提升机闸瓦在线监测系统的应用
林南仓矿提升机闸瓦保护系统研究与应用
林南仓矿提升机闸瓦保护系统的研究与应用摘要：本文就提升机闸瓦系统与工业单片机控制技术相结合，实施提升机的闸瓦综合保护系统进行了研究，介绍了提升机闸瓦综合保护系统故障信息的实时采集和故障报警等功能。
关键词：提升机；故障实时采集；综合保护目前林南仓矿提升机闸瓦系统均为独立的机械系统，无法实现与工业上位机监测与检测系统的通讯连接，每组闸瓦都是孤立地存在着的，并且故障检测仅限于现场就地检测。
由于现场监测往往受系统维护人员技术力量及现场条件的限制，一些故障很难及时查找并处理，严重影响设备运行。
目前计算机网络的发展为煤矿信息化提供了一个前所未有的广阔的平台，使矿井提升机连入网络成为可能。
为此，将闸瓦监测技术与通信技术相结合，实施提升机闸瓦综合保护系统的远程监测、故障诊断和远程服务，进行异地运行信息的采集和故障查询诊断，将极大地提高煤矿提升机自动化水平，并且大大减少提升机故障时间，提高生产效率，产生巨大的经济效益。
一、结构与工作原理系统采用研华工控机、西门子plc、avr系列的工业单片机进行综合控制，采用17寸液晶显示器进行实时显示，在普通提升机后备保护装置功能（过卷保护、等速段超速，减速段过速、断轴保护、2m/s限速等）的基础上，设置了闸瓦位移、闸瓦磨损量、制动压力、空行程时间、闸盘偏摆及历史记录、故障存储等多项功能。
其结构如图：位移传感器的固定测量端固定于刹车装置的支架上，活动测量端固定于刹车装置的闸瓦衬板上。
当该衬板退靠于刹车装置的筒体时，应作为位移传感器的零点。
当油缸泄泻液压油，则碟形弹簧的弹力将衬板与闸瓦推向闸盘而远离筒体时，位移传感器将检测到闸瓦的位移量，传感器就有输出。
当闸瓦压到闸盘时，传感器的输出就是额定位移量。
制动压力测量采用轮幅式电阻应变传感器。
油缸进入液压油，压缩碟形弹簧，使闸瓦脱离闸盘时的油缸产生的压力。
这一压力应保证闸瓦的衬板退回到筒体基准面。
该压力太小，则不足以令闸瓦迅速有效地脱离闸盘，并保证闸瓦的衬板退回到筒体基准面。
提升机在线监测系统的应用
定 “ 盘式 制 动 闸 的闸 瓦与 制动 盘之 间 的间 隙应 不 大
温度 、 滚筒轴承温度 、 液压站工作压力 与温度 、 转动
部件 振动 等工 况参 数 反 映 了提 升机 的运 行 质 量 ， 将 这些 参数 采 集 、 析 处 理 和 直 观 显 示 ， 行 实 时 监 分 进
测 ， 提 升机 安全运 行 具 有 重 要 意 义 。２ ０ 对 ０ ５年 梁 家
（ ）闸瓦磨损保护 １
维普资讯
・
８ ８・
煤
矿
机 电
２０ ０７年第 ３期
警， 提醒维修人员及时进行调整 ， 以保证传动装置正 常工 作 。
煤矿 与龙 口市 卓 尔 电 子 科 技 公 司 合 作 研 制 开 发 了 Ｔ Ｊ２ Ｓ．Ｆ型 提 升 机 在 线 监 测 系 统 ， 统 运 行 准 确 可 系 靠， 有效 保 证 了提升 机 的安 全稳 定运 行 。
２ 系统 原 理
供 了有力保障。 （ ）电流 、 ２ 电压 、 油压力 和 温度 检测
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ： ｈ ｉｔ ｎｉｅ ｍｏ ｉ ｒｎ ｏｓ；ｏ ｌ ｎｔ ｉｇ ｎ ｏ
１ 概述
一
提升机制动 闸瓦间隙是保证提升机安全运行 的 个重要指标。根据 《 煤矿安全 规程》 ４ １条规 第 ３
提 升机运 行 时 的 电流 、 电压 、 动 器 油 压 、 制 电机
