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煤矿智能差压变送器故障分析及控制系统技术改进

作时间:2019-09-12  来源:  作者:
   
摘 要:介绍了智能差压变送器的工作原理,分析了智能差压变送器的常见故障然后给出了相应的对策,进而分析了控制系统中硬件设计与网络构建,并基于工程经验针对控制系统进行了相关改进,以提高煤矿智能差压变送器系统的安全与高效便捷性。
 
引言
近年来,随着国外压滤技术的引进和国内压滤技术的发展[1],高效快开式智能差压变送器具有设备集中、自动化程度高、产品水分低等特点。智能差压变送器是选煤厂回收煤泥和清洁煤的重要设备,是煤矿选煤场中机电一体化系统设计的重要组成部分,机械化程度高,减少了人力的投入,结合PLC等控制系统能够实现比较高的自动化水平。同时智能差压变送器在循环中根据控制系统的反馈能够实现自主压力控制的过滤工作,根据系统的工作状态进行适时的压力填充与压力保持。基于上述功能其在回收煤矿洁净煤时,能够通过降低滤饼的含水量提升滤饼质量。在选煤厂的整个控制系统中,很多因素影响着智能差压变送器的工作效率,例如进料特性和智能差压变送器的结构。在具体的工作过程中,机械系统、液压系统与电气系统的故障会直接降低其工作效率,所以保持其工作性能峰值与稳定性尤为重要。所以,本文将就提高煤矿中快开式智能差压变送器的工作效率进行分析,结合多年的工程经验指出了系统中常见故障可能的原因与具体工作中影响智能差压变送器工作效率的关键因素,并就实际的矿用设备,给出了具有针对性的改进措施与预防措施。
 
1工作原理
快开式智能差压变送器的滤板由隔膜板和厢式板组成[2]。在操作过程中,缸体上的活塞杆推动压板,压紧板和止推板之间的隔膜板和厢式板及滤布被紧紧压紧,以确保加压过滤器在压力过滤器中受压。由于隔膜板,压缩空气可以压入隔膜入口处的滤饼中,以进一步降低滤饼的水分含量。还可以使高压空气从推力板端部的进料口通过用于中间空气流动的滤布层,并吹回中间泥浆。还有一些动力单元被主发动机压实和松动。在电控柜系统的作用下,系统的一部分由油缸,油泵和液压元件完成,并且当系统被按压时各个过滤室被密封。用于过滤,反之亦然用于卸载。卸载部分主要由两个齿轮电动机和一个主要部分组成,如传动轴、链轮、链条等,并在电气系统的作用下工作。
 
2故障分析与应对措施
2.1机械部分故障
在实际的工作中,智能差压变送器的滤板损坏是机械破坏的主要故障形式,其主要破坏位置发生在用于固定滤板的把手螺栓脱落、绷断,滤板失去固定将会变形直至断裂。更深层次的原因主要是长期的卸料循环过程中螺栓出线松动,造成原本与作用力垂直的螺栓出线一定的夹角,则力矩将会产生,弯曲剪切力将会作用在滤板的紧固螺栓上,假以时日螺栓断裂脱落则是必然,同时滤板将会随之破坏。现行具体的改进措施有:及时进行系统中各个设备的保养与维护,总结前人经验对可能对系统中可能出现问题的位置进行周期巡查,周期更换相关机械设备防患于未然。
2.2电气元件故障
智能差压变送器的电气部件的故障主要包括泵站的电磁阀故障,电接触压力表的故障和其他电磁阀故障。泵站电磁阀故障将导致压力松动或松动。现有的处理措施是人工处理与检查系统中的电磁阀设置,检验其是否出现故障,周期更换电磁阀减少其故障发生概率;通过电接点压力表的数值判断其性能是否处在峰值,可能的原因是压缩超时或排气超时。系统中不止泵站有电磁阀,快开式智能差压变送器中还有别的型号的电磁阀,通过检查电磁阀的通电情况与其中是否有线圈的损坏来减少电磁阀工作性能差或不工作的概率。
 
2.3液压系统故障
液压系统故障:油压不足、压力难以保持、整个系统工作噪声大。系统中油压不足可能系统中的溢流阀出现故障,导致设备出现漏油,而且油泵周围的密封圈出现破坏也是油压不足可能的原因。控制措施是经常检查周期更换,降低其破坏概率。系统中压力难以保持的可能原因是液压控制阀不工作,现行经验当其不工作是用清洗液控制阀代替。整个系统中工作是噪声大可能的原因是气缸密闭螺丝松动导致其内部进入空气,为避免上述情形的产生,要保证其具有良好的密封性,同时出现故障后要及时进行处理。
 
