kjdt单体支柱密封质量监测系统

《kjdt单体支柱密封质量监测系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《kjdt单体支柱密封质量监测系统（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、山东科技大学 硕士学位论文 KJDT单体支柱密封质量监测系统 姓名：武装 申请学位级别：硕士 专业：测试计量技术及仪器 指导教师：郑丰隆 20040501 声明 本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世 行公认的文献外，全部是本人在导师的指导下的研究成果。该论文尚没有呈 窆于其他任何学术机关作鉴定。 研究生签名： 日 期：口6 D e c l a r a t i o n Id e c l a r et h a tt h i sd i s s e r a t i o n ，s u b m i t t e di nf u l f i l l m e n to ft h er

2、e q u i r e m e n t s f o rt h ea w a r do fM a s t e ro f E n g i n e e r i n g ，i nS h a n d o n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n d T e c h n o l o g y , i sw h o l l ym yo w i lw o r ku n l e s sr e f e r e n c e do fa c k n o w l e d g e T h e d o c u m e n th a sn o tb e e ns u b m i t t

3、 e df o r q u a l i f i c a t i o n a t a n y o t h e ra c a d e m i c i n s t i t u t e S i g n a t u r e ：w “二k p j D a t e ：0 t 山东科投大学硕t 论文第一牵概述 第1 章概述 1 1 课题的提出 八十年代，我国煤矿地下开采技术落后，主要使用金属摩擦支柱和绞接顶粱对 顶板进行支护，支护能力差，同时对顶板活动规律不清楚，缺少矿山压力自动检测 仪器，因而那是顶板事故严重，居煤矿五大灾害( 水、火、瓦斯、煤尘、和顶板) 之酋，顶板事故死亡人数占总事故死亡人数的一半，严重

4、威胁安全生产。煤炭部因 此将顶板事故防治列为重要任务，经过大量的试验证明利用单体液压支柱代替金属 摩擦支柱和绞接将更为安全。目前，单体液压支柱在我国已经成为一种极为重要的 支护设备，尤其在普采工作面，更是大量使用，单体支柱密封密封质量的好坏，直 接影响安全生产，因顶板支柱不好引起的各种伤亡事故屡见报道，因此对单体液压 支柱( 特别是大修之后的) 的密封质量检测非常重要。单体液压支柱密封质量检测 仪器就是专门用于检测单体支柱密封性能的仪器，为支柱检测的现代化开辟了道路， 使用户能够从定量的角度，自动、准确的检测支柱的密封性能，大大的提高了井下 支柱的密封质量。D K 型检测仪是长期以来一直使用的

5、一类单体液压支柱密封质量检 测仪。它的系统结构图如图1 一l 所示。其工作原理是：首先，将压力盒倒装在钢架 顶梁上，每一个压力盒通过一根电缆与检测仪主机相连，再将检测仪与计算机连接 在一起。用注液枪将所有要检测的支柱逐个支起，支设在钢架下横梁与压力盒之间 并加到额定支撑力。当所有的支柱支好后，打开检测仪和计算机，开始检测压力， 进行调零、初始化输入参数、存储数据等操作。 经过几年来的现场使用，发现这种系统有很多问题。首先，在检测过程中，由 于必须等到所有的支柱都被支起后才能开始检测，因而使得：( 1 ) 同批检测的支 柱先支上的支柱和最后支上的支柱相差十几分钟，各支柱不是在相等的状态下开始 检

6、测的。( 2 ) 一批支柱中有的支柱几分钟后就明显不合格的也得等到这一批检测完 才能打印出结果。( 3 ) 在调换工作面时还需检测速度更快一些。其次，在管理中也 存在问题：一棵新柱从开始使用以后，没有办法对其跟踪管理，管理人员不知道该 棵支柱究竟在哪里使用过、使用了多长时间、总共检修了几次、每次的检修情况如 山东科技( 学硕t 论空第一幸概连 何。单体液压支柱按煤矿安全规定使用8 个月必须升井检修，由于上述原因，需检 修的单体液压支柱或是已经到了报废年限的单体液压支柱可能仍然在井下使用，这 就给煤矿的安全生产带来不稳定的因素，也无法分清是使用时间长、还是检修质量 的问题。这也使得我们无法了解所

