CN102303800A - 一种矿井提升机盘闸检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矿井提升机盘闸检测装置及其检测方法。该检测装置包括可编程逻辑控制器（PLC）和分别与该可编程逻辑控制器相连接的位移传感器、上位机系统、报警器。位移传感器感测提升机制动盘与闸瓦的位移信号，并将感测到的信号传输至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器根据该信号控制报警器发出报警信号。本发明的装置和方法可有效检测出提升机制动器的制动盘与闸瓦的间隙以及制动盘的偏摆幅值，并可检测出闸瓦的磨损情况，极大地降低了提升机存在的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及矿井提升机的盘闸检测技术，更具体地说，涉及一种矿井提升机盘闸检测装置及其检测方法。
背景技术
根据《金属非金属矿山安全规程（GB16423－2006）》：提升机运行时闸瓦与制动盘的间隙，保持在1mm左右，且应不大于2mm，也就是在0.6～1.5之间的距离内微动，需检测弹簧的疲劳度；盘闸偏摆的幅值不应大于0.8～1.0mm；不运行时闸瓦与制动盘抱死间隙为0.0mm,这时需要检测闸瓦磨损。老式盘型闸检测采用微动开关或行程开关，其原理就是采集一个盘型闸动作超出规定范围的开关量信号，在提升机主控系统中预留专门的数字量端口，通过主控程序开关量信号判别盘闸的动作情况做相应报警。
由于器件自身特性导致动作切换的死区为1～2mm，也就是它的精度为1mm，这样的精度对于闸瓦使用中后期的保护实际上是无效的，不能有效识别闸瓦的磨损情况，对弹簧性能的定量检测基本是无效的。数据的采集和处理通过主控PLC进行，使本来就已经很庞大的电控系统更加复杂，而且造成后期的维护量大大增加，提升机存在安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种矿井提升机盘闸检测装置及其检测方法，可有效检测出提升机制动器的制动盘与闸瓦的间隙以及制动盘的偏摆幅值，并可检测出闸瓦的磨损情况，降低了提升机存在的安全隐患，有效地克服了现有技术存在的不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种矿井提升机盘闸检测装置，包括可编程逻辑控制器（PLC）和分别与所述可编程逻辑控制器相连接的位移传感器、上位机系统、报警器；所述位移传感器感测提升机制动盘与闸瓦的位移信号，并将感测到的信号传输至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器根据该信号控制报警器发出报警信号。
进一步，所述位移传感器包括第一位移传感器和第二位移传感器，第一位移传感器分别安装在提升机制动器的闸瓦的两侧，感测提升机制动盘与闸瓦的相对位移信号，第二位移传感器安装于提升机制动器的制动盘的一侧，感测提升机制动盘的偏摆幅值信号。
进一步，所述可编程逻辑控制器包括CPU模块和与该CPU模块相连接的信号处理模块，所述第一、第二位移传感器分别将感测到的位移信号传输到信号处理模块。
进一步，所述信号处理模块包括模拟量采集单元、模拟量处理单元和信息发送单元；所述模拟量采集单元接收第一、第二位移传感器发送来的位移信号，模拟量处理单元将该位移信号转换成位移数值，并通过信息发送单元传输至CPU模块。
进一步，所述第一位移传感器感测闸瓦与制动盘的相对位移，感测到的位移信号经信号处理模块转换成闸瓦相对于制动盘的位移数值；CPU模块检测所述位移数值等于或超过闸瓦与制动盘间隙所允许的最大数值情况时，CPU模块控制报警器发出报警信号；所述第二位移传感器感测制动盘的偏摆幅值，感测到的位移信号经信号处理模块转换成制动盘的偏摆幅值；CPU模块检测所述偏摆幅值等于或超过制动盘偏摆幅值所允许的最大数值情况时，CPU模块控制报警器发出报警信号。
进一步，所述第一位移传感器固定在第一支撑架上，该第一支撑架安装在闸瓦的两侧，第二位移传感器固定在第二支撑架上，该第二支撑架固定至制动器上。
