煤礦智能差壓變送器故障分析及控制系統技術(shù)改進(jìn)

摘 要：介紹了智能差壓變送器的工作原理，分析了智能差壓變送器的常見(jiàn)故障然后給出了相應的對策，進(jìn)而分析了控制系統中硬件設計與網(wǎng)絡(luò )構建，并基于工程經(jīng)驗針對控制系統進(jìn)行了相關(guān)改進(jìn)，以提高煤礦智能差壓變送器系統的安全與高效便捷性。

 

引言

近年來(lái)，隨著(zhù)國外壓濾技術(shù)的引進(jìn)和國內壓濾技術(shù)的發(fā)展[1]，高效快開(kāi)式智能差壓變送器具有設備集中、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品水分低等特點(diǎn)。智能差壓變送器是選煤廠(chǎng)回收煤泥和清潔煤的重要設備，是煤礦選煤場(chǎng)中機電一體化系統設計的重要組成部分，機械化程度高，減少了人力的投入，結合PLC等控制系統能夠實(shí)現比較高的自動(dòng)化水平。同時(shí)智能差壓變送器在循環(huán)中根據控制系統的反饋能夠實(shí)現自主壓力控制的過(guò)濾工作，根據系統的工作狀態(tài)進(jìn)行適時(shí)的壓力填充與壓力保持�；谏鲜龉δ芷湓诨厥彰旱V潔凈煤時(shí)，能夠通過(guò)降低濾餅的含水量提升濾餅質(zhì)量。在選煤廠(chǎng)的整個(gè)控制系統中，很多因素影響著(zhù)智能差壓變送器的工作效率，例如進(jìn)料特性和智能差壓變送器的結構。在具體的工作過(guò)程中，機械系統、液壓系統與電氣系統的故障會(huì )直接降低其工作效率，所以保持其工作性能峰值與穩定性尤為重要。所以，本文將就提高煤礦中快開(kāi)式智能差壓變送器的工作效率進(jìn)行分析，結合多年的工程經(jīng)驗指出了系統中常見(jiàn)故障可能的原因與具體工作中影響智能差壓變送器工作效率的關(guān)鍵因素，并就實(shí)際的礦用設備，給出了具有針對性的改進(jìn)措施與預防措施。

 

1工作原理

快開(kāi)式智能差壓變送器的濾板由隔膜板和廂式板組成[2]。在操作過(guò)程中，缸體上的活塞桿推動(dòng)壓板，壓緊板和止推板之間的隔膜板和廂式板及濾布被緊緊壓緊，以確保加壓過(guò)濾器在壓力過(guò)濾器中受壓。由于隔膜板，壓縮空氣可以壓入隔膜入口處的濾餅中，以進(jìn)一步降低濾餅的水分含量。還可以使高壓空氣從推力板端部的進(jìn)料口通過(guò)用于中間空氣流動(dòng)的濾布層，并吹回中間泥漿。還有一些動(dòng)力單元被主發(fā)動(dòng)機壓實(shí)和松動(dòng)。在電控柜系統的作用下，系統的一部分由油缸，油泵和液壓元件完成，并且當系統被按壓時(shí)各個(gè)過(guò)濾室被密封。用于過(guò)濾，反之亦然用于卸載。卸載部分主要由兩個(gè)齒輪電動(dòng)機和一個(gè)主要部分組成，如傳動(dòng)軸、鏈輪、鏈條等，并在電氣系統的作用下工作。

 

2故障分析與應對措施

2.1機械部分故障

在實(shí)際的工作中，智能差壓變送器的濾板損壞是機械破壞的主要故障形式，其主要破壞位置發(fā)生在用于固定濾板的把手螺栓脫落、繃斷，濾板失去固定將會(huì )變形直至斷裂。更深層次的原因主要是長(cháng)期的卸料循環(huán)過(guò)程中螺栓出線(xiàn)松動(dòng)，造成原本與作用力垂直的螺栓出線(xiàn)一定的夾角，則力矩將會(huì )產(chǎn)生，彎曲剪切力將會(huì )作用在濾板的緊固螺栓上，假以時(shí)日螺栓斷裂脫落則是必然，同時(shí)濾板將會(huì )隨之破壞�，F行具體的改進(jìn)措施有：及時(shí)進(jìn)行系統中各個(gè)設備的保養與維護，總結前人經(jīng)驗對可能對系統中可能出現問(wèn)題的位置進(jìn)行周期巡查，周期更換相關(guān)機械設備防患于未然。

