副井液压在线

1、副井绞车液压制动系统安全运行在线监测装置一、项目名称副井绞车液压制动系统安全运行在线监测装置二、任务来源高庄煤矿副井绞车主要担负着矿井人员、矸石、材料、设备的提升。绞车主机采用中信重型集团生产的JKMD-3.25×4(I)E型落绳摩擦提升机，钢丝绳直径32mm，滚筒直径3.25米，最大运行速度5.95m/s，整个行程253.3m,配用兰州电机厂生产的YR-630-12-630KW/6000V交流电动机。该绞车盘闸制动系统由盘式制动器和液压站两部分组成。通过液压系统控制盘式制动器的开合，实现绞车正常运行与制动。盘式制动器是各种保护的最终执行者，是绞车安全运行保障环节中极为重要的一环，盘

2、式制动器的故障会导致严重事故发生。在传统的盘闸制动系统中,保证系统正常工作的途径有：设置闸瓦磨损开关、制动油过压保护继电器，并把它们的触点串入提升机系统安全回路，实现安全制动；设置制动油过热保护继电器并把其触点串入提升信号回路，实现提升信号禁止；提高盘闸制动系统额定制动力与需求制动力之比，增加设计安全性。由于矿井生产能力和矿井自动化程度的大幅度提高，其监测系统已远远不能满足安全生产的需要，且原系统由于没有液压在线监测装置，安全性能小，液压制动系统出现故障后，查找故障点和处理故障比较困难。为了能够直观的观察到各闸的间隙大小以及各闸的贴闸油压值，我们决定安装液压制动系统安全运行在线监测装置。以解决

3、液压制动系统的监测问题。三、总体思路制动系统是绞车各种动作的控制系统，是命令的直接执行者。 “液压制动系统安全运行在线监测装置”以闸瓦间隙和油压作为直接监测量，通过安装非接触式位移传感器获得各闸瓦的动态间隙值，通过在安装油压传感器测得相关油路油压值，结合两者来对各种情况进行判断和监视。在信号采集和融合方面，采用信号采集卡 ，能够充分满足系统监测的使用要求。总体来说在线监测系统主要由位移传感器，压力传感器、信号采集卡、工业用计算机及相关配套器件组成。 监控系统组成框图四、液压制动系统安全运行在线监测装置系统组成液压制动系统安全运行在线监测装置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

4、理及主体监测画面部分。信号采集部分主要由安装在闸瓦基座上的位移传感器和焊接在油管上的压力传感器完成信号的采集，为了更准确监测相关被测量的故障情况，本系统中接入控制台的电磁阀信号，作为判断状态的一个依据。所以信号采集部分主要采集现场的闸瓦动态位移值、相关油路油压值及电磁阀的通、断状态。信号预处理部分是将传感器采集到的信号，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和数字量通道，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。数据分析处理及监测画面，主要由监测软件完成，由“系统监测”、“过程趋势”、“报警

5、查询”、“系统调试”、“退出运行”几个大部分组成。五、硬件及各器件的安装1 、压力传感器的安装确定安放位置：安放位置电流型油压传感器根据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：一是能够测出液压站输油管输出的总制动油压，选择适当的位置来实现；二是能够分别显示固定滚筒和游动滚筒的实时油压值，选择适当的位置安装来实现。 2 、电磁阀的信号的引入为了判断绞车的工作状态，将电磁阀信号从绞车主控台中引出，融合到此监测系统，结合电磁阀在不同状态下的通、断图来接信号，接入接线盒以后，采用继电器进行转换。并随油压信号、位移信号一起进入计算机进行处理。3 、电涡流传感器探头的安装 （1）探头的安装间

6、隙（探头端面到被测体端面的距离）    安装探头时，应考虑传感器的线性测量范围和被测间隙的变化量，当被测间隙总的变化量与传感器的线性工作范围接近时，测量时要根据位移往哪个方向变化或往哪个方向的变化量较大来决定其安装间隙的设定。当位移向远离探头头部的方向变化时，其安装间隙应设在传感器的线性近端；反之应设在线性远端。 （2）探头安装间隙的调整方法将探头、延伸电缆、前置器连接起来，并给传感器系统接上电源，用精度较高的万用表监测前置器的输出，同时调整探头与被测面的间隙，当前置器的输出等于需要安装间隙所对应的电压或电流时，拧紧探头的两个紧固螺母固定探头即可。在探头端面和被测

7、面之间塞入设定安装间隙厚度的塞尺。当探头端面和被测面压紧塞尺时，紧固探头即可。4、电涡流传感器系统的连接   将探头、前置器、以及供电电源连接。 传感器系统的连接 前置器与探头 / 延伸电缆的自锁连接左手扶紧前置器，右手握住探头 / 延伸电缆的自锁接头顺时针旋转，发出“带有轻微咔嚓”的一声即可拧紧（连接可靠）。探头与延伸电缆自锁接头的连接 将探头的自锁插头拧进延伸电缆的自锁插座，顺时针旋转几圈，发出带有轻微“咔嚓”的一声即为拧紧。六、 液压在线系统的操作 进入软件界面以后，便可以使用系统对绞车工作相关参数进行监测。可以看到系统共由几部分组成。点

