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制動(dòng)系統管理平臺在礦井提升機改造項目的應用
發(fā)布時(shí)間：
2024-05-22
來(lái)源：
制動(dòng)系統管理平臺在礦井提升機改造項目的應用
制動(dòng)系統管理平臺在礦井提升機改造項目的應用
原創(chuàng ) 陳華新， 劉賀偉 礦山機械雜志 2024-05-13 16:53 河南
導讀
依托某礦提升機制動(dòng)系統改造項目，從液壓站、控制柜、制動(dòng)裝置及提升機運行狀態(tài)整體考慮，綜合上位機、閘檢測、液壓站等平臺硬件，開(kāi)發(fā)了制動(dòng)系統管理平臺，實(shí)現了基于監測數據的故障診斷與報警、參數修改和數據查詢(xún)等功能，并進(jìn)行了工程應用，驗證了制動(dòng)系統管理平臺的有效性和可行性。
在豎井礦山生產(chǎn)過(guò)程中，提升系統擔負設備、礦物、人員和物資運送任務(wù)，是連接井下與井上的關(guān)鍵通道。目前，國內煤礦礦井所使用的提升系統中，有相當一部分屬于使用 10～30 a 甚至更久的老舊設備。隨著(zhù)礦山安全、高效開(kāi)采要求的提高，以及智能化礦山建設的推進(jìn)，提升機及制動(dòng)裝置的改造在各煤礦企業(yè)陸續推進(jìn)，系統故障診斷和智能管理應用是降低停機率、消除安全隱患、提高生產(chǎn)效率的主要手段。
依托平煤集團天安煤業(yè)某礦提升機制動(dòng)系統改造項目，筆者開(kāi)發(fā)了制動(dòng)系統管理平臺，并進(jìn)行了工程應用。
1 項目介紹
平煤集團某礦使用 20 世紀 80 年代進(jìn)口的德國GHH 成套提升機，設備類(lèi)型為塔式 4×4 直聯(lián)摩擦式提升機，包括主機、電控系統和液壓制動(dòng)系統。該提升機是主要的生產(chǎn)設備，每天工作超過(guò) 20 h，擔負煤炭提升任務(wù)，工作負荷繁重。由于使用年限已久，制動(dòng)系統可靠性下降，故障多發(fā)；制動(dòng)裝置及液壓站基本沒(méi)有檢測元件，設備運行檢查和維護全靠人員現場(chǎng)目視點(diǎn)檢，不易排查發(fā)現隱患；設備運行健康狀態(tài)未知，日常運行多出現偶發(fā)故障。以上情況給煤礦企業(yè)設備檢修與維護造成較大的壓力，影響企業(yè)生產(chǎn)效率，并構成安全隱患。提升機主要參數如表1 所列。
2 設備改造及平臺建設方案
制動(dòng)系統改造包括液壓站、制動(dòng)裝置、控制柜、閘監測裝置、相關(guān)監測和傳感接口裝置等。
2.1 液壓站
將原液壓站改造為具備故障自診斷功能的冗余回路恒減速液壓站。新液壓站配置系統壓力、溫度、液位及油液污染度監測傳感元件，可實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控液壓系統運行狀態(tài)；具備閥芯監控等關(guān)鍵液壓元件動(dòng)作監視功能，通過(guò)邏輯判斷，診斷和評估液壓系統故障；具備蓄能器油壓、氣壓監測及自動(dòng)充壓保護功能，確保滿(mǎn)足系統安全制動(dòng)過(guò)程中油壓調節的需求。
2.2 制動(dòng)裝置
將原制動(dòng)器改造為新型盤(pán)式制動(dòng)器，如圖1 所示。新制動(dòng)器動(dòng)作靈活，滯環(huán)小，響應快，線(xiàn)性度高，適應恒減速電液制動(dòng)過(guò)程中高頻度、高精度的控制要求；同時(shí)，采用新型閘瓦和碟簧，進(jìn)一步提高了制動(dòng)力矩安全系數。
2.3 閘監測裝置
每組制動(dòng)裝置加裝一個(gè)閘監測箱，箱內配置通信模塊，將監測信號傳輸給上位一體機內的主站。每組制動(dòng)器安裝一套傳感器，完成相關(guān)變量(油壓、閘間隙、閘盤(pán)溫度、制動(dòng)盤(pán)偏擺)的采集。監測箱內的模擬量模塊及通信模塊接收和傳遞信號，并將上述變量信號發(fā)送至上位一體機和管理平臺。
2.4 測速機編碼裝置
為監測提升機運行狀態(tài)，并為制動(dòng)系統執行程序提供工況依據，新增測速編碼一體機來(lái)監測提升機運行速度、位置，以便程序判斷是否執行安全制動(dòng)及執行何種級別的安全制動(dòng)。為保證測速信號穩定，制動(dòng)盤(pán)內圓現場(chǎng)車(chē)削加工，測速機及編碼器均采用雙路冗余設計，以確保其可靠性。
2.5 制動(dòng)系統管理平臺及其控制柜