进一步，所述第一位移传感器和第二位移传感器的分辨率均为0.01mm。
进一步，所述上位机系统为触摸屏上位机系统，上位机系统设置制动盘与闸瓦间隙的初始值及限定范围值、制动盘的偏摆幅值的初始值及限定范围值、闸瓦磨损量极大值。
进一步，所述CPU模块将闸瓦相对于制动盘的位移数值和制动盘的偏摆幅值发送至上位机系统。
进一步，所述上位机系统设有蜂鸣器和数据转换模块，数据转换模块将闸瓦相对于制动盘的位移数值转换成闸瓦磨损量，闸瓦磨损量超过预先设置的磨损量极大值情况时，上位机系统控制蜂鸣器发出报警信号。
进一步，所述上位机系统设有权限验证模块，用户通过权限验证模块登陆该系统。
进一步，所述可编程逻辑控制器还分别与液压系统和提升机电控系统相连接。
进一步，所述液压系统连接至信号处理模块，提升机电控系统与所述CPU模块相连。
本发明所述的矿井提升机盘闸检测装置可独立于提升机电控系统对盘闸进行安全检测，或通过预留的与提升机电控系统的接口，可随时将信息提供给电控系统的主控单元。本发明所述的装置可有效地检测出提升机制动器的制动盘与闸瓦的间隙以及制动盘的偏摆幅值，这种结构有利于操作人员检测制动器以使其满足制动性能要求，可以通过上位机系统的触摸显示屏直观地查看制动盘与闸瓦的间隙数值以及偏摆幅值的变化等信息，这样有利于协助操作人员判断闸瓦的受磨损情况，及时地排除故障因素。该装置检测精确度高，提高了安全系数，故障数据查询、参数设定更加实时与方便，减少装置调试和维护难度，可实现用户级调试。
一种矿井提升机盘闸检测方法，通过位移传感器感测提升机制动盘与闸瓦的位移信号，并将感测到的信号传输至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器根据该信号发出报警信号。具体步骤包括：
步骤A，在上位机系统上设置制动盘与闸瓦的相关参数，并发送至CPU模块；
步骤B，通过位移传感器感测提升机制动盘与闸瓦的位移信号，并将位移传感器感测到的位移信号传输至信号处理模块；
步骤C，模拟量采集单元接收位移传感器发送来的位移信号，经模拟量处理单元将该位移信号转换成位移数值，并通过信息发送单元传输至CPU模块；
步骤D，CPU模块检测所述位移数值是否等于或超过预先设置的最大数值；
步骤E，若是，则CPU模块控制报警器发出报警信号，并将所述位移数值发送至上位机系统；
步骤F，数据转换模块将所述位移数值转换成闸瓦磨损量，当闸瓦磨损量超过预先设置的参数值情况时，蜂鸣器则发出报警信号。
进一步，在步骤A中，制动盘与闸瓦的相关参数包括制动盘与闸瓦间隙的初始值及限定范围值、制动盘的偏摆幅值的初始值及限定范围值、闸瓦磨损量极大值。
进一步，在步骤B中，第一位移传感器感测提升机制动盘与闸瓦的相对位移信号，第二位移传感器感测提升机制动盘的偏摆幅值信号。
进一步，在步骤C中，制动盘与闸瓦的相对位移信号经模拟量处理单元转换成闸瓦相对于制动盘的位移数值；制动盘的偏摆幅值信号经模拟量处理单元转换成制动盘的偏摆幅值。
进一步，在步骤D中，CPU模块检测所述闸瓦相对于制动盘的位移数值是否等于或超过闸瓦与制动盘间隙所允许的最大数值，以及CPU模块检测所述制动盘的偏摆幅值是否等于或超过制动盘偏摆幅值所允许的最大数值。
进一步，在步骤E中，CPU模块控制报警器发出报警信号的同时，CPU模块将所述闸瓦相对于制动盘的位移数值和制动盘的偏摆幅值发送至上位机系统。
进一步，在步骤F中，数据转换模块将所述闸瓦相对于制动盘的位移数值转换成闸瓦磨损量，当闸瓦磨损量超过预先设置的闸瓦磨损量极大值时，上位机系统控制蜂鸣器发出报警信号。
附图说明
图1为本发明实施例所述的矿井提升机盘闸检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的矿井提升机盘闸检测方法的流程图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例所述的矿井提升机盘闸检测装置，包括可编程逻辑控制器（PLC）和分别与所述可编程逻辑控制器相连接的位移传感器、上位机系统、报警器。所述可编程逻辑控制器包括CPU模块和与该CPU模块相连接的信号处理模块。