字式 传感 器 和变 送 器 ， 提 升 机运 行 电 流 、 对 电压 、 制 动 器油 压 、 电机 温度 、 电机轴 承 温度 、 轮轴 承 温度 、 天
液 压站温 度 、 承径 向振 动 、 瓦与制 动 盘之 间的 间 轴 闸 隙值 进行 实 时采 集 ， 数 据 采 集 模 块 将 各 传 感 器 的 经 数据 处理 后送 到 上 位 机 ， 后 经 监 控 软 件 分 析 比较 然
提升机闸瓦在线监测系统的应用
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５—２ ７ ９ ８ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ７ ． ０ ３ ２
提 升 机 闸 瓦在 线 监 测 系统 的应 用
张 磊
（ 潞安环 能股份公 司 王庄煤矿 ， 山西 长 治 ０ ４ ６ ０ ３ １ ） 摘 要： 矿 井提 升机是煤矿 的重要设备 ， 其 可靠 运行 对煤 矿安全生产起 着很大作用 。制 动系统决定提升机
进 行报警 。当 闸瓦 间隙值 超 过 规 定 值 、 闸 瓦磨 损 过 量、 同组 制 动器 闸瓦 间 隙不 对 称 量超 过 报警 值 时进 行 报警 。数 据处 理系统 包括 ： １ ） 建 立数 据库 ， 存 储历 次 制 动器 制 动 后 的 闸 瓦 间隙值 、 闸 瓦磨 损量 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ４ — １ ８ 作者简介 ： 张 磊（ １ ９ ８ ５一） ， 男， 辽宁喀左 人 ， 助理工程师 ， 从事生产技术工作 。
２ ０ １ ３年 ７月
张 磊 ： 提升机 闸瓦在 线监测系统 的应用
第２ ２卷 第７期
２ ） 对存储数据 进行分析 ， 具 体有 ： ① 将 闸瓦 磨 损与 产煤 量相 关联 ， 形 成 时间对 比 ， 能够 指示 提升 机 的运 行状 况 ； ②能 够 识 别 每 组 闸瓦磨 损 变化 的规 律， 判断闸瓦的质量优劣 ； ③提示工作人员每副制动 器闸瓦 的更换情况 ； ④ 间接反映蝶形弹簧的状态 ， 为 更换蝶形弹簧提供可靠依据。 监 测 系统实 现 了对 闸 瓦 间 隙 的实 时 监 测 ， 为工 作人 员 管理 和维 护 矿 井 提 升 机 制 动 系统 提 供 指 导 ， 大 大方 便 了工作 人 员 的工 作 。 同 时 ， 能 够 为 矿 山 以 后 相关 方 面 的发 展 和革新 提 供有 效 的数据 支持 。
寺河煤矿东副井提升机制动系统的在线监测
提 升机 检修 时需 调整 制动 器 的闸 间隙或 更换蝶
１ 一 被制动的工作机圆盘 ； ２ —渐开线齿轮 ；３ —千斤顶轴线；４ 一顶杆 ５ 一手动连秆机构；６ —千斤顶；７ —地基；８ —地下洞室 ； ９ ～测油压装置 ；ｌ ０ 一单向阀 ；１ １ 一液压泵 ；ｌ ２ 一可调溢流阀
机， 确 保提 升机 的安 全运 行 。
２ 在线监测 系统的信号采集处理部分
在 线监 测 系统 的信号 采集部 分是 将硬 件监 测装 置测得的数据 ， 通过信号传感器输送至主机 ， 通过主 机 的信 号采 集部 分得 到信 号 ， 将 信号 进行 预处 理 、 数 据分 析处 理后 ， 进行 数据 实 时显示 ， 主机设 置在 主控 室， 使 运行 维护 人员 能 够 随 时 掌握 提 升 机 液 压制 动 系统 的各 项参 数变 化 。其 主要 分 为信号 采集 部分 和 信号 预处 理部 分 。