2.2電氣元件故障

智能差壓變送器的電氣部件的故障主要包括泵站的電磁閥故障，電接觸壓力表的故障和其他電磁閥故障。泵站電磁閥故障將導致壓力松動(dòng)或松動(dòng)�，F有的處理措施是人工處理與檢查系統中的電磁閥設置，檢驗其是否出現故障，周期更換電磁閥減少其故障發(fā)生概率;通過(guò)電接點(diǎn)壓力表的數值判斷其性能是否處在峰值，可能的原因是壓縮超時(shí)或排氣超時(shí)。系統中不止泵站有電磁閥，快開(kāi)式智能差壓變送器中還有別的型號的電磁閥，通過(guò)檢查電磁閥的通電情況與其中是否有線(xiàn)圈的損壞來(lái)減少電磁閥工作性能差或不工作的概率。

 

2.3液壓系統故障

液壓系統故障：油壓不足、壓力難以保持、整個(gè)系統工作噪聲大。系統中油壓不足可能系統中的溢流閥出現故障，導致設備出現漏油，而且油泵周?chē)拿芊馊Τ霈F破壞也是油壓不足可能的原因�？刂拼胧┦墙�(jīng)常檢查周期更換，降低其破壞概率。系統中壓力難以保持的可能原因是液壓控制閥不工作，現行經(jīng)驗當其不工作是用清洗液控制閥代替。整個(gè)系統中工作是噪聲大可能的原因是氣缸密閉螺絲松動(dòng)導致其內部進(jìn)入空氣，為避免上述情形的產(chǎn)生，要保證其具有良好的密封性，同時(shí)出現故障后要及時(shí)進(jìn)行處理。

 

3控制系統中硬件設計與網(wǎng)絡(luò )構建

選煤廠(chǎng)中控制系統安全高效運行的基石是硬件性能的高效穩定[3]�，F階段系統漸漸從傳統的集中自動(dòng)控制演變成為多樣分散控制，同時(shí)其對以太網(wǎng)的整合融入能力也越來(lái)越高。因此，為了實(shí)現系統的可靠和穩定的操作，有必要考慮各種硬件組件的配置和系統的通信結構。該系統的硬件設計和通信網(wǎng)絡(luò )結構均基于PLC。在整個(gè)控制系統的硬件選擇方面：選擇壓力風(fēng)機和智能差壓變送器等具有信號傳輸的設備收集整個(gè)運行系統的運行信號反饋給更高一級控制系統；選擇更高效的PLC控制系統，根據需要對整個(gè)控制系統進(jìn)行重設，PLC系統中硬件的選擇，選擇觸摸屏，降低操作的學(xué)習成本，同時(shí)加強人機交互。實(shí)現可視操作與結果可視化、逆變器的選擇，維護整個(gè)系統的安全，降低事故發(fā)生的可能性與概率，各個(gè)設備加設電氣控制等。在整個(gè)系統的網(wǎng)絡(luò )建設，對相關(guān)設備的網(wǎng)絡(luò )接口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )配置，同時(shí)構建PLC與觸摸屏之間網(wǎng)絡(luò )通訊實(shí)現信息的云傳輸。

 

圖1是以煤礦智能差壓變送器為核心的自動(dòng)控制系統，圖1中的測量?jì)x表，如壓力表等為后面的PLC控制分析整個(gè)系統提供必要的參數輸入，基于上部過(guò)程的運算結果，PLC通過(guò)控制電磁控制閥，然后將其作用結果通過(guò)壓風(fēng)機和液壓泵站輸出作用結果，實(shí)現對壓濾工藝的控制，完成整個(gè)系統循環(huán)。

 

4控制系統的改進(jìn)

盡量選擇可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )集成伺服控制[4]，實(shí)現真正意義上的中小型控制系統。主要優(yōu)點(diǎn)：通訊方式多樣化、通訊速率快、程序存儲容量大、I/O能力達到128000點(diǎn)布爾量或4000點(diǎn)模擬量、無(wú)機架設計、模塊體積小、性?xún)r(jià)比高的軟件。.

