提升机制动系统在线监测装置的应用

王立彬

摘 要：本文主要介绍了提升机制动系统在线监测装置的组成部分及工作原理，总结了安装和使用过程中遇到的问题及解决办法。

关键词：在线监测；制动力矩；液压制动系统；提升机

一、概况

邢东矿副井提升系统主要担负着全矿物料以及人员的提升工作，提升高度819.5米，井筒直径6米。

提升机型号为JKMD2.8×4，配备一套一吨矿车单层双车钢罐道多绳罐笼，一宽一窄，最大提升速度8.53m/s；主电机型号为Z500-2A，电压660V，功率590kW；减速机型号XP1000（2）·Ⅲ，速比10.5；液压站型号E141E，工作压力10MPa。

在副井提升机液压制动系统上安装了提升机液压制动系统在线监测装置，以便实时掌握提升机制动系统工作中的各种运行参数。

二、组成部分及工作原理

根据提升机液压制动系统在线监测装置的工作原理将其分为数据采集部分，信号预处理部分和数据分析处理及主体监测画面部分，其中处于信号处理关键环节的监测系统软件是由基于LabVIEW7 Express软件开发的，它完成整个系统的各种数据的采集及相关的比较计算及状态判断。

传感器信号的采集处理和故障诊断是将单片机和LabVIEW有机结合，直接通过数字量输入模块直接读入单片机中，充分利用单片机的高可靠性以及LabVIEW强大的数据处理能力的特点，由监测软件完成整个系统的各种数据的采集及相关的比较计算及状态判断，使在线监测系统运行更加稳定。技术方案如下图所示：

（一）数据采集部分

数据采集部分主要是将各传感器采集到的压力、位移等信号以电流输出的方式传输到下一环节。数据的采集设备主要包含以下几种类型：

1）油压传感器：主要完成系统油压信息的采集，将压力信息以电流的方式为油压以及回油时间功能的实现提供信号。测量范围0.01～60MPa，输出信号为4～20mA电流。

2）闸间隙传感器、偏摆传感器：采用电涡流式非接触式传感器，其具有高响应、高精度的特点，测量范围0～6mm，精度为±0.01mm，输出信号为4～20mA电流。在安装时应确保传感器探头与被测面的距离在5～9mm之间，两个紧固螺母必须拧紧，探头所带电缆线必须随之转动，以防扭伤。

3）正压力传感器：制动器为有碟簧卡环油缸后置盘式制动器，用正压力传感器替换原有碟簧座，不改变原制动器的结构和性能。

（二）信号预处理部分

信号预处理部分将传感器采集到的信号通过采集卡的模拟量通道融合变换成能够进入计算机进行处理的信号。传感器与前置器配套使用，传感器和前置器不能单独更换，当需要更换其中之一时，另一个也必须更换。

（三）数据分析处理及监测画面

数据分析处理主要由监测软件完成，实现信息分析、处理、故障诊断、显示、存储、查询、报警等。它主要由以下几个大部分组成。

1）系统监测：系统监测为监测软件的主界面，主要显示液压制动系统的工作状态，包括各实时闸间隙，最大闸间隙，制动力，制动力矩，工作油压，制动盘偏摆，报警信息以及系统复位功能按钮。

2）报警查询：可根据需要查询特定时间段的报警信息。

3）实时曲线：能够显示系统油压以及各个工作闸闸间隙的实时曲线，可通过曲线观察其变化趋势。

4）系统调试：系统调试包含了系统报警极限值的设定，系统计算参数设定，闸间隙传感器初始值以及开合闸次数等信息。系统调试中各参数严禁随意更改，否则可能导致不必要的报警影响提升。当更换新的闸间隙传感器时，应观察闸间隙传感器的初始位置，确保初始间隙在5～9mm之间。

5）退出运行：系统退出功能按钮，当需要退出时输入初始设置密码完成退出。

三、实现功能

1）实现监测安全制动中回油时间的功能。回油时间板利用油压传感器采集到的油压信息，统计计算出各状态下回油时间。油压传感器误差≤1%，回油时间计时板误差≤1%。

2）实现制动正压力的监测。在每个制动闸上用正压力传感器替换原有碟簧座，利用正压力进行各组碟簧的渐近疲劳及断裂、制动闸油缸卡阻等故障的诊断，当制动正压力值开闸合闸相等或小于额定值的70%时能够实现语音报警且闭锁提升机，并能够通过继电器点输出到主控系统，传感器误差≤1%。

3）实现制动力矩的监测。利用后台软件计算出四对闸同时作用到制动盘上的总制动力矩，当总制动力矩小于3倍最大静负荷力矩时能够发出预警，并能够通过继电器点输出。

4）实现制动盘偏摆的监测。在闸腿上安装滚筒偏摆传感器，监测滚筒偏摆量，当偏摆值大于设定值时能语音报警且闭锁提升机，并能够通过继电器点输出位移传感器误差≤2%。

5）实现闸间隙监测，能够在系统上显示各闸的实时闸间隙以及本次提升的最大闸间隙、总开合闸次数。当闸间隙大于系统设定值时，实现报警或闭锁提升机，并能够通过继电器点输出。闸间隙传感器误差≤2%。

6）立体动画形式的监测画面，能够客观形象的显示制动闸的动作情况，显示自动系统的各项技术参数，可通过画面查看系统的实时数据以及油压、闸间隙实时曲线，能够查询报警历史记录，且能够在监测软件内修改相关报警数据。出现故障后语音报警或闭锁提升机。

四、应用过程中出现问题及解决办法

1）制动器出现的各种工作数据只记录开闸后8秒之内的最大值，经过对监测软件的修改，实现了对提升机运行全程的监测，数值实时更新。2）通过长期使用发现各种压力传感器存在无法回零的问题，与厂家沟通完善了软件中正压力传感器和油压传感器零位校准的问题，各种压力可以在软件中进行调零。3）制动器开闸瞬间闸间隙值与制动盘偏摆值偏大，经观察发现是由于传感器安装支架较长，开闸瞬间由于闸座震动并经过传感器支架放大，造成了监测值失真。改造后缩短了支架的长度，使监测值更加准确。

五、总结

提升机制动系统在线监测装置在邢东矿副井安装、调试完成后，能够达到对提升机制动系统监测的目的。当监测到制动系统工作值超过系统设定报警值时，能够准确的通过数值、文字提示、语音报警等方式发出示警，为提升机的安全、可靠运行提供有力保障。

参考文献：

[1] 刘伟.矿井提升机制动闸在线监测系统的应用[J].中州煤炭，2012（05）：73-74.