液压支架中的压力变送器检测研究

吴艳

摘要：液压管路中压力变送器属于重要的压力检测设备，在进行检测时得出的检测结果直接可以影响到液压支架的操作与支架本身的检测结果，因此对于煤矿等行业应用液压支架过程中，压力变送器起到了相对重要的作用。本文研究对象为目前煤矿等行业应用的低功耗、具备一定储存能力的压力变送器，研究其在工作中的检测流程与优化改进。

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.

關键词：检测流程;红外通信;压力变送器

Key words： inspection process;infrared communication;pressure transmitter

中图分类号：TQ172.1+6                                  文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）27-0214-02

0  引言

在目前的煤炭业等能源行业不断发展过程中，出现了较多的安全问题与环境污染问题，所以对于煤炭采集行业的安全操作显得尤为重要，它不仅影响到了具体操作的工人生命安全，也对行业产能产生较大的影响。所以目前我国的煤炭中都进行了液压支架的安装，进行对于井下操作的矿压检验，解决煤炭业中存在的安全问题，并以此为基础进行自动化采矿。而压力变送器属于液压支架中进行压力变送的仪器，其检测结果与液压支架的数据有之间影响关系，它也是液压支架内与被测矿井直接接触的仪器，对于液压支架的操作精度与检测精度起着至关重要的作用，本文研究对象为目前煤矿等行业应用的低功耗、具备一定储存能力的压力变送器，研究其在工作中的检测流程与优化改进。

1  目前我国压力变送器发展概况

目前，我国压力变送器有四种发展情况：首先就是海外企业在我国进行投资独资建厂，设立研究公司，进行对于压力变送器的改进、研发、销售与生产。其次就是海外企业与国内企业进行合资建厂，成立合资公司，共通进行对于压力变送器产品的生产销售与研发。还有就是国内企业进行对于压力变送器的自主研发，并进行国内销售网点的生产销售与研发。最后还有一类属于国内的缺乏研发能力的小企业，进行对于其他厂商的压力变送器零件的组装，购买传感器与其他相关零部件，进行组装销售。我国目前这四类压力变送器发展状况中的产品定位相对一致，前两种压力变送器主打中高端产品，后两种压力变送器主打中低端产品。目前我国压力变送器生产质量相对而言合资企业产品质量较好，但是其产品的调理芯片、传感器等相对核心的技术术语晦涩难懂，并且在组装与整体上与国外优质压力变送器存在一定的差距。

现在国内市场的压力变送器有两种输出类型，即模拟量输出与总线型输出两类，两种类型都是进行外部供电，供电为12VDC---36VDC，模拟量类型输出标准电压或是标准电流信号，例如0---5VDC等，总线型的输出信号为CAN、Hart等信号。

2  压力变送器通信接口分析

2.1 硬件分析

本文研究的低功耗、具有一定存储能力的压力变送器是通过PC机与串口进行信号通信的，与PC机进行配套的程序可以进行对于产品参数的修改与最终设置，并可以进行对于以储存的数据进行移植，读取到PC机上，并进行组织分析。对于电路设计硬件串口来说，一般选择MAX3222，其拥有专有的低压差发送器输出级，可以进行对于双电荷泵的使用，在3V到5.5V之间的电源电压中进行正常工作，实现其RS-232的树形。整体仪器需要四个小电容，即0.1uF外部电容小尺寸电荷泵。并且MAX3222存在关断模式，能够相对长的增加其自身的使用寿命与电池寿命。在关断的模式进行下，压力变送器的接收器保持自身的工作状态，并且能够进行对于外部设备存在检测，例如解调器的检测，仅仅需要消耗极少电流。

2.2 通信实现

在PC机与压力变送器进行通信过程中，数据通过数据位、功能码与校验码组成，一般来说，功能码存在一个字节的长度，数据位存在两个字节的长度，效验码存在两个字节的长度面整体数据存在五个字节，同时返回数据长度不定长。

在PC机进行命令发送，进行对于从机数据的接受工作，并进行对于相关参数的设置改变，一般采取以下几个原则：①进行自动重传，数据发送后，等待信息的接收端确认，等待时间不进行信息发送，等到接收端超过200ms无任何反应或是反馈信息属于错误数据，进行重新发送，如果超过十次发送都是失败结果，则进行用户提示，提示连接失败，让压力变送器的使用者进行方位调整与距离改变。②数据在同一组时，其间隔有限制，不能超过3.5个长度字符。③波特率有自身的组织范围，即9.6-115.2K，进行对于CRC16的算法校验，不进行奇偶校验。④进行半双工的通信模式选择。⑤在进行通信之前，进行对于从机的选择，不进行对于未选择的从机通信，由此减少通信所需要的信息量，在进行从机选择后，不进行在通信数据中添加地址码。

