煤矿立井主提绞车定重装载系统的优化

2016-03-13黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司峻德煤矿

电子世界 2016年15期

关键词：立井绞车变送器

黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司峻德煤矿　杨　钊

煤矿立井主提绞车定重装载系统的优化

黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司峻德煤矿杨钊

针对煤矿主提绞车定重装载系统易受环境影响发生故障，通过对称重传感器的优化和可编程控制器程序的优化，从而实现定重装载系统的稳定和高效，对设备生产厂家和煤矿企业具有一定的参考价值。

定重装载系统；称重传感器；可编程控制器；优化

0　引言

随着煤炭行业机电设备自动化的大力推广和应用，目前国内煤矿立井主提绞车井下装煤多采用定重装载系统。定重装载系统由称重传感器、可编程控制器、装载设备、信号系统组成，根据设定好的提煤量自动启停装载设备进行装煤，装煤后自动向绞车发射提升信号。定重装载系统降低了人员劳动强度、减少了岗位人员数量、提高了生产效率，并且可以通过可编程控制器根据现场工况和使用的设备情况编写各种保护程序，大大降低了计量斗装多、装冒、挂煤、刮板输送机装冒等事故的发生，保证了绞车安全提升。定重装载系统的核心部件是称重传感器，由于井下装载环境比较恶劣（淋水量和煤尘较大），往计量斗装煤时冲击力很大，系统电压不稳，每天提煤时间长，这些因素综合起来经常造成称重传感器和可编程控制器模拟量输入模块故障和损坏，一旦称重传感器或模拟量输入模块出现问题会造成计量斗装冒，导致刮板输送机被掩住，如果信号工疏忽直接将计量斗里超量的煤直接装进箕斗，会造成绞车过载提不动，将事故扩大，不仅需要处理事故所造成的问题，还需要更换称重传感器或模拟量输入模块，两者都需要大量的时间，影响了整套出煤系统，并且称重传感器或模拟量输入模块价格都比较高，无形中提高了企业的出煤成本，所以对定重装载系统（特别是其中称重传感器）的优化很有必要。

1　称重传感器的优化

1.1称重传感器选择的优化

称重传感器是定重装载系统的心脏，称重传感器的性能关系到定重装载系统是否能够正常顺利的工作。称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等。按外形结构分为桥式、悬臂梁式、柱式、S式、箱式、轮辐式、扭环式等。每种形式的称重传感器都具有各自的特性，都存在着各自的优点和缺点，所以要根据实际的工况进行多方面的比较，才能选择出最适合的称重传感器。

煤矿立井主提绞车定重装载系统称重传感器的选择首先是要考虑所处的实际工作环境，它关系到传感器能否正常工作以及它的可靠性和使用寿命。煤矿立井装载点环境比较恶劣，煤尘、淋水较大，装煤时对称重传感器的冲击力大，要求测量范围大但准确度不需要太高，根据以上使用特点，一般选择IP等级较高的电阻应变式称重传感器或液压式称重传感器。电阻应变式称重传感器应用最广泛，利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作。优点是结构简单，技术成熟，价格较便宜，缺点是应变片电阻和测量电路易坏；液压式传感器利用在受被测物重力作用时，液压油的压力增大，增大的程度与被测物重量成正比，测出压力的增大值，即是被测物的质量。优点是结构简单而牢固，抗冲击力强，测量范围大，缺点是价格较高，存在漏油弊端。不同煤矿可以根据自身情况进行选择：提升重量小，称重传感器现场容易更换，可以选择电阻应变式称重传感器；提升重量大，称重传感器现场不容易更换，不考虑成本，可以选择液压式称重传感器；无论选择哪种称重传感器，现场安装时都应注重考虑防水设施，特别是考虑如何避免水沿着电缆进入传感器内部导致内部电路短路烧损。

除了根据使用环境选择合适的称重传感器意外，称重传感器量程的选择也十分重要。通过查阅资料，一般应使传感器工作在其30%～70%量程内，但对于一些在使用过程中存在较大冲击力的衡器，在选用称重传感器时，一般要扩大其量程，使传感器工作在其量程的20%～40%之内，使传感器的称量储备量增大，以保证传感器的使用安全和寿命。按如下公式计算：

（计量斗的重量+绞车额定载重）÷30%=称重传感器的量程

1.2称重传感器构造的优化

无论是电阻式称重传感器还是液压式称重传感器都需要通过变送器将质量信号变为电信号，目前市场上的大多数称重传感器采用变送器电路板封闭在传感器金属壳内的设计，这样设计虽然外形整洁一体，但是由于安装空间有限，要求变送器电路板的尺寸不能过大，这样电路板的电气元件集成度比较高、布置比较紧密，导致散热性较差，电气元件老化速度快。另一方面潮气很容易通过电缆进入传感器内部，导致电路板短路。通过多年现场使用情况来看，称重传感器不能使用或计量不准大多数是因为变送器损坏，一旦变送器损坏就需要更换整个称重传感器，即增加维修工作量影响生产，又不经济增加成本。

如果将变送器移到外部，一方面空间上可以不受限制，电路板不用做的过于紧凑，电气元件散热好，延长使用寿命。另一方面还以将变送器做成多路，一路有问题可以通过快接插头将线路快速改到另一路，维护方便，并且还能快速判断出问题的来源。电阻式称重传感器设计时也可以在弹性元件内放置两套独立的应变片电阻，当一套电阻损坏后，不用更换传感器，直接通用另一套电阻。以上称重传感器构造的优化都是通过实际现场使用总结出来的，对于传感器生产企业来说改动难度不大，但对于使用企业来说却解决了很大的问题。

2　可编程控制器程序的优化

可编程控制器是定重装载系统的大脑，通过设定好的程序支配所有设备安全有序的运转，可编程控制器程序的优化对定重装载系统的优化起着重要的作用。程序的编写要在满足正常运转的前提下还要多考虑突发情况的应对，这样既能保证人员和设备的安全，又能保证部分设备发生故障而不影响生产，以下是针对定重装载系统经常发生的故障相应的可编程控制器程序优化想法：

①当称重传感器不好使又无备用可更换时，为了不影响生产，目前做法是通过更改可编程控制器程序将定重条件装载变为定时条件装载。具体方法是通过平时多次测量转载机每次装满额定重量所需的最短时间，用这个时间乘以0.7或者0.8（防止装冒）作为装载机每个循环运转时间，厂家原程序一般都带有转载机超时保护（防止称重传感器突然损坏，计量斗被装冒），将这个保护的值改为计算出的时间。但更改程序需要专业人员去现场更改，既不方便，又耽误时间。优化方法是提前编好主、副转载机定时装载程序，绞车房信号柱安装三位旋钮开关，给可编程控制器三个输入信号（正常/主定时/副定时），只要改变旋钮就可以自动投用主、副转载机定时装载程序段，实现定时装载，非专业人员也可以操作，提高了生产效率。

②当一侧转载机或给煤机发生故障时，为了不影响生产，目前的做法是装载信号工将自动装载模式改为手动装载模式，这种方式加大了人的劳动强度，并且还必须用两个人配合操作，一人在上层手动控制装载机和给煤机装煤，另一人在下层手动控制计量斗闸门和发信号点，增加了用人成本。优化方法是提前编好单侧自动装载程序，装载信号台安装三位旋钮开关，给可编程控制器三个输入信号（正常/主斗侧装煤/副斗侧装煤），只要改变旋钮就可以自动投用单侧自动装载程序，实现单侧自动装载。