3控制系统中硬件设计与网络构建
选煤厂中控制系统安全高效运行的基石是硬件性能的高效稳定[3]。现阶段系统渐渐从传统的集中自动控制演变成为多样分散控制,同时其对以太网的整合融入能力也越来越高。因此,为了实现系统的可靠和稳定的操作,有必要考虑各种硬件组件的配置和系统的通信结构。该系统的硬件设计和通信网络结构均基于PLC。在整个控制系统的硬件选择方面:选择压力风机和智能差压变送器等具有信号传输的设备收集整个运行系统的运行信号反馈给更高一级控制系统;选择更高效的PLC控制系统,根据需要对整个控制系统进行重设,PLC系统中硬件的选择,选择触摸屏,降低操作的学习成本,同时加强人机交互。实现可视操作与结果可视化、逆变器的选择,维护整个系统的安全,降低事故发生的可能性与概率,各个设备加设电气控制等。在整个系统的网络建设,对相关设备的网络接口进行网络配置,同时构建PLC与触摸屏之间网络通讯实现信息的云传输。
 
图1是以煤矿智能差压变送器为核心的自动控制系统,图1中的测量仪表,如压力表等为后面的PLC控制分析整个系统提供必要的参数输入,基于上部过程的运算结果,PLC通过控制电磁控制阀,然后将其作用结果通过压风机和液压泵站输出作用结果,实现对压滤工艺的控制,完成整个系统循环。
 
4控制系统的改进
尽量选择可以通过网络集成伺服控制[4],实现真正意义上的中小型控制系统。主要优点:通讯方式多样化、通讯速率快、程序存储容量大、I/O能力达到128000点布尔量或4000点模拟量、无机架设计、模块体积小、性价比高的软件。.
 

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基于实际工程经验具体的控制方式有以下方面:现场操作部分用程序代替了硬线连接,大大简化了控制线路,能把故障率降到非常低,便于维护和维修。将系统控制柜和就地操作箱的连接是通过放电缆接线集成在一根通讯电缆。这样就把放电缆和接线这个很长的工期给省掉了,而且还解决了容易接错线拖延调试时间的麻烦。将系统传感器仪表信号和控制输出信号的电缆全部进入就近的现场操作箱,这样可以大大缩短放电缆的距离,节省了安装时间。原系统现场操作没有通过PLC程序控制,如果要求改变一台电机或一个阀门的控制要求,往往需要更改硬连接线,非常麻烦。而改进后的系统则简单的多了,只需要改一下程序即可,硬线连接基本上不用动。
将报警系统、实时数据和历史数据的查询方面做到操作画面上,无需进入配电室,就可以进行操作,大大方便了操作者的使用。当出现系统报警时,帮助对话窗口在桌面弹出,系统内进行分析故障非常可能的原因与位置,大大减少操作者寻找故故障原因与位置的时间,尽早消除故障。同时改进后的系统增加了历史数据的储存与查找功能,保留系统数据的同时,让下一个操作人员很直观的了解系统的运行情况,指导操作生产,同时还可以进行辅助季度、年终总结。
在PID调节方面和排料上做一些改进,保证改进后加压仓和反吹风包的压差保持稳定,储浆槽的液位能保持稳定,因为这三个PID调节的稳定和精确直接影响到产量和水分;排料时自动出现故障能随意切换到手动排料,故障解除转回自动不影响继续开车。另外在程序简化和控制改进方面还要作较多的改进。
将系统的通讯方式改为以太网的无线连接方式,作为开放式的公共信息网可以云储存信息,同时提供了较为通用和标准的网络接口为DOS控制系统与Windows等控制系统,加强了设备之间的联系,同时他的云储存功能也是构建未来工厂设备信息网络的重要基石。此种通讯方式数据传输率高,既支持实时I/O消息传递,也支持消息交换,应用非常广泛,不管集控系统采用那种型号的PLC,都能完成联网通讯的要求。
5结语
智能差压变送器的机械部分、电气元件、液压系统在生产过程中均可能出现故障,除了要对设备定期检修和维护,还应对其控制系统进行有效改进,以增强系统的人机交互性等功能,从根本上预防智能差压变送器发生故障,提高智能差压变送器的工作效率。
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