所述位移传感器包括第一位移传感器和第二位移传感器，第一位移传感器安装在提升机制动器的闸瓦的两侧，用于感测提升机制动盘与闸瓦的相对位移信号（即表示制动盘与闸瓦的间隙的信号），第二位移传感器安装于提升机制动器的制动盘的一侧，用于感测提升机制动盘的偏摆幅值信号。所述第一、第二位移传感器分别将感测到的位移信号传输到信号处理模块。
所述第一位移传感器固定在第一支撑架上，该第一支撑架安装在闸瓦的两侧，第二位移传感器固定在第二支撑架上，该第二支撑架固定至制动器上。第一位移传感器和第二位移传感器的分辨率均为0.01mm。
位移传感器输出0～20mA模拟量信号（即表示位移的信号），位移传感器前端检测物为金属材质，以铁、钢为最好，并且位移传感器前端距离检测物距离为10mm左右，安装误差在±1mm范围内，这样的位移传感器敏感度最高，精确度最好。
所述信号处理模块包括模拟量采集单元、模拟量处理单元和信息发送单元；所述模拟量采集单元接收第一、第二位移传感器发送来的位移信号，模拟量处理单元将该位移信号转换成位移数值，并通过信息发送单元传输至CPU模块。
所述第一位移传感器感测闸瓦与制动盘的相对位移，感测到的位移信号经信号处理模块转换成闸瓦相对于制动盘的位移数值；CPU模块检测所述位移数值等于或超过闸瓦与制动盘间隙所允许的最大数值情况时，则CPU模块控制报警器发出报警信号；所述第二位移传感器感测制动盘的偏摆幅值，感测到的位移信号经信号处理模块转换成制动盘的偏摆幅值；CPU模块检测所述偏摆幅值等于或超过制动盘偏摆幅值所允许的最大数值情况时，则CPU模块控制报警器发出报警信号。所述CPU模块将闸瓦相对于制动盘的位移数值和制动盘的偏摆幅值发送至上位机系统。
所述上位机系统为触摸屏上位机系统，上位机系统设有权限验证模块，用户通过权限验证模块登陆该系统，通过上位机系统可设置制动盘与闸瓦间隙的初始值及限定范围值、制动盘的偏摆幅值的初始值及限定范围值、闸瓦磨损量极大值和弹簧疲劳度等参数值，弹簧是与闸瓦连接的。
所述上位机系统设有蜂鸣器和数据转换模块，数据转换模块用于将闸瓦相对于制动盘的位移数值转换成闸瓦磨损量和弹簧疲劳度，闸瓦磨损量和弹簧疲劳度超过预先设置的极大值情况时，则上位机系统控制蜂鸣器发出报警信号。
所述可编程逻辑控制器还分别与液压系统和提升机电控系统相连接。所述液压系统连接至信号处理模块，提升机电控系统与所述CPU模块相连。液压系统可将关于压力的模拟量状态信号发送至信号处理模块，经信号处理模块转换成实际压力值，然后发送至CPU模块，上位机系统可以查看CPU模块上的任何信息。本发明所述的检测装置可独立于提升机电控系统对盘闸进行安全检测，或通过预留的与提升机电控系统的接口，可随时将信息提供给电控系统的主控单元。
本发明所述的检测装置可免调试，只需通过触摸屏上位机系统进行相应的参数设置（例如，制动盘与闸瓦间隙的初始值及限定范围值、制动盘的偏摆幅值的初始值及限定范围值）和蜂鸣器等设备识别即可正常使用，安全方便。
本发明所述的检测装置可有效地检测出提升机制动器的制动盘与闸瓦的间隙以及制动盘的偏摆幅值，这种结构有利于操作人员检测制动器以使其满足制动性能要求，可以通过上位机系统的触摸显示屏直观地查看制动盘与闸瓦的间隙数值以及偏摆幅值的变化等信息，这样有利于协助操作人员判断闸瓦的受磨损情况，及时地排除故障因素。该装置检测精确度高，提高了安全系数，故障数据查询、参数设定更加实时与方便，减少装置调试和维护难度，可实现用户级调试。
图2为本发明所述的矿井提升机盘闸检测方法的流程图。
本发明所述的矿井提升机盘闸检测方法，通过位移传感器感测提升机制动盘与闸瓦的位移信号，并将感测到的信号传输至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器根据该信号发出报警信号。其具体步骤包括：
步骤100，在上位机系统上设置制动盘与闸瓦间隙的初始值及限定范围值、制动盘的偏摆幅值的初始值及限定范围值、闸瓦磨损量和弹簧疲劳度极大值，并发送至CPU模块。