置， 对提升机制动系统进行全面实时监测 ， 确保 了提升机 的安全运行 。 关键词 ： 提 升机 ； 液压制动系统； 在线监测 中图分类号 ： Ｔ Ｄ ５ ３ ４ ． ５ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ２ ７ ９ ８ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ ． ０ ０ ４ ２ — ０ ２
提 升机 的 松 闸 和 回油 进 行 工 作 制 动 、 安全制动等 。
１ ． ２ 闸间隙监 测装 置
安 装 闸间隙传 感 器 监 测 闸 间隙 ， 传 感 器安 装 在
每个 闸瓦上 ， 闸盘 两侧 的一 对 闸 间 隙应 调 整 相等 且 偏 差不 超过 ０ ． １ ｍｍ， 以制 动 盘 为基 准 ， 实 现 对 闸 间 隙 的监 测 。见 图 １ 。
作者简介 ： 王建会 （ １ ９ ６ ８一） ， 男， 山西晋城人 ， 工程师 ， 从事机 电技术工作 。
提升机保护试验标准及方法
提升机保护试验标准及方法5提升容器位置指示保护当位置指示失效时， 能自动断电，且使制动器实施安全制动。
人为断开深度指示器位置传感器信号源，提升机以不大于 0.3M／S 速度运行一段距离后，自动断电，且使制动器实施安全制动1、提升容器位于井上下任意位置。
2、提升机电控系统安全条件具备。
3、试验时提升容器禁止乘人或装载物料1、试验时提升容器禁止乘人或装载物料。
2、安全保护试验前要在井上下设置警戒， 倾斜井巷禁止人员通行。
3、安全保护试验要在提升系统完好，运行正常，确保安全的条件下下进行。
4、安全保护装置试验应专职人员在各自权限范围内进行试验，其他无关人员严禁擅自操作。
5、试验完成后， 将试验结果及时记录。
6、提升机试运行一至两钩无误后，方可正常运行。
1、检修工和司机共同完成。
2、每季度试验一次。
应符合试验标准所有在用提升绞车6闸瓦间隙保护当闸瓦间隙超过规定值时，能报警并闭锁下次开车方法 1 提升机在正常停车位置上空载、静止、安全条件具备的条件下，依次调节每个闸瓦间隙保护开关动作值大于 2MM，同时能闭锁下次开车。
方法 2 将提升机闸间隙在线监测系统中闸间隙设定值重新设定小于实际运行中闸瓦间隙最小值，启动提升机，闸间隙在线监测系统报间隙超限故障，同时闭锁下次绞车运行。
1、提升容器位于井上下任意位置。
2、提升机电控系统安全条件具备。
3、试验时提升容器禁止乘人或装载物料。
1、试验时提升容器禁止乘人或装载物料。
2、安全保护试验前要在井上下设置警戒，倾斜井巷禁止人员通行3、安全保护试验要在提升系统完好，运行正常，确保安全的条件下下进行。
4、安全保护装置试验应专职人员在各自权限范围内进行试验，其他无关人员严禁擅自操作。
5、试验完成后， 将试验结果及时记录。
6、提升机试运行一至两钩无误后，方可正常运行。
1、检修工和司机共同完成。
2、每天试验一次应符合试验标准并能发出声光报警所有在用提升绞车17418312立井罐笼提升井口、井底和各水平的安全门与罐笼位置、摇台或者锁罐装置、阻车器之间的联锁1、井口、井底和中间运输巷的安全门必须与罐位和提升信号联锁:罐笼到位并发出停车信号后安全门才能打开；安全门未关闭，只能发出调平和换层信号，但发不出开车信号；安全门关闭后才能发出开车信号；发出开车信号后，安全门不能打开。
提升机安全性能检测仪在提升系统总变位质量测试中的应用
中图分 类号 ： Ｔ Ｄ ５ ３ ４
