引言

制動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:當閘間隙超過規(guī)定值時,能報警并閉鎖下次開車:第四百二十六條規(guī)定:盤式制動閘空動時間不得超過0.3S:盤式閘閘瓦與閘盤之間的間隙不得超過2mm。閘間隙會使閘的空動時間發(fā)生變化,使閘的控制出現(xiàn)滯后問題,從而影響提升機的安全運行,因此正確測量并實時監(jiān)測閘間隙對盤式制動器具有重要意義。

1項目概況

紅慶河煤礦主井提升機擔負礦井原煤提升任務,采用德國SSIEMA公司生產(chǎn)的JKE-5.0*6PSSS內(nèi)裝式多繩摩擦提升機。制動系統(tǒng)采用兩套德國SSIEMA公司生產(chǎn)的ST3-F雙恒減速液壓站,機械制動系統(tǒng)主要由18對BI125盤式制動器、閥組、閘座、閘盤、液壓站及各種管道閥體構(gòu)成。一般來說,制動盤之間的氣隙在制動襯片沒有磨損時設置為2mm,允許襯片磨損1mm,制動力可以達到2×125kN的額定壓緊力。制動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,最小閘間隙時制動器的彈簧力達132.14kN,最大閘間隙時為135.71kN。在工作制動和安全制動期間,最小閘間隙總制動力為1759.35kN,最大閘間隙最小制動力為1713.25kN,液壓站工作制動力17000kPa（170bar）,安全制動期間減速度為1.65m/S2。

主井提升機安裝調(diào)試完畢投入運行期間,盤式制動器閘間隙檢測值與實際值相差較大,無法準確測量制動器閘間隙值,頻繁出現(xiàn)誤報警導致提升機閉鎖回路跳閘。

2閘控系統(tǒng)控制方式

針對紅慶河煤礦主井提升機工況復雜等條件,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)共同完成兩臺液壓站的切換和控制,兩個系統(tǒng)之間采用DP通信方式對重要信息進行交換,實現(xiàn)同價異步交換的等時性,對通信時間和內(nèi)容進行一致性檢查。兩個系統(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,運行速度快,容錯率高,容納的程序多:選擇CP1542-5通信模塊處理通信任務,負責PR0FSNIT通信轉(zhuǎn)換為DP通信,并負責與SSIEINS通信和兩個系統(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)之間進行通信:每個從站采用IT200E掛在通信模塊下,采集每個分站的映像存儲區(qū),采用IT200SP站收集傳感器信號,通信傳輸距離遠,抗干擾信號強,非常適合煤礦的復雜工作環(huán)境。

3閘間隙檢測原理

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

閘間隙軟件檢測原理:

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,絞車可以正常運行。

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

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

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

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

4閘間隙檢測信號波形分析

通過PLC+A+ALNYER軟件和實際運行效果分析得出以下結(jié)論:閘間隙采集電阻信號有很多尖峰波形,閘間隙在運行和停止狀態(tài)時不穩(wěn)定,有很大的突變,給實際生產(chǎn)帶來不便。經(jīng)過排查,接線都是錫焊接,電阻值不變,外界并無強電干擾源,測量傳感器電阻值和伸長量線性對應關系。

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

通過波形圖對比分析,采集電壓信號測量閘間隙比采集電阻信號穩(wěn)定可靠。

5閘間隙信號采集結(jié)果分析

(1）通過分析實驗數(shù)據(jù)采集方法、計算關系、現(xiàn)場硬件和使用環(huán)境,與S7-300PLC分站下的ET200S模塊相比,S7-1500PLC下的ET200SP模塊采集信號時間長。(2）采集電阻信號時,每個模塊的負載是采集電壓信號的2倍,存在負載功率不足的問題,并且采用共地端子,利用電源模塊對電壓信號進行隔離,減少了其他負載的干擾。(3）在測量時使用恒流源輸出,但是電阻信號采用二線制,電壓信號采用三線制,一定程度上可以減少干擾,提高穩(wěn)定性。(4）在對應的程序算法中,電阻信號范圍變化較窄,電壓信號要寬泛一些,電阻值稍有變化電壓信號則不足,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

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

7結(jié)語

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的電阻信號與采集的閘間隙傳感器0～10V電壓信號監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比較分析,采集電壓信號轉(zhuǎn)換的閘間隙誤差波動范圍為0.1～0.2mm,電流信號轉(zhuǎn)換的閘間隙誤差波動范圍為0.1～0.6mm,因此采用S7-1500PLC模擬量模塊更換成采集電壓信號模塊,閘間隙監(jiān)測誤差可控制在±0.1mm之內(nèi)。