引言

制動(dòng)閘在煤礦提升裝置中具有重要作用。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第四百二十三條規(guī)定:當(dāng)閘間隙超過規(guī)定值時(shí),能報(bào)警并閉鎖下次開車:第四百二十六條規(guī)定:盤式制動(dòng)閘空動(dòng)時(shí)間不得超過0.3S:盤式閘閘瓦與閘盤之間的間隙不得超過2mm。閘間隙會(huì)使閘的空動(dòng)時(shí)間發(fā)生變化,使閘的控制出現(xiàn)滯后問題,從而影響提升機(jī)的安全運(yùn)行,因此正確測(cè)量并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閘間隙對(duì)盤式制動(dòng)器具有重要意義。

1項(xiàng)目概況

紅慶河煤礦主井提升機(jī)擔(dān)負(fù)礦井原煤提升任務(wù),采用德國(guó)SSIEMA公司生產(chǎn)的JKE-5.0*6PSSS內(nèi)裝式多繩摩擦提升機(jī)。制動(dòng)系統(tǒng)采用兩套德國(guó)SSIEMA公司生產(chǎn)的ST3-F雙恒減速液壓站,機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)主要由18對(duì)BI125盤式制動(dòng)器、閥組、閘座、閘盤、液壓站及各種管道閥體構(gòu)成。一般來說,制動(dòng)盤之間的氣隙在制動(dòng)襯片沒有磨損時(shí)設(shè)置為2mm,允許襯片磨損1mm,制動(dòng)力可以達(dá)到2×125kN的額定壓緊力。制動(dòng)盤與閘瓦之間的摩擦系數(shù)為0.35,閘間隙范圍為1.0～2.0mm,最小閘間隙時(shí)制動(dòng)器的彈簧力達(dá)132.14kN,最大閘間隙時(shí)為135.71kN。在工作制動(dòng)和安全制動(dòng)期間,最小閘間隙總制動(dòng)力為1759.35kN,最大閘間隙最小制動(dòng)力為1713.25kN,液壓站工作制動(dòng)力17000kPa（170bar）,安全制動(dòng)期間減速度為1.65m/S2。

主井提升機(jī)安裝調(diào)試完畢投入運(yùn)行期間,盤式制動(dòng)器閘間隙檢測(cè)值與實(shí)際值相差較大,無法準(zhǔn)確測(cè)量制動(dòng)器閘間隙值,頻繁出現(xiàn)誤報(bào)警導(dǎo)致提升機(jī)閉鎖回路跳閘。

2閘控系統(tǒng)控制方式

針對(duì)紅慶河煤礦主井提升機(jī)工況復(fù)雜等條件,SSIEMA公司采用構(gòu)架系統(tǒng)M＋系統(tǒng)B的雙系統(tǒng)方式,M系統(tǒng)為主控,B系統(tǒng)的主要作用是輔助監(jiān)視和M系統(tǒng)共同完成兩臺(tái)液壓站的切換和控制,兩個(gè)系統(tǒng)之間采用DP通信方式對(duì)重要信息進(jìn)行交換,實(shí)現(xiàn)同價(jià)異步交換的等時(shí)性,對(duì)通信時(shí)間和內(nèi)容進(jìn)行一致性檢查。兩個(gè)系統(tǒng)采用SSIEINS最新推出的S7家族中1500系列PLC1513-1PN作為主站1,PLC1511-1PN作為系統(tǒng)B主站,運(yùn)行速度快,容錯(cuò)率高,容納的程序多:選擇CP1542-5通信模塊處理通信任務(wù),負(fù)責(zé)PR0FSNIT通信轉(zhuǎn)換為DP通信,并負(fù)責(zé)與SSIEINS通信和兩個(gè)系統(tǒng)之間的通信:閘控系統(tǒng)本身的通信方式為PR0FSNIT通信方式,基于RJ45的全雙工通信,便于分散的子系統(tǒng)之間進(jìn)行通信:每個(gè)從站采用IT200E掛在通信模塊下,采集每個(gè)分站的映像存儲(chǔ)區(qū),采用IT200SP站收集傳感器信號(hào),通信傳輸距離遠(yuǎn),抗干擾信號(hào)強(qiáng),非常適合煤礦的復(fù)雜工作環(huán)境。

3閘間隙檢測(cè)原理

閘間隙檢測(cè)原理如圖1所示。油壓作用于制動(dòng)器,油缸推動(dòng)活塞壓緊蝶形彈簧,在端蓋外端設(shè)有線性傳感器作用于端蓋,傳感器檢測(cè)油缸的運(yùn)動(dòng)行程,通過記錄敞、閉閘過程油缸的移動(dòng)距離來監(jiān)測(cè)閘瓦組件行程,從而通過測(cè)量閘瓦組件行程測(cè)量閘間隙。

