【正文】 生麻坑和裂紋振動(dòng)、軸承溫度盤(pán)式制動(dòng)系統(tǒng)①提升機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，突然降壓而松不開(kāi)閘；②制動(dòng)油壓上不去；③閘瓦磨損嚴(yán)重；④閘瓦燒毀；⑤制動(dòng)不及時(shí)；⑥制動(dòng)閘控制回路過(guò)流液壓油油壓、油溫、閘瓦間隙、閘瓦溫度、回路電流表21 提升機(jī)常見(jiàn)的故障由上表可見(jiàn)，網(wǎng)絡(luò)化的提升機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)需對(duì)提升機(jī)的提升電流、提升速度、提升深度、閘瓦間隙、空動(dòng)時(shí)間、閘瓦溫度、制動(dòng)盤(pán)偏擺量、液壓站油溫和油壓、滾筒主軸振動(dòng)、電機(jī)振動(dòng)、減速箱振動(dòng)、電機(jī)軸承溫度、減速箱軸承溫度、滾筒軸承溫度、制動(dòng)閘控制回路電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采用高精度的傳感器將各監(jiān)測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入計(jì)算機(jī)。礦井提升機(jī)常見(jiàn)故障及其狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)的確定提升機(jī)在日常工作中常常會(huì)出現(xiàn)各種故障，這些故障輕者會(huì)造成提升機(jī)停機(jī)檢修，重者會(huì)引起安全事故。礦井提升機(jī)自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的作用是:在司機(jī)不參與的情況下，發(fā)生故障時(shí)能自動(dòng)將主電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)并同時(shí)進(jìn)行安全制動(dòng)而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)。當(dāng)提升機(jī)超速和過(guò)卷時(shí)，進(jìn)行限速和過(guò)卷保護(hù)。深度指示器的作用是:顯示提升容器的運(yùn)行位置。潤(rùn)滑系統(tǒng)必須與自動(dòng)保護(hù)和電動(dòng)機(jī)聯(lián)鎖，即潤(rùn)滑系統(tǒng)失靈時(shí)，主電動(dòng)機(jī)斷電，確保機(jī)器的正常工作。減速器的作用是減速和傳遞動(dòng)力，聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接提升機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動(dòng)力。即:根據(jù)運(yùn)行需要，分別實(shí)現(xiàn)工作制動(dòng)和安全制動(dòng)。提升機(jī)制動(dòng)器的功能就是剎住提升機(jī)卷筒，使提升機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。圖21 多繩摩擦式提升設(shè)備示意圖1. 工作機(jī)構(gòu)主要主要是指主軸裝置和主軸承等主軸裝置由主軸卷筒滾動(dòng)軸承支輪制動(dòng)輪、調(diào)繩離合器等組成。 小結(jié)本章主要介紹了研究網(wǎng)絡(luò)化礦井提升機(jī)故障監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的背景及意義和國(guó)內(nèi)外研究提升機(jī)監(jiān)測(cè)的概況，最后對(duì)本課題研究的主要內(nèi)容做了簡(jiǎn)單的介紹。(4)將各參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)定時(shí)存儲(chǔ)，當(dāng)操作人員及管理人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行查詢(xún)，可顯示并打印各參數(shù)和狀態(tài)的內(nèi)容。此系統(tǒng)包括信號(hào)的采集、處理，各部分的邏輯關(guān)系，參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)與查詢(xún)等。本論文主要內(nèi)容包括:(1)對(duì)提升系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，確定其相應(yīng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)。數(shù)字式行程控制器為提升機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行計(jì)算和預(yù)置速度給定值，實(shí)現(xiàn)常規(guī)的行程控制系統(tǒng)的所有控制和監(jiān)測(cè)功能[9]。德國(guó)研制的AGE提升機(jī)采用一臺(tái)全數(shù)字式行程控制器和一臺(tái)機(jī)械式監(jiān)控器相配合的速度監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)三是盤(pán)型閘控系統(tǒng)，調(diào)零系統(tǒng)，控制電源的接地、電機(jī)以及變壓器超溫等的監(jiān)測(cè)與保護(hù)。當(dāng)這些系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)提升機(jī)施加機(jī)械的或者電氣制動(dòng)力矩，控制提升機(jī)使其緊急停車(chē)。整套系統(tǒng)中安全保護(hù)有60多種，可分為3大系統(tǒng)。 