步骤101，第一位移传感器感测提升机制动盘与闸瓦的相对位移信号，第二位移传感器感测提升机制动盘的偏摆幅值信号，并分别将第一、第二位移传感器感测到的位移信号传输至信号处理模块。
步骤102，模拟量采集单元接收第一、第二位移传感器发送来的位移信号，制动盘与闸瓦的相对位移信号经模拟量处理单元转换成闸瓦相对于制动盘的位移数值，制动盘的偏摆幅值信号经模拟量处理单元转换成制动盘的偏摆幅值，并通过信息发送单元传输至CPU模块。
步骤103，CPU模块检测所述闸瓦相对于制动盘的位移数值是否等于或超过预先设置的闸瓦与制动盘间隙所允许的最大数值，以及CPU模块检测所述制动盘的偏摆幅值是否等于或超过预先设置的制动盘偏摆幅值所允许的最大数值。
步骤104，若是，则CPU模块控制报警器发出报警信号，并且CPU模块同时将所述闸瓦相对于制动盘的位移数值和制动盘的偏摆幅值发送至上位机系统。
步骤105，提升机系统不运行时，数据转换模块将所述闸瓦相对于制动盘的位移数值转换成闸瓦磨损量，当闸瓦磨损量超过预先设置的闸瓦磨损量极大值时，上位机系统控制蜂鸣器发出报警信号。
在提升机系统运行时，数据转换模块将所述闸瓦相对于制动盘的位移数值转换成弹簧疲劳度，当弹簧疲劳度超过预先设置的弹簧疲劳极大值时，上位机系统控制蜂鸣器发出报警信号。
用户通过触摸屏上位机系统合法登陆，在提升机不运行，制动盘与闸瓦无间隙的情况下，在磨损设置界面下设置初始磨损量和合理的磨损量限定范围；曲线画面可记录各位移传感器的历史曲线，表示制动盘与闸瓦间隙的变化以及表示制动盘偏摆幅值的变化；疲劳设置界面内可设置弹簧疲劳报警值；报警界面将有故障的设备（例如，闸瓦）实时显示出来；数据显示界面实时显示位移传感器检测到的位移数值；单独辨识界面，当有一组闸瓦有故障时，通过此界面进行复位，不影响其他设备运行；磨损量显示界面实时显示闸瓦的磨损情况。彩色高清触摸屏用于历史曲线和状态显示（用于长时间工况变化追踪）、故障查询以及参数修改，大大提高了提升机系统的安全性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (21)
1.一种矿井提升机盘闸检测装置，其特征在于：包括可编程逻辑控制器和分别与所述可编程逻辑控制器相连接的位移传感器、上位机系统、报警器；所述位移传感器感测提升机制动盘与闸瓦的位移信号，并将感测到的信号传输至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器根据该信号控制报警器发出报警信号。
2.根据权利要求1所述的矿井提升机盘闸检测装置，其特征在于：所述位移传感器包括第一位移传感器和第二位移传感器，第一位移传感器分别安装在提升机制动器的闸瓦的两侧，感测提升机制动盘与闸瓦的相对位移信号，第二位移传感器安装于提升机制动器的制动盘的一侧，感测提升机制动盘的偏摆幅值信号。
3.根据权利要求2所述的矿井提升机盘闸检测装置，其特征在于：所述可编程逻辑控制器包括CPU模块和与该CPU模块相连接的信号处理模块，所述第一、第二位移传感器分别将感测到的位移信号传输到信号处理模块。
4.根据权利要求3所述的矿井提升机盘闸检测装置，其特征在于：所述信号处理模块包括模拟量采集单元、模拟量处理单元和信息发送单元；所述模拟量采集单元接收第一、第二位移传感器发送来的位移信号，模拟量处理单元将该位移信号转换成位移数值，并通过信息发送单元传输至CPU模块。
5.根据权利要求4所述的矿井提升机盘闸检测装置，其特征在于：所述第一位移传感器感测闸瓦与制动盘的相对位移，感测到的位移信号经信号处理模块转换成闸瓦相对于制动盘的位移数值；CPU模块检测所述位移数值等于或超过闸瓦与制动盘间隙所允许的最大数值情况时，CPU模块控制报警器发出报警信号；所述第二位移传感器感测制动盘的偏摆幅值，感测到的位移信号经信号处理模块转换成制动盘的偏摆幅值；CPU模块检测所述偏摆幅值等于或超过制动盘偏摆幅值所允许的最大数值情况时，CPU模块控制报警器发出报警信号。