閘間隙軟件檢測(cè)原理:

0B1主程序調(diào)用FB20,閘間隙范圍正常,安全回路和閉鎖回路閉合,絞車可以正常運(yùn)行。

FB20調(diào)用FC200檢測(cè)閘間隙傳感器模擬量數(shù)值,實(shí)現(xiàn)斷線檢測(cè),閘磨損,有無敞閘,有無抱閘功能。

斷線檢測(cè):超出模擬量數(shù)值范圍0～27648為斷線,閘間隙檢測(cè)超過3mm為閘瓦磨損,液壓系統(tǒng)壓力超過17000kPa（170bar）,閘間隙大于1.5mm:抱閘時(shí)液壓系統(tǒng)壓力小于1000kPa（10bar）,閘間隙小于1.2mm。

彈簧破裂檢測(cè):在貼閘壓力為8000kPa（80bar）時(shí),閘間隙超過1.2mm。

BRMKIPMD功能塊檢測(cè)所有閘頭傳感器有無同時(shí)敞閘或者抱閘,檢測(cè)閘瓦磨損情況,以防機(jī)械卡阻造成閘皮過熱或者提升機(jī)過流引起安全回路跳閘。

4閘間隙檢測(cè)信號(hào)波形分析

通過PLC+A+ALNYER軟件和實(shí)際運(yùn)行效果分析得出以下結(jié)論:閘間隙采集電阻信號(hào)有很多尖峰波形,閘間隙在運(yùn)行和停止?fàn)顟B(tài)時(shí)不穩(wěn)定,有很大的突變,給實(shí)際生產(chǎn)帶來不便。經(jīng)過排查,接線都是錫焊接,電阻值不變,外界并無強(qiáng)電干擾源,測(cè)量傳感器電阻值和伸長(zhǎng)量線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。

采集電壓信號(hào),測(cè)量閘間隙:0～10V/0～4mm。模擬量數(shù)值(0～27648）計(jì)算方法和電阻信號(hào)相同,只是硬件組態(tài)更改為電壓信號(hào)。

通過波形圖對(duì)比分析,采集電壓信號(hào)測(cè)量閘間隙比采集電阻信號(hào)穩(wěn)定可靠。

5閘間隙信號(hào)采集結(jié)果分析

(1）通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集方法、計(jì)算關(guān)系、現(xiàn)場(chǎng)硬件和使用環(huán)境,與S7-300PLC分站下的ET200S模塊相比,S7-1500PLC下的ET200SP模塊采集信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)。(2）采集電阻信號(hào)時(shí),每個(gè)模塊的負(fù)載是采集電壓信號(hào)的2倍,存在負(fù)載功率不足的問題,并且采用共地端子,利用電源模塊對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行隔離,減少了其他負(fù)載的干擾。(3）在測(cè)量時(shí)使用恒流源輸出,但是電阻信號(hào)采用二線制,電壓信號(hào)采用三線制,一定程度上可以減少干擾,提高穩(wěn)定性。(4）在對(duì)應(yīng)的程序算法中,電阻信號(hào)范圍變化較窄,電壓信號(hào)要寬泛一些,電阻值稍有變化電壓信號(hào)則不足,所以閘間隙突變的可能性減小很多。

6閘間隙調(diào)整與維護(hù)

(1）在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中,敞閘時(shí)通過調(diào)整傳感器外圈的伸縮,可以保證每個(gè)傳感器電壓為5V,對(duì)應(yīng)整數(shù)為16384。(2）每周用塞尺實(shí)測(cè)閘間隙,在同一閘座不同的地方采集閘間隙,取最小值為基準(zhǔn),以防磨損閘襯。(3）通過實(shí)測(cè),用專用扳手調(diào)整閘間隙值,保證實(shí)測(cè)值和PLC運(yùn)算值相一致。

7結(jié)語(yǔ)

通過閘控系統(tǒng)S7-1500PLC模擬量模塊采集的閘間隙傳感器0～10kQ的電阻信號(hào)與采集的閘間隙傳感器0～10V電壓信號(hào)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析,采集電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換的閘間隙誤差波動(dòng)范圍為0.1～0.2mm,電流信號(hào)轉(zhuǎn)換的閘間隙誤差波動(dòng)范圍為0.1～0.6mm,因此采用S7-1500PLC模擬量模塊更換成采集電壓信號(hào)模塊,閘間隙監(jiān)測(cè)誤差可控制在±0.1mm之內(nèi)。