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： ｌ ｏ ｏ ６ － ４ ３ １ １ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ８ — ０ ０ ８ ０ — ０ ２
在矿 井提升 系统 中 ， 变位质量是核算 电动机 容量 ห้องสมุดไป่ตู้提 升系统及其变位质量进行检测。 升机 性能测试的一个重要参数 ， 但一 些矿 井由于 各种原 因 在提升机主 电动机、 天轮（ 导 向轮 ） 、 容器、 钢丝绳等技 资料丢 失无法采用常规的计算方法来确定 其变位质量 ， 造 术数据齐全 时，可根据公 式Ｚｍ ＝ （ Ｑ ＋ ２ Ｑ ｚ ＋ ｎ １ ｐ Ｌ ｐ ＋ ｎ ２ ｑ ｌ ￣ ＋ ２ Ｇ ＋ 成无法对提升机进行 电动机容量核算和性 能检 测 ， 但是对 Ｇ ． ＋ Ｇ ） 儋 通过计 算确定提升 系统总 变位质 量。式 中： Ｉ Ｊ ｐ 为 于提升机来说这两个项 目是必须 进行的 ， 针对此情况我公 每根 提 升主绳 实际 全长 ， 单位 Ｉ Ｔ Ｉ ； 单绳 缠绕 式提升 ： Ｌ 口 ＝ Ｈ 。
摘要 ： 通过用 Ｔ Ｃ 一 ３ Ｃ 提升机安全性 能检 测仪对煤矿提升 系统及 其变位质量 的检 测， 将 变位质 量的计算方法 、 测量方法 、 产生误 差 的原 因及提 高测量精度 的措施进行 了简单介 绍、 分析和探讨 。
提升机闸瓦间隙监控系统
提升机闸瓦间隙监控系统技术要求
一、主要用途
用于矿井提升机闸瓦和制动盘之间的距离检测及控制、制动油压、贴闸压力、空动时间、卷筒偏摆的检测控制。
二、工作条件
井上井下周围无瓦斯及煤尘爆炸等危险场所。
环境温度 -20℃～40℃
大气压力 80～106KPa
供电电压 110V～260V 50Hz
环境湿度＜90％无凝结
防爆标志 KY
三、主要性能
闸瓦间隙检测范围：0.01mm～10.00mm
一级制动油压检测范围：0.01MPa～10.00MPa
二级制动油压检测范围：0.01MPa～10.00MPa
显示提升机的提升速度、行程、运行状态、提升勾数等
显示提升机的提升方向
贴闸压力监测功能
空动时间监测功能（精度0.001秒)
卷筒偏摆度监测功能(精度0.01mm)
工业以太网联网功能（选配）
中文语言报警
提升机闸瓦间隙保护装置由主机、特制传感器组成
当某一路闸瓦间隙超过《煤矿安全规程》限定的范围时，该路的报警指示灯亮，继电器动作并被记忆，各闸瓦的保护值和显示的值可根据需要随意调整。
提升机闸瓦综合系统的安装实施技术
３安 装 实 施 技 术
本煤矿三 水平副井井筒 中 ６ ５ ． ｍ，提升容器 ２ ｔ为罐笼 。每个罐 笼
四 根 稳 绳 ， 两 根 制 动 钢 丝 绳 ， 制 动 钢 丝 绳 上 部 固 定 在 天 轮 台 的 钢 梁
把 整定值设为 ６ ｋ ｍ，位移整定值设 定为 ２ ｍ。显示器右 侧有实时报 ＯＮ ｍ
３４ 捕 器传 感 器 的 安 装 ．抓
传感 器安装在天轮 台 ，制动钢 丝绳 固定在 天轮台 的钢梁 上 ，回头 打 ７副卡子 ，在 卡子 的下方 ，将 ２个传 感器卡 在制动绳上 ，２个传感 器相距 ０ ３ ． ｍ，固定 １根 ｌ ｍｌ的传动杆件 ，数据线接 入集线盒 内， ０ｉ ｌ 当罐笼运 行过程 中发生抓 捕器动作 ，制 动绳震动拉 直 ，２个传感 器发 生位 移 变动 ，获取 数 据传 送 到工 控机 ，及 时提 醒 绞车 司机 。
