煤礦智能差壓變送器故障分析及控制系統(tǒng)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故障然后給出了相應(yīng)的對(duì)策，進(jìn)而分析了控制系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，并基于工程經(jīng)驗(yàn)針對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)改進(jìn)，以提高煤礦智能差壓變送器系統(tǒng)的安全與高效便捷性。

 

引言

近年來，隨著國外壓濾技術(shù)的引進(jìn)和國內(nèi)壓濾技術(shù)的發(fā)展[1]，高效快開式智能差壓變送器具有設(shè)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回收煤泥和清潔煤的重要設(shè)備，是煤礦選煤場中機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，機(jī)械化程度高，減少了人力的投入，結(jié)合PLC等控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)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(jù)控制系統(tǒng)的反饋能夠?qū)崿F(xiàn)自主壓力控制的過濾工作，根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行適時(shí)的壓力填充與壓力保持�；�于上述功能其在回收煤礦潔凈煤時(shí)，能夠通過降低濾餅的含水量提升濾餅質(zhì)量。在選煤廠的整個(gè)控制系統(tǒng)中，很多因素影響著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(jié)構(gòu)。在具體的工作過程中，機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)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(wěn)定性尤為重要。所以，本文將就提高煤礦中快開式智能差壓變送器的工作效率進(jìn)行分析，結(jié)合多年的工程經(jīng)驗(yàn)指出了系統(tǒng)中常見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(shè)備，給出了具有針對(duì)性的改進(jìn)措施與預(yù)防措施。

 

1工作原理

快開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，以確保加壓過濾器在壓力過濾器中受壓。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(jī)壓實(shí)和松動(dòng)。在電控柜系統(tǒng)的作用下，系統(tǒng)的一部分由油缸，油泵和液壓元件完成，并且當(dāng)系統(tǒng)被按壓時(shí)各個(gè)過濾室被密封。用于過濾，反之亦然用于卸載。卸載部分主要由兩個(gè)齒輪電動(dòng)機(jī)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(tǒng)的作用下工作。

 

2故障分析與應(yīng)對(duì)措施

2.1機(jī)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(jī)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期的卸料循環(huán)過程中螺栓出線松動(dòng)，造成原本與作用力垂直的螺栓出線一定的夾角，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(xiàn)行具體的改進(jìn)措施有：及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的保養(yǎng)與維護(hù)，總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)對(duì)可能對(duì)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)問題的位置進(jìn)行周期巡查，周期更換相關(guān)機(jī)械設(shè)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(dǎo)致壓力松動(dòng)或松動(dòng)�，F(xiàn)有的處理措施是人工處理與檢查系統(tǒng)中的電磁閥設(shè)置，檢驗(yàn)其是否出現(xiàn)故障，周期更換電磁閥減少其故障發(fā)生概率;通過電接點(diǎn)壓力表的數(shù)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(tǒng)中不止泵站有電磁閥，快開式智能差壓變送器中還有別的型號(hào)的電磁閥，通過檢查電磁閥的通電情況與其中是否有線圈的損壞來減少電磁閥工作性能差或不工作的概率。

 

2.3液壓系統(tǒng)故障

液壓系統(tǒng)故障：油壓不足、壓力難以保持、整個(gè)系統(tǒng)工作噪聲大。系統(tǒng)中油壓不足可能系統(tǒng)中的溢流閥出現(xiàn)故障，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)漏油，而且油泵周圍的密封圈出現(xiàn)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(tǒng)中壓力難以保持的可能原因是液壓控制閥不工作，現(xiàn)行經(jīng)驗(yàn)當(dāng)其不工作是用清洗液控制閥代替。整個(gè)系統(tǒng)中工作是噪聲大可能的原因是氣缸密閉螺絲松動(dòng)導(dǎo)致其內(nèi)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(xiàn)故障后要及時(shí)進(jìn)行處理。

 

