CN113790753A - 煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置，单片机电路与报警断电装置相连；应力片设置在隔爆型电气设备内，且与单片机电路相连；湿度模块设置在隔爆型电气设备内，且与单片机电路相连；压力开关设置在隔爆型电气设备的防爆盖板的紧固螺栓下，并接入计数电路记录开盖次数，计数电路与单片机电路相连；图像处理模块设置在隔爆型电气设备内，对隔爆面间隙进行测量，图像处理模块与单片机电路相连；检测仪设置在接线端子处，检测仪包括乙醛检测仪、丙烯检测仪和甲烷检测仪；压电器件设置在靠近外壳部分的弹性密封圈处，且与单片机电路相连。本发明对隔爆型电气设备的三个关键部件进行可靠性监测，获得电气设备的安全可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置。属于电气技术领域。
背景技术
目前对于严酷条件下（矿山井下会出现温度≥60℃、湿度100%、瓦斯浓度≥2%、涉水深度≥50cm这种情况严酷环境条件）煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测处于空白状态。隔爆电气设备的外壳不同于内部电气芯体，其可靠性特征提取明显难于后者。但在煤矿智能化减员增效大背景下，设备的可靠性，尤其是关键防爆电气设备关键部件的可靠性被提升到一个亟需解决的高度。
根据严酷条件下煤矿井下隔爆电气设备关键部件的故障模式与失效机理分析，结合煤矿井下隔爆电气设备的防爆试验以及现场可靠性数据，将煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测对象分为三部分：外壳强度、隔爆性能和接口部件。其中外壳强度以变形、腐蚀为主要特征；隔爆性能以隔爆面的划痕以及隔爆间隙为主要特征；接口部件以接线端的电气间隙与爬电距离、接线装置（俗称喇叭嘴）弹性密封圈为主要特征。
基于上述可靠性影响因素特征分析，结合适当的检测仪和机械部件可以完成煤矿井下隔爆电气设备关键部件可靠性监测，可保障煤矿井下电气设备智能化的现实需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置。
本发明的目的是这样实现的：
一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置，其特点是：包括应力片、湿度模块、压力开关、计数电路、图像处理模块、检测仪、压电器件、单片机电路和报警断电装置；单片机电路与报警断电装置相连；
应力片设置在隔爆型电气设备内，应力片与单片机电路相连；
湿度模块设置在隔爆型电气设备内，湿度模块与单片机电路相连；
压力开关设置在隔爆型电气设备的防爆盖板的紧固螺栓下，压力开关接入计数电路记录开盖次数，计数电路与单片机电路相连；
图像处理模块设置在隔爆型电气设备内，对隔爆面间隙进行测量，图像处理模块与单片机电路相连；
检测仪设置在接线端子处，检测仪包括乙醛检测仪、丙烯检测仪和甲烷检测仪；
压电器件设置在靠近外壳部分的弹性密封圈处，压电器件与单片机电路相连。
进一步的，单片机电路采用STM32。
进一步的，湿度模块的RH%测量范围为0-100%。
进一步的，报警断电装置采用继电器输出5A。
进一步的，压力开关采用超行程压力开关。
进一步的，计数电路采用计数范围为0-999。
进一步的，图像处理模块为能识别防锈油灰度级别。
进一步的，乙醛检测仪、丙烯检测仪和甲烷检测仪的测量范围均为10%内。
进一步的，压电器的最大压力范围1Mpa，最大输出DC1V。
进一步的，应力片的输入应变范围最大值100Mpa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置对煤矿井下关键防爆电气设备的关键部件可靠性进行全面监测，考虑环境腐蚀、人为因素、设计性能，提高设备的安全性能，适应智能化矿井减员增效的需要。
附图说明
图1为本发明一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置的流程示意图。
图中：
隔爆型电气设备1，应力片2，湿度模块3，压力开关4，计数电路5，图像处理模块6，检测仪7，压电器件8，单片机电路9，报警断电装置10。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
参见图1，本发明涉及一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置，包括应力片2、湿度模块3、压力开关4、计数电路5、图像处理模块6、检测仪7、压电器件8、单片机电路9和报警断电装置10；单片机电路9与报警断电装置10相连，单片机电路9采用STM32，报警断电装置10采用继电器输出5A。
隔爆型电气设备1的可靠性监测对象分为三部分：外壳强度、隔爆性能和接口部件。
外壳强度以变形和腐蚀为主要特征，现有的方法是通过目测来监测变形，但是目测有局限性，应力片2设置在隔爆型电气设备1内部，应力片2与单片机电路9相连，当外壳发生变形时，应力片2的阻值发生变化，超过阈值后，单片机电路9发出报警信号，报警断电装置10报警与断电，应力片2的输入应变范围最大值100Mpa；外壳的腐蚀，会造成内部防锈漆以及灭弧漆的脱落，腐蚀因素是内部高湿环境，本发明在隔爆型电气设备1内设置湿度模块3，当湿度满足阈值并且应力片2值不变时，则可以认定隔爆型电气设备1内部防锈漆以及灭弧漆的脱落发生；湿度模块3的RH%测量范围为0-100%。