例如：:瑞典的ABB公司在礬山磷礦副井保護(hù)中實(shí)行了各方面的完善保護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)采用 ABBMasterPieCe200/l計(jì)算機(jī)為主控計(jì)算機(jī)，配以彩色監(jiān)視系統(tǒng)計(jì)算機(jī)Master View810/l、電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)電流環(huán)以及速度環(huán)控制計(jì)算機(jī)，構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)為NETn的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)的完善保護(hù)、監(jiān)測(cè)與控制。特別是對(duì)閘控和速度監(jiān)控系統(tǒng)等重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)更加合理，有些重要環(huán)節(jié)甚至還進(jìn)行雙重保護(hù)。這些高校發(fā)揮當(dāng)?shù)刭Y源和區(qū)域優(yōu)勢(shì)在提升機(jī)監(jiān)測(cè)方面取得很大進(jìn)展，在提升機(jī)監(jiān)測(cè)方面的發(fā)展方向上起到了良好的借鑒和指導(dǎo)作用。嵌入式提升機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)提升機(jī)多路信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和人機(jī)對(duì)話(huà)功能，以一種新的思路實(shí)現(xiàn)了提升機(jī)的信號(hào)監(jiān)測(cè)。各大高校也相繼對(duì)提升機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)展開(kāi)研究，并且取得顯著成就。比如兗州礦業(yè)公司灘煤礦研制的礦井提升機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以完成對(duì)提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與曲線(xiàn)圖分析(包括電氣設(shè)備電量參數(shù)、液壓系統(tǒng)的壓力量與電流量、主軸振動(dòng)信號(hào)等的在線(xiàn)監(jiān)測(cè))，并且實(shí)現(xiàn)了滑繩量的識(shí)別、捕捉第一故障點(diǎn)及參數(shù)記憶、主要操作事件及參數(shù)記憶、技術(shù)性能測(cè)定與報(bào)表生成、環(huán)境監(jiān)測(cè)功能，總體構(gòu)成包括提升機(jī)拖動(dòng)控制系統(tǒng)電量監(jiān)測(cè)、制動(dòng)控制系統(tǒng)的閘瓦間隙及主軸振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)、制動(dòng)控制系統(tǒng)的壓力信號(hào)及機(jī)房環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)故障源狀態(tài)監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量狀態(tài)及軸編碼器脈沖信號(hào)監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)電源監(jiān)測(cè)6個(gè)子系統(tǒng)。目前，我國(guó)安裝的監(jiān)控系統(tǒng)均是針對(duì)單一被測(cè)對(duì)象開(kāi)發(fā)，都屬于專(zhuān)用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。與早期的產(chǎn)品相比，新產(chǎn)品具有設(shè)備簡(jiǎn)單、組培靈活、容量大、檢查周期短、安全可靠、易于維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。國(guó)家重點(diǎn)煤礦全部安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并已成為煤礦標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)的首要條件。國(guó)內(nèi)的很多公司及其科研院所投入大量的人力物力展開(kāi)設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制和開(kāi)發(fā)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，主要依次經(jīng)歷了：①人工離線(xiàn)監(jiān)測(cè)方式；②單機(jī)集中式在線(xiàn)監(jiān)測(cè)；③基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。與以單片機(jī)為核心的監(jiān)視系統(tǒng)相比，軟件開(kāi)發(fā)的時(shí)間縮短46倍。不僅如此，LabVIEW也有很好的開(kāi)放性和擴(kuò)展性，使系統(tǒng)功能的擴(kuò)展和完善變得非常容易。開(kāi)發(fā)人員只需要理解各個(gè)圖標(biāo)的表示功能，在程序開(kāi)發(fā)中只需要用連線(xiàn)連接各功能模塊就能完成所需要的軟件功能。因此選基于LabVIEW的礦井提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)擇在LabVIEW平臺(tái)下開(kāi)發(fā)的礦井提升監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有很好的應(yīng)用前景。當(dāng)前，在以PC機(jī)為基礎(chǔ)的測(cè)、控軟件中，LabVIEW的市場(chǎng)普及率已僅次于C++與C。美國(guó)虛擬儀器系統(tǒng)及其圖形編程語(yǔ)言，已作為各大學(xué)理工科學(xué)生的一門(mén)必修課程?；谝陨显?