8、击“系统监测”按钮，可进入系统监测的主画面，直观地可以看到各个闸瓦的间隙值，最大间隙值，贴闸油压，各个电磁阀的带电状态，油路的状态，系统的工作状态；以及闸瓦的开、合动作，电磁阀的通断动作，各油路油管是否过油的显示。点击“报警查询”按钮，可进入两个查询表格，分别对系统曾发生的故障情况的查询和曾测量并记录的贴闸油压值的查询。这两个查询表格都是手动查询，需要查询时，首先得设置查询时间，在表格的下面是以下拉列表的形式提供了时间选择器，可依次对查询起始时间的“年、月、日、时、分、秒”和查询终止时间的“年、月、日、时、分、秒”进行选择设置，系统便将此时间间隔内发生的故障情况或贴闸油压列表显示出来。点击“过

9、程趋势”按钮，在屏幕上将显示九个波形趋势图，它们分别显示测量的8个闸瓦间隙的变化趋势和4路油压的变化趋势。点击“系统调试”按钮，可进行系统相关参数的设置，其中包括系统采集基本参数设置，各个故障产生的设定值，合闸次数的显示，闸瓦间隙初始值和实测值的显示等。七、测量方法（1）间隙值：可以直接观察读取“系统监测”画面的间隙值，此值为实时测量值。本系统间隙值的监测是可以自动校准的，即在提升机每停车一次，本系统软件自动记录一次各闸瓦位置的初始值，并记录在“系统调试”界面的闸间隙初始值一栏内，当提升机开启以后，实时测试每一时刻的位移值并与初始值进行比较，以此得到实时闸间隙值。（2）油压值：可以直接观察读取

10、“系统监测”画面的油压值，分别处于4个油路上，此值为实时测量值。（3）最大间隙值：可以直接观察读取“系统监测”画面的最大间隙值一栏的数据，此值在每次提升机正常运行起来后更新，即提升机每开启一次，最大闸间隙便记录并显示出这一段时间内闸瓦间隙的最大值，闸间隙超限报警也便是判断此最大闸间隙值是否大于设定值。（4）贴闸油压：由于油压在提升机开动和停止时变化很迅速，而贴闸油压作为一个瞬间值，所以测量很难做到实时监测。然而本系统中能够方便地实现贴闸油压的实时测量，这也是一个突出的特点。具体测量步骤如下： a. 先充油一次，待油压升高到恒定值时再回油，使油压降为0，此过程主要是做一次自动校准；b. 此时再充

11、油，使油压上升到最大值，然后按下“系统监测”界面的“测试开始”（）按钮，以适当的速度（大约以每一次下降0.1MPa的速度进行，不可过快也不可过慢）开始回油，使油压逐渐降低，仔细观察主界面上贴闸油压一栏的数值，直到所有贴闸油压数值显示出来，等待油压降为0时按下“测试结束”按钮；这样一次测量过程完成；c. 测试结束后，如果对测量数据满意，则按下“确定”（）按钮，可将测得值写入归档数据库；d. 如果对测量结果有怀疑，想得到上一次测量的贴闸油压，按“取消”（）按钮，可以直接将上一次的测量值读出来显示在主界面贴闸油压一栏；e.可重复上述步骤多次测量； f. 在没有按下“测试开始”按钮的情况下，按“确定”

12、按钮，都是将当前值重新写入归档数据库，请避免多次连续点击“确定”按钮。 （5）系统总制动力矩： 在已经测好贴闸油压的基础上，可根据系统自带的计算子程序将系统总制动力矩计算并显示在主界面上制动力矩一栏。同时利用渐开线形机构和专用油压千斤顶装置实测滚筒转动瞬间的静力矩，用此值与计算值进行核准；建议定期测量静力矩，在更换闸块或调整闸间隙后也及时实测静力矩。（6）空行程时间：如想模拟监测空行程时间，必须是在罐笼已经走到井口，且紧急制动下才能测到真实值，不能打到维修档上代替此测量条件；在罐笼即将走到井口时实施紧急制动，空行程时间的实际值便会显示在对应栏中。（7）制动闸使用次数： 当制动闸每抱合一次闸盘，