 

 

 

基于實(shí)際工程經(jīng)驗具體的控制方式有以下方面：現場(chǎng)操作部分用程序代替了硬線(xiàn)連接，大大簡(jiǎn)化了控制線(xiàn)路，能把故障率降到#低，便于維護和維修。將系統控制柜和就地操作箱的連接是通過(guò)放電纜接線(xiàn)集成在一根通訊電纜。這樣就把放電纜和接線(xiàn)這個(gè)很長(cháng)的工期給省掉了，而且還解決了容易接錯線(xiàn)拖延調試時(shí)間的麻煩。將系統傳感器儀表信號和控制輸出信號的電纜全部進(jìn)入就近的現場(chǎng)操作箱，這樣可以大大縮短放電纜的距離，節省了安裝時(shí)間。原系統現場(chǎng)操作沒(méi)有通過(guò)PLC程序控制，如果要求改變一臺電機或一個(gè)閥門(mén)的控制要求，往往需要更改硬連接線(xiàn)，非常麻煩。而改進(jìn)后的系統則簡(jiǎn)單的多了，只需要改一下程序即可，硬線(xiàn)連接基本上不用動(dòng)。

將報警系統、實(shí)時(shí)數據和歷史數據的查詢(xún)方面做到操作畫(huà)面上，wuxu進(jìn)入配電室，就可以進(jìn)行操作，大大方便了操作者的使用。當出現系統報警時(shí)，幫助對話(huà)窗口在桌面彈出，系統內進(jìn)行分析故障#可能的原因與位置，大大減少操作者尋找故故障原因與位置的時(shí)間，盡早消除故障。同時(shí)改進(jìn)后的系統增加了歷史數據的儲存與查找功能，保留系統數據的同時(shí)，讓下一個(gè)操作人員很直觀(guān)的了解系統的運行情況，指導操作生產(chǎn)，同時(shí)還可以進(jìn)行輔助季度、年終總結。

在PID調節方面和排料上做一些改進(jìn)，保證改進(jìn)后加壓倉和反吹風(fēng)包的壓差保持穩定，儲漿槽的液位能保持穩定，因為這三個(gè)PID調節的穩定和精que直接影響到產(chǎn)量和水分；排料時(shí)自動(dòng)出現故障能隨意切換到手動(dòng)排料，故障解除轉回自動(dòng)不影響繼續開(kāi)車(chē)。另外在程序簡(jiǎn)化和控制改進(jìn)方面還要作較多的改進(jìn)。

將系統的通訊方式改為以太網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)連接方式，作為開(kāi)放式的公共信息網(wǎng)可以云儲存信息，同時(shí)提供了較為通用和標準的網(wǎng)絡(luò )接口為DOS控制系統與Windows等控制系統，加強了設備之間的聯(lián)系，同時(shí)他的云儲存功能也是構建未來(lái)工廠(chǎng)設備信息網(wǎng)絡(luò )的重要基石。此種通訊方式數據傳輸率高，既支持實(shí)時(shí)I/O消息傳遞，也支持消息交換，應用非常廣泛，不管集控系統采用那種型號的PLC，都能完成聯(lián)網(wǎng)通訊的要求。

5結語(yǔ)

智能差壓變送器的機械部分、電氣元件、液壓系統在生產(chǎn)過(guò)程中均可能出現故障，除了要對設備定期檢修和維護，還應對其控制系統進(jìn)行有效改進(jìn)，以增強系統的人機交互性等功能，從根本上預防智能差壓變送器發(fā)生故障，提高智能差壓變送器的工作效率。