，本文采用全新的虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)LbaVIEW來(lái)開(kāi)發(fā)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。國(guó)外研制的監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性雖好，但價(jià)格過(guò)高，對(duì)于中小煤礦來(lái)說(shuō)是難以承受的。提升機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)一直是提升技術(shù)的重要課題之一。通過(guò)對(duì)提升機(jī)各主要參數(shù)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，可以使司乘人員在接到這種報(bào)警信息時(shí)做出及時(shí)處理，可以大大減少事故的發(fā)生。對(duì)提升機(jī)運(yùn)行的主要參數(shù)進(jìn)行連續(xù)不斷的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控，使司乘人員隨時(shí)了解提升機(jī)的運(yùn)行情況，并在超限時(shí)做出故障報(bào)警，供司乘人員操作時(shí)參考。當(dāng)前，我國(guó)有一大批老提升設(shè)備、機(jī)組，其服役已接近或超過(guò)其壽命期，進(jìn)入“損耗故障期”，故障率增多，而要全部更新，經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)很重，根本不可能。1998年河南平頂山市石龍區(qū)西區(qū)煤礦副井提升機(jī)由于行程控制系統(tǒng)故障發(fā)生墜罐事故，死亡14人[4]。如:徐州韓橋礦山潘家屯副井多繩落地摩擦式提升機(jī)，由于原設(shè)計(jì)深度指示器采用了傳統(tǒng)控制方式，曾幾次發(fā)生過(guò)卷事故，最嚴(yán)重的一次是提升研石時(shí)，減速點(diǎn)沒(méi)有起作用，司機(jī)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有及時(shí)采取措施，造成高速過(guò)卷，致使楔形罐道全部沖毀，天輪下的防撞木撞碎，給生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的危害[2]。提升機(jī)的安全可靠性不僅直接影響整個(gè)礦井的生產(chǎn)能力，影響整個(gè)礦山的經(jīng)濟(jì)效益，而且還涉及到井下工作礦工的生命安全。題目：網(wǎng)絡(luò)化礦井提升機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化第1章 緒論 課題背景及研究意義提升機(jī)是礦井大型固定設(shè)備之一，是礦山生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ?，它?dān)負(fù)著提升煤石、下放材料、升降人員和設(shè)備的任務(wù)，是聯(lián)系井上與井下的唯一途徑，素有礦井“咽喉”之稱(chēng)[1]。隨著礦山生產(chǎn)的集中化和大型化發(fā)展，提升能力不斷加大，運(yùn)行速度越來(lái)越高，實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不斷加長(zhǎng)，因此對(duì)提升機(jī)運(yùn)行的安全可靠性要求也越來(lái)越高。目前我國(guó)礦山由于提升機(jī)故障而發(fā)生重大事故的例子還是很多。廣東韶關(guān)凡口鉛鋅礦四臺(tái)提升機(jī)(一臺(tái)交流拖動(dòng)、三臺(tái)直流拖動(dòng))，在使用傳統(tǒng)行程監(jiān)測(cè)方式時(shí)，提升機(jī)過(guò)卷事故時(shí)有發(fā)生，有幾次嚴(yán)重的過(guò)卷事故造成較大的設(shè)備損失，導(dǎo)致全礦停產(chǎn)[3]。2002年，淮北蘆嶺煤礦主井提升機(jī)由于行程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)失靈，提升機(jī)在生產(chǎn)中發(fā)生過(guò)卷事故，事故使得煤礦生產(chǎn)停工，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如何確保提升設(shè)備經(jīng)常處于安全可靠的運(yùn)行狀態(tài)，除了在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)合理選擇運(yùn)行參數(shù)外，關(guān)鍵在于對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控。如提升機(jī)過(guò)速而造成的過(guò)卷、過(guò)放現(xiàn)象，制動(dòng)器閘瓦的磨損，制動(dòng)彈簧的疲勞引起的制動(dòng)器失效等。因此，開(kāi)發(fā)一套簡(jiǎn)單適用的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是非常必要的。當(dāng)前，許多煤礦都未設(shè)置提升機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外已有的監(jiān)控系統(tǒng)大多數(shù)是對(duì)整個(gè)礦山的大型監(jiān)控系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)研制的針對(duì)提升機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)大都是采用單片機(jī)技術(shù)，其抗干擾能力差，性能不穩(wěn)定，而且在開(kāi)發(fā)測(cè)試系統(tǒng)的軟硬件方面主要采用匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言，在語(yǔ)言編程方面需要花費(fèi)相當(dāng)?shù)娜肆蜁r(shí)間，并且已開(kāi)發(fā)的專(zhuān)家系統(tǒng)大部分仍工作在DOS環(huán)境下，人機(jī)界面不友好，功能不完善，可擴(kuò)展能力不強(qiáng)，系統(tǒng)一旦建立，修改起來(lái)具有相當(dāng)?shù)碾y度。