13、此值便加1，通过读取“合闸次数”一栏数值便可知道制动闸的使用次数，并可依此来分析判断碟形簧的使用情况甚至疲劳疲劳破坏的可能性。当更换新的闸块时，可按下各对闸合闸次数值后的“清零”按钮实现记录次数清零，重新记录新闸块工作次数。（8）故障情况本系统采用两种方式同时显示系统故障情况，一种是语音报警，通过系统配置的音箱语音提示故障发生情况；一种是文字显示故障情况。语音报警提示操作者故障产生的对象，文字显示具体显示了故障发生点和故障发生的原因。出现哪种故障，对应项目前面的指示灯会由绿色变为红色以提示操作者（如图中就表明1.46和4.20两个监测值超限）。（9）系统复位本系统中各个故障情况都以文字和语音的

14、形式提示操作者，所以一旦发生故障，应查明故障原因并及时进行处理，在每次故障排除之后且确定油压已降为0时（即已经停车的状态下），按下“系统监测”画面左上方的“系统复位”（）按钮，才能消除故障显示信息，状态表才能重新显示“系统正常”。如果在提升机正常运行情况下按下“系统复位”按钮，很容易造成故障信息显示紊乱。（10）问题处理系统如果出现故障而又未进行相应处理，则故障信息会一直显示在界面上，对于发生的意外死机及系统软件动不了等情况，可以点击主界面右下方的“退出运行”按钮，退出系统软件并重新启动软件，可以消除此类情况。在特殊情况下可以按下计算机“重启”按钮，重新进入监测系统即可。八、液压在线运行情况高

15、庄煤矿副井绞车液压在线监测系统自从2008年2月投入运行以来，现已实现正常运行。绞车液压制动装置由作为执行机构的制动器和作为传动装置的液压站组成，它的安全可靠运转直接关系到矿井的生产和矿工的生命安全，虽然煤矿大型设备本身有一些保护措施，但由于煤矿生产的复杂性、环境的恶劣性，有些保护未达到预期效果，致使设备安全制动失灵，导致过卷、过放、断绳、罐坠入井底和冲上天轮等，发生人员伤亡和设备损坏重大事故，很有必要提高煤矿大型设备制动装置的可靠性。制动装置中制动器和液压站之间是一种串联关系，因此制动装置的可靠度是指制动器的可靠度和液压站的可靠度的乘积。对制动器而言，若能监测制动盘与闸瓦之间的间隙、制动闸的

16、动作是否同步、碟形弹簧的渐变疲劳、制动器的正压力等状态可大大提高系统的可靠度。液压站为制动器提供动力源，安全制动的失灵主要由液压站中的电磁换向阀阀芯被卡住、残压过高等引起。目前，随着信息数字化、控制智能化的发展，国内外的煤矿大型设备监控系统的功能和自动化程度有较大提高，但唯有煤矿大型设备制动系统的智能化程度不够，很多现场仍用塞尺测量制动系统的闸间隙，用压力表和纸测量闸瓦的松闸压力等最原始的方法，远远不能满足“规程”和使用中的量化要求。副井绞车共十六副闸，液压制动安全运行在线监测装置系统研制成功以后，首次在高庄煤矿主井绞车使用。系统充分利用计算机技术在信号分析及处理中的强大功能，将智能仪器的集散

17、式测试系统架构应用到其中，在现场条件下取得了很好的效果。九、现场运行结果在现场运行中，我们首先对正常运行状况下各个传感器测试信号进行可靠性确认，逐一进行排查，确保传感器信号准确无误，初次试验中各个传感器的显示值全部达到设计要求。进一步我们通过试验来验证系统在二级制动状态下的监测结果，当操作台控制按钮打点到井口制动状态时，监测画面各个显示值和测试的空行程时间、电磁阀状态及系统工作状态均符合实际。接下来我们对系统进行稳定性试验，让监测系统全程监测提升机的运行，连续运行48小时之后，发现系统保持正常工作，这期间出现的超限情况都归档记录下来，查询功能可以准确查询到并按照设计要求排列。通过现场的运行，我

18、们看到本系统作为绞车制动装置的监测系统，具有运行可靠性，监测数据有很好的可信度，系统功能齐备完整，满足了设计要求。（1）系统实现了实时监测闸瓦间隙，最大闸间隙功能并实现了闸间隙超限报警，且此监测数据及报警提示符合实际状况，具有很好的可信度；（2）实现了实时监测油压值及各个制动闸贴闸油压得功能；（3）实现了直观模拟闸瓦开合动作及油路油液流动动作的功能，与提升机实际的开合动作及液压站充油完全同步的动作，使监测效果更形象，测试功能更易于理解；（4）实现了贴闸油压的测量，且操作方法简单易懂，在现场不需要外加任何其他工具即可以实现测量，且可以方便的实现多次测量；（5）实现了故障报警功能，对于提升机运行过程中相关的间隙和油压及电磁阀等部分产生超限或故障时，监测系统能够及时反映，以文字方式及语音方式同时提示操作者；（6）在绞车日常检修中，本监测系统起到了很好的参考作用，在检修