该注意以下几个环节。 ♦ 探头端面到被测端面的距离应在2. 5mm左右 ♦探头安装支架要牢固且耐振动 ♦电缆转接头的密封与绝缘 ♦探头抗腐蚀性 ♦探头的高温、高压环境 3.3电缆的安装 电缆作为连接探头和前置器的中间部分，是整个系统的一个重要组成部分， 所以延伸电缆的安装应保证其在使用过程中不易受损坏，应避免延伸电缆的高温 环境。在盘放传感器电缆时应注意盘放直径不能过小，一般要求：不带铠装探头 或延伸电缆盘放直径不得小于45mm,带铠装探头或延伸电缆盘放直径不得小于 55mmo 注意：（1）在盘放延伸电缆时，应该避免盘放半径过小而折坏电缆线 （2）在使用中不能随意缩短或加长延伸电缆的长度，更不能取消其不用, 否则会造成传感器系统特性变化。 三、工业性试验报告 矿井提升机液压制动装置安全在线监测系统设备到位，安装接线完成后，在 厂家现场指导下，我们对此系统进行了调试运行，设备运行状态良好，达到了设 计安装目的和要求。 1.系统维护和故障处理 1.1系统维护 （1）矿井提升机液压制动装置安全在线监测系统主要部件属于电子类产品，因此 要特别注意对其维护，应保证各控制柜内不积或少积灰尘，周围环境也要尽