与 实物 一致 ，可 以清 晰的看 到每 一副 闸盘 的制动力矩和位 移值 。由于 实际生产 中，每 副闸的制动 力矩 都有少 量的偏差 ，要 根据 实 际情况 确 定 平均 数做 整 定值 。每副 闸的 制动 力矩 不能 小于整 定 值，根据 《 煤 矿 安全规程》４ ２条规 定：提升机所产 生的力矩与 实际提升最大静 荷 ３
３３电控 箱 输 出信 号 继 电器 安 装 －
在提 升机 的安全 回路加一个继 电器， 当提升机 的闸间隙偏 大和制 动力 矩小 于设 定值 ，在软 件联 机参 与保 护 的情况 下 ，通过 继电器 动
作 。
１ ． 护 装 置 的 工 作 原 理 ３保
保护装置采用工业级采集模块进行闸瓦在线位 移及压力 的数据采集 及 处理 ，得 到的数 据传 入工 控机 ，工控 机将 所有 数据 集 中处理 ，并 由显示 器 显示 ， 故障 时信 号 输入 提升 机 ，进 入安 全 回路 。
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提升机闸瓦在线监测系统的应用
山西新富升自动化工程有限公司张清正
摘要
本文主要介绍了实时监测提升机闸瓦间隙、闸盘温度、闸盘偏摆、弹簧压力等数据的原理及特点，其性能可靠、画面直观、检测精确高等优点，克服了传统人工检测的弊端，更好的实现《煤矿安全规程》的相关规定要求。
关键词：闸瓦数据、在线实时监测；
一、引言
提升机是煤矿安全生产的重要设备之一，其中闸间隙是衡量制动系统能否安全、可靠工作的关键参数，决定提升机的制动性能。
《煤矿安全规程》中做了明确的规定：“盘式制动闸的闸瓦与制动盘之前的间隙应不大于2mm”。
而间接影响闸间隙的有闸盘温度、闸盘偏摆、碟形弹簧的疲劳程度等因素。
目前，国内大部分矿山采用传统的手工测量方法，对其主要参数不能及时地获取或监测到的数据精度低，很难对设备状况做到准确把握，这势必为生产安全留下隐患。
提升机闸瓦在线监测系统可以实时监测每副闸瓦间隙、闸盘的温度、闸盘偏摆、蝶形弹簧压力数据，维护人员只需查看监控画面各传感器实时显示值便可以判断设备状态，当系统局部发生异常情况时，监控系统能够及时报警提示，这很大程度上避免了异常情况的进一步扩大，保障了设备的运行安全。
二、系统原理结构、性能及特点
2.1、系统原理结构
系统由信号采集部分、信号处理部分、数据分析处理部分三部分构成，如下图所示。
2.2、性能及特点
2.2.1、信号采集部分主要由高精度非接触闸间隙传感器、闸盘偏摆传感器、闸盘红外温度传感器和蝶簧压力传感器组成，通过传感器将采集的数据转换为0-20mA/4-20mA模拟量信号与信号处理部分的模拟量测量模块连接。
①、非接触式闸盘偏摆、闸间隙传感器技术规范：
额定检测距离Sn：1-7mm ；标准检测体：铁；
工作电压U：15-30VDC；空载电流：≤10mA；
重复精度：≤2%；响应频率：200Hz；
电流输出：0-20mA；负载电阻：≤500Ω；
温度范围：-10-70℃；温度误差：±5%；
线性误差：±3%；防护等级：IP67；
感应面材料：耐热ABS；
附实物图片：
②、闸盘红外温度传感器技术规范：
测温范围：0-300℃；环境温度：-10-70℃；
储存温度：-20-100℃；响应时间:300ms；
距离系数：8:1；电源： 24VDC；
信号输出：标准4-20mA；尺寸：M18mm×96mm(L)
附实物图片：
③、蝶簧压力传感器技术规范：
额定载荷: 2.5t/4t/5t /10t；输出信号: 4—20mA；非线性: ≤0.1 %F.S；滞后误差:≤0.1%F.S；