3控制系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

選煤廠中控制系統(tǒng)安全高效運(yùn)行的基石是硬件性能的高效穩(wěn)定[3]�，F(xiàn)階段系統(tǒng)漸漸從傳統(tǒng)的集中自動(dòng)控制演變成為多樣分散控制，同時(shí)其對(duì)以太網(wǎng)的整合融入能力也越來越高。因此，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠和穩(wěn)定的操作，有必要考慮各種硬件組件的配置和系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均基于PLC。在整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件選擇方面：選擇壓力風(fēng)機(jī)和智能差壓變送器等具有信號(hào)傳輸?shù)脑O(shè)備收集整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行信號(hào)反饋給更高一級(jí)控制系統(tǒng)；選擇更高效的PLC控制系統(tǒng)，根據(jù)需要對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行重設(shè)，PLC系統(tǒng)中硬件的選擇，選擇觸摸屏，降低操作的學(xué)習(xí)成本，同時(shí)加強(qiáng)人機(jī)交互。實(shí)現(xiàn)可視操作與結(jié)果可視化、逆變器的選擇，維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的安全，降低事故發(fā)生的可能性與概率，各個(gè)設(shè)備加設(shè)電氣控制等。在整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，對(duì)相關(guān)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置，同時(shí)構(gòu)建PLC與觸摸屏之間網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)現(xiàn)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(tǒng)，圖1中的測量儀表，如壓力表等為后面的PLC控制分析整個(gè)系統(tǒng)提供必要的參數(shù)輸入，基于上部過程的運(yùn)算結(jié)果，PLC通過控制電磁控制閥，然后將其作用結(jié)果通過壓風(fēng)機(jī)和液壓泵站輸出作用結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓濾工藝的控制，完成整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)。

 

4控制系統(tǒng)的改進(jìn)

盡量選擇可以通過網(wǎng)絡(luò)集成伺服控制[4]，實(shí)現(xiàn)真正意義上的中小型控制系統(tǒng)。主要優(yōu)點(diǎn)：通訊方式多樣化、通訊速率快、程序存儲(chǔ)容量大、I/O能力達(dá)到128000點(diǎn)布爾量或4000點(diǎn)模擬量、無機(jī)架設(shè)計(jì)、模塊體積小、性價(jià)比高的軟件。.

 

 

 

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

將報(bào)警系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的查詢方面做到操作畫面上，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(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，幫助對(duì)話窗口在桌面彈出，系統(tǒng)內(nèi)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(tǒng)增加了歷史數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存與查找功能，保留系統(tǒng)數(shù)據(jù)的同時(shí)，讓下一個(gè)操作人員很直觀的了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況，指導(dǎo)操作生產(chǎn)，同時(shí)還可以進(jìn)行輔助季度、年終總結(jié)。

在PID調(diào)節(jié)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(wěn)定，儲(chǔ)漿槽的液位能保持穩(wěn)定，因?yàn)檫@三個(gè)PID調(diào)節(jié)的穩(wěn)定和精que直接影響到產(chǎn)量和水分；排料時(shí)自動(dòng)出現(xiàn)故障能隨意切換到手動(dòng)排料，故障解除轉(zhuǎn)回自動(dòng)不影響繼續(xù)開車。另外在程序簡化和控制改進(jìn)方面還要作較多的改進(jìn)。

將系統(tǒng)的通訊方式改為以太網(wǎng)的無線連接方式，作為開放式的公共信息網(wǎng)可以云儲(chǔ)存信息，同時(shí)提供了較為通用和標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口為DOS控制系統(tǒng)與Windows等控制系統(tǒng)，加強(qiáng)了設(shè)備之間的聯(lián)系，同時(shí)他的云儲(chǔ)存功能也是構(gòu)建未來工廠設(shè)備信息網(wǎng)絡(luò)的重要基石。此種通訊方式數(shù)據(jù)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(yīng)用非常廣泛，不管集控系統(tǒng)采用那種型號(hào)的PLC，都能完成聯(lián)網(wǎng)通訊的要求。

5結(jié)語

智能差壓變送器的機(jī)械部分、電氣元件、液壓系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中均可能出現(xiàn)故障，除了要對(duì)設(shè)備定期檢修和維護(hù)，還應(yīng)對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行有效改進(jìn)，以增強(qiáng)系統(tǒng)的人機(jī)交互性等功能，從根本上預(yù)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。