3  压力变送器功能测试分析

3.1 基本功能测试

对于压力变送器的功能测试，主要时进行对于人机功能交互、产品模式转换、数据采集、通信能力的检测，主要检测包含以下几个内容：①进行对于压力变送器的休眠产品与激活产品检测，进行对于压力变送器的按键使用与强光唤醒，进行对于压力的测量与数据显示，在按键放下后或是光线变得暗淡后，产品进入自动休眠状态，使用步骤如下：1）按下开关按钮，压力变送器被激活，产品的液晶屏幕上显示压力数据。2）用光线较强的手电筒进行对于液晶显示屏的窗口感光照射，使得产品得以激活，并在液晶显示屏上显示压力数据。3）再次进行对于按钮的按动，关闭产品。其次就是进行对于压力变送器的休眠测试：②进行对于压力变送器的休眠定时测试，进行检测当操作员不进行对于压力变送器操作时，产品的自动休眠状况与持续时间。③进行对于通信能力测试，进行测试压力变送器与PC机的通信情况，操作如下：1）进行对于手操器的启动。2）按下手操器的开始按钮，进入选择菜单模式，进行对于功能的以此检查。3）压力变送器打开开关，并将其对准手操器的头部，始终保持30cm以内的距离。4）进行对于压力变送器的地址设置、壓力报警设置、周期设置、参数设置，观察液晶显示品，提示显示后结束操作。5）进行对于参数的读取，并进行对于压力变送器参数读取，观察读取后的数据与自身开始前所进行设置的数据差距，是否在数值上保持一致。④通信测试采集：进行对于压力变送器工作长时间后，其采取数据精度测试，观察是否会出现较大的精度错误，或是数据丢失情况。操作如下：1）按下压力变送器的开始按钮，进行对于压力变送器的开始，不进行压力变送器的压力施加，让压力变送器保持自身的0数据。2）进行对于手操器的启动。3）进行手操器的操作，进入选择菜单，并进行参数的设置与周期采集改变，将其周期采集改为一分钟。4）进行对于压力变送器与手操器的关闭，让自身数据采集30天。5）读取压力变送器的采集数据。6）进行调试串口助手，下达接受数据的命令，进行对于压力变送器的数据采集提取，进行对于数据的检查，观察数据精度是否保持在0.3MPa之内。

3.2 可靠性分析

对于压力变送器的可靠性分析中，包含了较多的内容，即震动测试、运输震动模拟、疲劳冲击实验、漂移测试以及跌落测试等等。可靠性分析主要是进行对于工作实况的模拟，而振动测试、疲劳冲击测试以及跌落试验属于破坏性的测试。首先要进行的就是湿热影响测试，即将压力变送器的周围温度湿度进行改变，将恒温箱的温度进行调整，调整到40℃，湿度改变为95%RH，对于测试压力变送器进行恒温恒湿处理，在处理24小时之后，进行对于压力变送器常温调整，并进行测试，观察数据与正常属于误差。其次进行疲劳冲击测试，将压力变送器放在压力疲劳机器测试中，进行60MPa的压力撞击，测试10万次撞击，在进行撞击完成后，进行对于压力变送器的电气性能分析，如果出现了失效等现象，终止实验，如果能够正常显示数据，则进行显示数据与正常数据对比，分析其误差。再有就是进行跌落测试，跌落测试即将压力变送器装入包装盒子中，进行从1米、2米、3米三个高度进行盒子跌落，并且每个高度进行正反两个面的跌落测试，跌落测试后进行对于数据采集，分析其数据与正常数据差距。最后就是模拟运输震动，即将压力变送器装入到模拟运输的汽车内，汽车速度设置多个参考速度，并在进行测试后，将压力变送器调转90°后，再次进行测试对照，最后将两组数据与正常数据进行对比分析，研究其存在的误差。

4  压力变送器的机械结构分析

由于压力变送器的工作主要是在井下工作，所以对于压力变送器的整体材料有一定的要求，以免发生静电、电火花等现象发生，其次要保持压力变送器拥有较高的外壳坚硬度，以免发生腐蚀等化学反应。井下相对而言气体复杂，存在较大的酸性，所以要以防酸性可溶于水气体在进入水后，产生酸性液体，溶解压力变送器的现象发生，降低井下工作风险。除了压力变送器自身的外壳需要材料保证之外，压力变送器的产品结构件也需要保持强度，井下工作较为拥挤，所以在工人进行工作时，会出现暴力拆卸的现象发生，并可能出现压力变送器在各个工人手中被扔来扔去发生较大碰撞，还会出现铁锤等工具对于压力变送器的伤害，因此压力变送器的传感器接口、外壳等部位的硬度需要较高的标准。基于这些需求，压力变送器的外壳选择了17-4PH进口材料基底，并选择了碳钢作为压力变送器的外壳设置。在我国DN10属于通用接口，所以对于压力变送器尺寸来说，需要保持相对密封性，容易进行拆装与组合，选择DN10进行工头设计，并将它和井下的引压管进行结合。压力变送器需要一个显示屏窗口、一个LED提醒器窗口、一个按钮以及一个感光的窗口。在进行对于压力变送器的设计过程中，其外观整体需要防护，即选择IP65的防护等级，由于井下空间相对较小，所以压力变送器尽可能做小。由于我国井下工作相对而言自动化程度较低，所以不存在外部相对长时间可持续的电源，因此压力变送器需要自身的内置电源，又因为井下工作环境相对而言比较危险，所以压力变送器自身的电池更换必须要在拿到井上之后，进行完全压力变送器拆卸后，才可以进行电池更换。

5  结论

本文从我国压力变送器发展现况入手，从而进行对于压力变送器接口分析，功能测试与机械结构分析，从多个角度研究液压支架中的压力变送器检测流程，希望能够对于我国压力变送器检测行业发展提供一定的理论参考价值。

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