隔爆性能与防爆面的检修相关，不检修会因腐蚀而失爆，而检修不当会出现隔爆面划伤、螺栓拧紧不足、弹簧垫片失效、甚至螺栓忘记上全，造成失爆。因此，隔爆面的检修是个矛盾问题。从可靠性角度，记录防爆盖板开盖次数，进而估计其可靠性；本发明在防爆盖板的紧固螺栓下设置压力开关4，压力开关4接入计数电路5记录开盖次数，计数电路5与单片机电路9相连，输入开盖次数；压力开关4采用超行程压力开关，计数电路5采用计数范围为0-999。
隔爆性能还与隔爆面间隙相关，紧固螺栓的位置并不处于隔爆面的宽度的正中间，而是偏向于外壳外部，内部间隙比外部间隙理论值要大，因此采用内部监测更重要。紧固件的松紧状态直接影响着隔爆面间隙。本发明在隔爆型电气设备1内部设置图像处理模块6，对隔爆面间隙进行测量，图像处理模块6与单片机电路9相连，输出图像数据，图像处理模块6为能识别防锈油灰度级别。随着时间的延长，隔爆面会被腐蚀，包括防锈油在内的非金属介质会在图像上予以呈现。因此，此种方式既可以监测隔爆面间隙，也可以观测到腐蚀变化情况，进而关联可靠性。
接口部件包括接线端子，接线端子处的主要风险是放电火花或者电弧放电。接线端子的绝缘套管采用有机绝缘材料，会因放电火花或者电弧放电作用分解出可燃性气体，接口部件会发生一些与周围环境大气无关的可燃性气体爆炸现象，具有极大的安全隐患。此种可燃性气体包括乙醛、丙烯和甲烷，本发明在接线端子处设置了检测仪7，检测仪7包括乙醛检测仪、丙烯检测仪和甲烷检测仪，检测仪7能检测多种气体，当存在两种以上气体时，则认定接线端子绝缘套管发生了电弧作用，可靠性将降低，乙醛检测仪、丙烯检测仪和甲烷检测仪的测量范围均为10%内。
接口部件还包括靠近外壳部分弹性密封圈，压电器件8设置在弹性密封圈处，压电器件8与单片机电路9相连，弹性密封圈老化后压力下降，低于阈值时，单片机电路9发出报警信号，报警断电装置10报警与断电，压电器的最大压力范围1Mpa，最大输出DC1V。
工作原理：
本发明一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置，对隔爆型电气设备的三个关键部件（外壳强度、隔爆性能和接口部件）进行可靠性监测，获得电气设备的安全可靠性。
在上述实施例中，仅对本发明进行示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。
Claims (10)
1.一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置，其特征在于：包括应力片、湿度模块、压力开关、计数电路、图像处理模块、检测仪、压电器件、单片机电路和报警断电装置；单片机电路与报警断电装置相连；
应力片设置在隔爆型电气设备内，应力片与单片机电路相连；
湿度模块设置在隔爆型电气设备内，湿度模块与单片机电路相连；
压力开关设置在隔爆型电气设备的防爆盖板的紧固螺栓下，压力开关接入计数电路记录开盖次数，计数电路与单片机电路相连；
图像处理模块设置在隔爆型电气设备内，对隔爆面间隙进行测量，图像处理模块与单片机电路相连；
检测仪设置在接线端子处，检测仪包括乙醛检测仪、丙烯检测仪和甲烷检测仪；
压电器件设置在靠近外壳部分的弹性密封圈处，压电器件与单片机电路相连。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置，其特征在于：单片机电路采用STM32。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置，其特征在于：湿度模块的RH%测量范围为0-100%。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置，其特征在于：报警断电装置采用继电器输出5A。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置，其特征在于：压力开关采用超行程压力开关。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置，其特征在于：计数电路采用计数范围为0-999。
7.根据权利要求1所述的一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置，其特征在于：图像处理模块为能识别防锈油灰度级别。
8.根据权利要求1所述的一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置，其特征在于：乙醛检测仪、丙烯检测仪和甲烷检测仪的测量范围均为10%内。
9.根据权利要求1所述的一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置，其特征在于：压电器的最大压力范围1Mpa，最大输出DC1V。
10.根据权利要求1所述的一种煤矿井下隔爆电气设备关键部件的可靠性监测装置，其特征在于：应力片的输入应变范围最大值100Mpa。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211214 |