重复性误差:≤0.1%F.S；零点输出:≤0.05%F.S；
工作电压: 24VDC；使用温度范围:-30—+60℃；
绝缘电阻:大于2000 MΩ；安全过载:150%；
附实物图片：
2.2.2、信号处理部分主要由山东力创科技有限公司EDA90系列模拟量测量模块和继电器模块组成，将采集的数据通过模块RS-485接口将模拟量0-20mA/4-20mA与数据分析处理部分的工控机及组态软件进行通讯，减少了现场的连接电缆。
模拟量测量模块功能特点：
①、输入信号：电流0-20mA或4～20mA及0～10V电压；
处理：16位A/D采样；采样速率: 3000次采样/S。
输出真有效值；
测量周期：每通道0.1秒，12通道循环测量；
过载能力：1.2倍量程可正确测量；过载 3倍量程输入1s不损坏；
隔离：信号输入与通讯接口输出之间隔离，隔离电压1000V DC；A/T、B/R、VCC、GND为输出端，与GND端共地；12路信号输入共地端为AGND端子；电流通道：输入阻抗 110Ω；电压通道：输入阻抗 > 100KΩ。
②、通讯输出：接口：RS-485接口，二线制，±15KV ESD保护；或RS-232接口，±2KV ESD保护；
协议：MODBUS-RTU、ASCII码、十六进制LC-02协议3种；
速率：1200、2400、4800、9600、19200 Bps ,可软件设定；
模块地址：00～FFH可软件设定。
③、测量精度：电流、电压：0.2级或更高。
④、模块电源：+ 8～30V DC；功耗：典型电流消耗为15 mA。
⑤、工作环境：工作温度：-20℃～+70℃；相对湿度：5%～95%不结露；继电器模块功能特点：
①、开关量输入/开关量输出：采用无源空触点输入或逻辑电平0：0～
+0.5V或短接，逻辑电平1：+3V～+30V或开路，输入信号与电源地隔离，隔离电压1000VDC；继电器输出，常开2触点及常开常闭3触点。
输出触点容量为8A 125VAC（5A 250VAC 5A 30VDC）；
③、通讯接口：接口：RS-485接口,二线制 , ±15KV ESD保护；
协议：双协议，ACSII码格式与LC-02十六进制格式；
速率：1200、2400、4800、9600、19200 Bps可软件设定；
模块地址：00～FF可软件设定。
④、模块电源: +8～30V DC *最大功耗：＜1.5W，典型功耗＜0.3W。
⑤、工作环境：工作温度：-20℃～+70℃；相对湿度：5%～95%不结露；附实物图片：
2.2.3、数据分析处理部分由嵌入式研华工控机和17寸触摸显示器及
MGCS6.2开发版组态软件组成，将所有的模拟量信号通过RS-485接口与工控机进行通讯，使用组态软件内部进行数据分析、运算处理、软件编程，最后通过显示器直观显示每副闸瓦间隙、闸盘温度、闸盘偏摆、弹簧压力等实时数据、曲线及故障报警，同时具有数据记录、故障报警记录及打印功能。
附组态软件画面：
三、结语
随着计算机及现代通讯技术的发展，提升机控制技术也将步入一个新的时代。
本系统采用了高精度非接触位移传感器和应变式压力传感器对提升机的闸瓦间隙、压力及相关数据进行采集，通过模块RS-485接口与工控
机和MCGS组态软件连接，将数据集中分析、运算处理，软件编程，使用液晶显示器进行实时显示，实现了闸间隙的自动控制，保证了提升机的运行的安全性、可靠性。
参考文献
1、《煤矿安全规程》。
2、《计算机控制技术》清华大学出版社。
3、《传感器原理与应用》北京理工大学出版社。
4、《模块说明书》山东力创科技有限公司。