6.根据权利要求2所述的矿井提升机盘闸检测装置，其特征在于：所述第一位移传感器固定在第一支撑架上，该第一支撑架安装在闸瓦的两侧，第二位移传感器固定在第二支撑架上，该第二支撑架固定至制动器上。
7.根据权利要求6所述的矿井提升机盘闸检测装置，其特征在于：所述第一位移传感器和第二位移传感器的分辨率均为0.01mm。
8.根据权利要求1所述的矿井提升机盘闸检测装置，其特征在于：所述上位机系统为触摸屏上位机系统，上位机系统设置制动盘与闸瓦间隙的初始值及限定范围值、制动盘的偏摆幅值的初始值及限定范围值、闸瓦磨损量极大值。
9.根据权利要求5所述的矿井提升机盘闸检测装置，其特征在于：所述CPU模块将闸瓦相对于制动盘的位移数值和制动盘的偏摆幅值发送至上位机系统。
10.根据权利要求8、9所述的矿井提升机盘闸检测装置，其特征在于：所述上位机系统设有蜂鸣器和数据转换模块，数据转换模块将闸瓦相对于制动盘的位移数值转换成闸瓦磨损量，闸瓦磨损量超过预先设置的磨损量极大值情况时，上位机系统控制蜂鸣器发出报警信号。
11.根据权利要求1所述的矿井提升机盘闸检测装置，其特征在于：所述上位机系统设有权限验证模块，用户通过权限验证模块登陆该系统。
12.根据权利要求1所述的矿井提升机盘闸检测装置，其特征在于：所述可编程逻辑控制器还分别与液压系统和提升机电控系统相连接。
13.根据权利要求12所述的矿井提升机盘闸检测装置，其特征在于：所述液压系统连接至信号处理模块，提升机电控系统与所述CPU模块相连。
14.一种矿井提升机盘闸检测方法，其特征在于，通过位移传感器感测提升机制动盘与闸瓦的位移信号，并将感测到的信号传输至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器根据该信号发出报警信号。
15.根据权利要求14所述的矿井提升机盘闸检测方法，其特征在于，其具体步骤包括：
步骤A，在上位机系统上设置制动盘与闸瓦的相关参数，并发送至CPU模块；
步骤B，通过位移传感器感测提升机制动盘与闸瓦的位移信号，并将位移传感器感测到的位移信号传输至信号处理模块；
步骤C，模拟量采集单元接收位移传感器发送来的位移信号，经模拟量处理单元将该位移信号转换成位移数值，并通过信息发送单元传输至CPU模块；
步骤D，CPU模块检测所述位移数值是否等于或超过预先设置的最大数值；
步骤E，若是，则CPU模块控制报警器发出报警信号，并将所述位移数值发送至上位机系统；
步骤F，数据转换模块将所述位移数值转换成闸瓦磨损量，当闸瓦磨损量超过预先设置的参数值情况时，蜂鸣器则发出报警信号。
16.根据权利要求15所述的矿井提升机盘闸检测方法，其特征在于：在步骤A中，制动盘与闸瓦的相关参数包括制动盘与闸瓦间隙的初始值及限定范围值、制动盘的偏摆幅值的初始值及限定范围值、闸瓦磨损量极大值。
17.根据权利要求15所述的矿井提升机盘闸检测方法，其特征在于：在步骤B中，第一位移传感器感测提升机制动盘与闸瓦的相对位移信号，第二位移传感器感测提升机制动盘的偏摆幅值信号。
18.根据权利要求15、17所述的矿井提升机盘闸检测方法，其特征在于：在步骤C中，制动盘与闸瓦的相对位移信号经模拟量处理单元转换成闸瓦相对于制动盘的位移数值；制动盘的偏摆幅值信号经模拟量处理单元转换成制动盘的偏摆幅值。
19.根据权利要求18所述的矿井提升机盘闸检测方法，其特征在于：在步骤D中，CPU模块检测所述闸瓦相对于制动盘的位移数值是否等于或超过闸瓦与制动盘间隙所允许的最大数值，以及CPU模块检测所述制动盘的偏摆幅值是否等于或超过制动盘偏摆幅值所允许的最大数值。
20.根据权利要求19所述的矿井提升机盘闸检测方法，其特征在于：在步骤E中，CPU模块控制报警器发出报警信号的同时，CPU模块将所述闸瓦相对于制动盘的位移数值和制动盘的偏摆幅值发送至上位机系统。
21.根据权利要求20所述的矿井提升机盘闸检测方法，其特征在于：在步骤F中，数据转换模块将所述闸瓦相对于制动盘的位移数值转换成闸瓦磨损量，当闸瓦磨损量超过预先设置的闸瓦磨损量极大值时，上位机系统控制蜂鸣器发出报警信号。
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