7、检修的单体液压支柱在井下使用平均寿命是多少， 而且，单体液压支柱的更新和报废也没有准确的依据。 单体液压支柱密封质量检测系统现已广泛应用于全国各煤矿，它能全部完成国 家煤矿安全监察局发布的“煤矿安全规程”中规定的对单体支柱压力试验的任务， 可对摩擦式金属支柱、外注式、内注式液压支柱做压力试验，可对单体液压支柱做 高、低压密封试验，可对支柱做4 h 高压抽查试验，经过多年的实践应用，发现现有 的单体液压支柱密封质量检测系统存在诸如检测效率低、软件功能弱、检测信息滞 后、无报警信号等缺点。为了彻底解决单体液压支柱的检测与管理中的老问题，需 要研制一套单体一套单体液压支柱智能跟踮管理系统 1nk 1

8、 2 课题的意义 炙硝圈 两电子技术与计算机技术的发展，促使仪器仪表技术发生了变革性的进步，产生 了具有高性能、多功能等显著特点的智能仪器，C P U 的灵活控制功能和强大的数据 处理能力是分立单元所望尘莫及的随着性能价格比的不断提高，在智能仪表中普 遍采用单片机作为C P U ，单片机的控制功能和数据处理能力，不断提高智能仪器的 档次，是所有相关人员的共同奋斗方向。 K J D T 型单体支柱密封透量捡型堡专门用于检测单体液压支柱密封性能的仪器，它 的核心是由单片机及双线圈钢弦激发器组成的。该仪器具有技术先进，操作方便，可 靠性能高，分辨率高等特点，是单体液压支柱生产厂家，维修中心，各局矿维

9、修车间 等部门的必备设备。单体液压支柱密封质量检测仅的出现，为支柱检测的现代化开辟 了道路，使用户能够从定量的角度，自动准确的检测支柱的密封性能，大大的提高 了井下支柱的密封质量。 它只要针对单体支柱的在籍、使用、报废实施跟踪管理，为领导及有关技术人员 针对单体液压支柱厘量篁堡? 购置、报废、等决策提供依据、课题完成后可迅速应用 于全国各煤矿、各矿务局单体支柱租赁检修中心，为煤矿安全生产提供强有力的保障 措施。葫k 硝硝迪 j 嘲嘭。 2 山东争嫩人学硕 ：论文第一二辛方案选择 第2 章方案选择 一个监控系统的方案选择主要是根据信息传输所采用的技术特征来进行的，这是 因为传输方式直接影响着一个

10、系统的先进性、可靠性等技术面貌。而传输方式选择的 合理性，又取决于被检测对象信息分布的特点。单体液压支柱密封质量检测仪是一种 集散型监控系统，只有选择一种合适的传输方式才能快速、准确的测量数据，并且实 现可靠、及时的数据传输。通过调研分析，我们可以考虑以下几种方案： 2 1 、传输系统 2 1 1 采用空分制传输系统： 如下图所示： 测点 传感器1 测点 传感器2 测点 传感器3 测点 传感器4 测点 传感器5 空分制( 即通信信道的空间划分法) 也就是一个测点用一对电缆芯线来传输。在 本系统中，我们可以考虑将每一个分站都直接与中心站相连，一个分站测到一个单体 液压支柱的压力。分站之间互不干扰

11、，这样使得系统运行的灵活性强，可以在测试中 任意的增减分站数目。但是这是以空间和材料的浪费为代价的，它需要为每一个分站 配备一个传输口和一根多芯电缆，既占用了大量的空间又提高了成本。 山东科技大学硕士论文篱二豪方集选择 2 1 2 采用频分制传输系统： 通信信道的频率划分制使得传输信道的电缆芯数大大减少，所用的电缆芯数 M = 2 N P ， 其中N 一测点数，P 一每对芯数可载频率个数。 比如，测点数为100 个采用l0 路分频( 即P = I O ) 则所需芯线数为20 。可 见芯线数比空分制大大减少。但频分制仍存在以下几个问题： _ 对每个检测点都需要一个发射机和一个接受机，电子线路复杂