新增制動(dòng)系統管理平臺及其主控柜一套?？刂乒癜?/font> PLC、模擬量和數字量輸入輸出模塊、電源系統、隔離模塊、液壓站控制模塊、閘監測控制模塊、觸摸屏等組件。
3 軟件設計
系統管理平臺主要功能包括性能評估、故障監測、安全測試、制動(dòng)試驗、參數設置、記錄查詢(xún)等。
(1)故障監測及報警 觸摸屏顯示各種動(dòng)態(tài)監測數值，包括閘盤(pán)溫度、間隙、偏擺、制動(dòng)油壓、液壓站油壓、油溫、液位及油泵電流、油液污染度，以及上述參數異常時(shí)發(fā)出的應急處置信號。
(2)參數設置 依托人機交互界面，在觸摸屏上實(shí)現對系統相關(guān)參數的設置和修改，如閘間隙限定值、偏擺最大值、開(kāi)合閘油壓、加熱及冷卻系統開(kāi)啟條件限值、液位、油液污染度的報警值，以及其他系統參數。
(3)性能衰減評估 完成制動(dòng)裝置、制動(dòng)盤(pán)、液壓站以及各關(guān)鍵元器件性能衰減程度的評估，以柱狀圖形式顯示相關(guān)性能指標，設置對應的故障報警指示燈。
(4)安全測試試驗模塊 完成制動(dòng)裝置測試試驗性能衰減分析，以曲線(xiàn)圖形式顯示狀態(tài)性能，以及是否達到性能衰減限定值，并進(jìn)行相關(guān)評估診斷。
(5)數據記錄查詢(xún) 完成制動(dòng)裝置、制動(dòng)盤(pán)、液壓站、提升機關(guān)鍵運行參數的存儲記錄和查看。
4 管理平臺測試與應用
4.1 制動(dòng)系統管理平臺
提升機制動(dòng)系統管理平臺的主界面如圖3 所示，主要設置提升機運行狀態(tài)、液壓站、制動(dòng)裝置、電源、系統故障與報警、運行趨勢等單元模塊。主頁(yè)顯示提升機運行狀態(tài)和制動(dòng)系統運行參數等關(guān)鍵信息，其他各子系統的性能指標，以及制動(dòng)裝置監測參數、故障報警指示等，可通過(guò)觸摸對應圖標切換至相應模塊的顯示窗口。
4.2 制動(dòng)裝置監測
智能監控系統主畫(huà)面如圖4 所示。在該界面，可以查看每個(gè)制動(dòng)單元(間隙傳感器、溫度傳感器、偏擺傳感器)對應的監控數值及其運行趨勢圖，分析性能指標及健康狀態(tài)，提醒維護人員執行加強設備監護、調整制動(dòng)器間隙、更換碟簧或密封等操作。
4.3 監測控制模塊
該模塊顯示提升機制動(dòng)裝置主要的監測參數及故障報警，包括閘瓦間隙、閘盤(pán)偏擺、液壓站油壓等。故障報警指示燈全部為綠色，說(shuō)明各主要監測參數均在正常范圍內，制動(dòng)裝置運行正常；指示燈變?yōu)榧t色，說(shuō)明數據異常，提示應檢修、調整或更換相關(guān)部件。
4.4 安全測試與恒減速制動(dòng)試驗
為確保制動(dòng)系統始終處于良好工作狀態(tài)，安全制動(dòng)功能完備，需定期對提升機制動(dòng)系統進(jìn)行試驗，測試系統安全。
恒減速制動(dòng)試驗(見(jiàn)圖 5)可以測試系統恒減速制動(dòng)功能是否正常、制動(dòng)減速時(shí)間、速度偏差等，并可根據測試數據評測蓄能器、比例閥、測速裝置及控制板性能；同時(shí)計算減速度，并將其與防滑驗算對比，評判系統緊急制動(dòng)時(shí)是否會(huì )滑繩，為調整提升系統運行參數提供依據。
安全測試顯示制動(dòng)裝置在健康狀態(tài)下和測試試驗時(shí)的曲線(xiàn)以及性能衰減評估結果，如圖6 所示。
制動(dòng)裝置性能得分為 0.95，接近于1，性能評估結果指示為綠色，制動(dòng)裝置工作性能在正常范圍內，暫不需要進(jìn)行故障診斷。
5 結語(yǔ)
提升機制動(dòng)系統管理平臺集成流量制動(dòng)裝置、制動(dòng)盤(pán)、液壓站、提升機運行狀態(tài)監測和自身健康狀況評估功能，可以實(shí)時(shí)監測運行數據并分析制動(dòng)裝置、液壓站以及各傳感器的性能衰減程度；可以定期進(jìn)行安全制動(dòng)試驗，并根據試驗數據進(jìn)行性能評估和故障診斷；解決了老提升設備制動(dòng)系統監控不完善，制動(dòng)器裝置、液壓站、電控系統等部件相對孤立，無(wú)法集中統一監控管理等問(wèn)題；實(shí)現了制動(dòng)系統信息全覆蓋的綜合監控評價(jià)，對實(shí)現制動(dòng)系統的智能維護、保障提升系統安全高效運行，具有重要意義。
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