虛擬儀器技術(shù)經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，技術(shù)日趨成熟。在我國(guó)，盡管虛擬儀器的應(yīng)用較晚，還處于應(yīng)用初期、起步階段，但其應(yīng)用已經(jīng)體現(xiàn)在航天航空、機(jī)械工程、電力電子工程、建筑工程、生物醫(yī)療、紡織工程及其教學(xué)科研等諸多領(lǐng)域，對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)產(chǎn)生了巨大的影響和經(jīng)濟(jì)效益。隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器很有可能成為下一代的儀器標(biāo)準(zhǔn)?；贚abVIEW的提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，利用虛擬儀器公司研制的數(shù)據(jù)采集卡，能迅速地建立一個(gè)功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的監(jiān)控系統(tǒng)，并且工作在Windows系統(tǒng)下，界面直觀形象。同時(shí)LabVIEW支持模塊化與層次化設(shè)計(jì)，搭建程序非常清晰、可讀，維護(hù)起來(lái)簡(jiǎn)單方便?；贚abVIEW的提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是LabVIEW在礦山設(shè)備監(jiān)控方面的一個(gè)嘗試。與局限于提升行程速度監(jiān)視的系統(tǒng)相比，監(jiān)視參數(shù)有所增加，并加入了簡(jiǎn)單的報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)功能有大幅度提高，其應(yīng)用對(duì)提高中小煤礦的安全性方面具有重要意義。我國(guó)從70年代開(kāi)始從國(guó)外逐步引進(jìn)一批用計(jì)算機(jī)控制的安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)引進(jìn)相應(yīng)的制造技術(shù)。經(jīng)過(guò)幾十年的努力，我國(guó)自行研制的安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)迅速發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)管理技術(shù)達(dá)到了90年代初的國(guó)際先進(jìn)水平，全國(guó)比較大的礦井幾乎都安裝了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[5]。國(guó)內(nèi)還通過(guò)自主研發(fā)和對(duì)引進(jìn)系統(tǒng)的改造，研制出多種KJ系列的煤礦監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。但是現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在著智能程度低、通用性差等問(wèn)題，既不符合智能型集中監(jiān)控的要求，又不能完全滿(mǎn)足煤礦安全生產(chǎn)的需要[6]。經(jīng)過(guò)幾十年的努力，我國(guó)在對(duì)提升機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的研究方面已經(jīng)取得很多成就，有些甚至達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。整體水平居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，在電量的測(cè)量方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并且通過(guò)了技術(shù)鑒定[7]。太原理工大學(xué)開(kāi)發(fā)出針對(duì)提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的基于MSC51的嵌入式提升機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的針對(duì)提升機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，河海大學(xué)利用激光測(cè)距原理開(kāi)發(fā)的礦井提升機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，在吸納前人研究成果的基礎(chǔ)上融合其它相關(guān)技術(shù)做了進(jìn)一步的探索[8]。 國(guó)外對(duì)提升機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究開(kāi)始時(shí)間比較早，如今已達(dá)到很高的水平。這些措施給提升機(jī)的安全運(yùn)行提供了可靠的安全保證。法國(guó)也給提升機(jī)提供了完善的安全保護(hù)。系統(tǒng)一是機(jī)械性質(zhì)的故障保護(hù)，系統(tǒng)電路包括制動(dòng)控制系統(tǒng)電路、速度控制系統(tǒng)電路、液壓站系統(tǒng)電路。系統(tǒng)二是速度控制、磁場(chǎng)以及電樞整流器系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與控制。當(dāng)它們出現(xiàn)故障時(shí)切除速度信號(hào)，使自動(dòng)停