12、，监控区域还 要有庞大的接收机柜： _ 电缆芯数仍较多，而且芯线数岁检测点数增加而增加： _ 每个发射机接收机都要单独测试，各路之间会有干扰，调试困难； 一分立元件多成本高； _ 智能化低，可靠性差。 2 1 3 采用时分制传输系统 测点 传感器1 测点 传感器1 测点 传感器l 测点 传感器1 测点 传感器1 时分制传输系统也就是按照时间先后逐个检测分站数据。我们将传输接口减少到 一个，同时将所有的分站数据通过一根两芯电缆传输如上图，较好的解决了前面方案 中出现的问题。这种传输方式的优点可以归纳为： 4 山东科技大学硕士论文 第二章方案选择 通讯规约严密，抗干扰性强 _ 2 芯传输，且与测点

13、多少无关 - 监控区域无需庞大的接收机柜 - 传输系统不需要进行调试 - 传输( 通讯) 过程中由软件实现 分立元件少，集成度高，可靠性高 整个系统采用多机串行通讯方式，让中心站顺时逐个采集分站中的数据。 2 2 、系统主控制器 2 2 1 、中心站采用单片机 如下图所示，如果中心站以单片机作为主机，为了实现检测、报警、控制等功能， 需要在主机外部添加许多器件，如大规模显示器、报警装置、控制键盘等。而且，在 软件上要求也很高，需要大量的程序来支持，比如打印程序、读键值程序、显示程序 等。因而这种方案不太合适。 山东科技人学颈士论文第二霈方案选掸 2 2 2 、中心站采用计算机 计算机的迅速发展

14、和广泛应用是我们完全可以以计算机来整合上述各外部器件 的功能。这样就节约了大量的空间、时间和成本，而且操作简便，性能更可靠，功能 更齐全 2 3 、压力传感器的选择 传感器是连接被测对象和监测系统的接口，它提供给系统以进行处理和决策所必 需的原始信息，在很大程度上影响了和决定了系统的功能。 传感器的种类很多，往往一种物理量可应用多种类型的传感器来检测。测试压力 所常用的电阻应变式传感器、压电式传感器和振弦式传感器。 电阻应变式传感器的工作原理是基于在发生机械变形时，电阻应变片的电阻值会 发生变化。使用时把应变片用特制胶水粘固在弹性元件或需要测量变形的物体表面 上。在外力作用下，电阻丝即随同该物

15、体一起变形，其电阻值发生相应的变化。由此 电阻变化转换为被测量。这种传感器具有体积小、动态相应块、测量精度高、使用简 便等优点。但是由于应变式是被粘贴在物体上，在恶劣的煤矿环境中很容易出现一些 问题，比如机械滞后、濡变、零漂、绝缘电阻等，因而大大影响了测试性能。 压电式传感器是以具有压电效应的压电器件为核心组成的传感器。它具有灵敏度 和分辨率高、体积小、重量轻、刚度、强度大、测量范围大动态特性好等优点。但是 压电式传感器是高阻抗、小功率元件，极易受外界机、电振动引起的噪声干扰：环境 温度、湿度对传感器的工作性能有很大的影响；而且这类传感器要求安装接触面又很 6 山东科技大学硕上论文第二帝方案选

16、择 高的平行度、平直度和低的粳糙度。 煤矿上环境恶劣，空气中煤尘、粉尘密度高，温度湿度变化大，工作面常被改换、 移动或撞击。根据上述两种传感器的特点，发现他们均不适合在本系统使用。而振弦 式传感器能够克服这些问题。振弦式传感器通常为全钢结构，密封防水防潮，坚固耐 用，长期稳定性好，寿命长达1 0 一2 0 年，输出为频率信号，可接长电缆，便于远距 离传输，可直接与微机接口，精度和分辨率高，很符合煤矿智能仪器和检测系统需要。 特别式双线圈自激型耗电流小( 最大为2 0 m a ) ，电压很低( 5 V ) ，易做成本小安全防 爆型。强度大，较其量程约大5 倍。因而本系统就选用了这种双线圈自激型钢弦式载 荷传感器。 2 4 、系统方案 通过以上方案的分析和探讨，为了使系统达到设计要求，具有较高的性能价格比， 有考虑到货源供应、现场应用等方面的因素，我们采取使用计算机作为主机监控多个 ( 1 5 6 4 ) 智能控制器的运行，采用时分制传输技术，每个智能控制器测试一