浅谈传感器在矿井提升机自动检测系统中的应用

摘 要

文章概述传感器研究现状与发展，探讨传感器在矿井提升机自动检测系统中的应用，并浅析我国传感器技术发展的若干问题及发展方向。

【关键词】传感器 自动检测技术 矿井提升机 应用

在矿井提升机自动检测系统中，传感器处系统之首，其作用相当于系统感受器官，能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境考验，是自动检测系统达到高水平的保证。如缺少这些传感器对系统状态和对信息精确而可靠的自动检测，系统的信息处理、控制决策等功能就无从谈起和实现。

1 传感器的研究现状与发展

随着人类探知领域和空间的拓展，电子信息种类日益繁多，信息传递速度日益加快，信息处理能力日益增强，相应的信息采集――传感技术也将日益发展，传感器也将无所不在。

从20世纪80年代起，逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”，各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为重要的现代科技领域，传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。

2 传感器在矿井提升机自动检测系统中的应用

为了保证煤矿安全生产，实现煤矿生产现代化，有必要对矿井提升系统进行实时监测及运行状态分析。本文根据煤矿的生产实际，罗列了多传感器的矿井提升设备运行状态计算机自动监测系统，介绍了各种传感器原理、功能及在自动监测系统中的组成及应用实例。应用结果表明，基于多传感器信号融合的计算机自动监测系统对矿井提升这样多变量、非线性的复杂系统非常适用，能准确地进行动态监测、故障诊断及事故处理。

提升机由机械设备、液压制动装置和电气控制系统等构成。根据采集的信息不同，提升机自动检测系统中所用的传感器大致分为以下几类：

2.1 热电阻

主要是利用电阻随温度升高而增大这一特性来测量温度的。目前我矿采用较多的是分度号为Pt100铂电阻。它主要用在主变压器、主电机的绕组内，来检测温度。

2.2 热电偶

它的特点是能将温度信号直接转换成电动势。目前主要用的是装配型固定法兰式，测量主轴及天轮轴的温度。这两种传感器所采集的温度信号都被集中在温度自动检测仪中，根据检测对象不同，设定温度上限，一旦超温，检测仪自动发出报警信号，并且将信号输出到提升机电控的故障诊断系统，根据故障类型，自动生成故障报警。

2.3 差动变压器式压力变送器

它主要用于测量液压制动系统及系统的工作液压力。原理是将压力变换为差动变压器衔铁的位移，而使二次绕组中产生的感应电势发生变化而由电压输出，此输出信号在进一步作电压/电流变换在接入二次仪表加以显示。

2.4 电流互感器

利用电磁感应原理，通过穿在电动机电枢回路或磁场回路的互感器感应出的信号作为闭环调速系统的电流反馈，及供仪表的显示。

2.5 接近开关

又称无触点行程开关，它能在一定的距离内检测有无物体靠近。当物体与其接近到设定距离时，就可以发出“动作”信号，而不像机械式行程开关那样，需要施加机械力。可用于高速计数、测速及确定金属物体的存在和位置。它给出的是开关信号（高电平或低电平），多数接近开关具有较大的负载能力，能直接驱动中间继电器。目前这类传感器在我矿提升机控制系统中应用最多、最广。

它的特点是：非接触检测，不影响被测物的运行工况；不产生机械磨损和疲劳损伤，工作寿命长，免维护；响应快，一般响应时间可达几毫秒或十几毫秒；输出信号大，易于与计算机或可编程控制器（PLC）等接口；采用全密封结构，防潮、防尘性能好，可靠性强，且无触电、无火花、无噪声，所以尤其适用于煤矿的防爆场合（防爆型）。我矿各个井的井筒开关用的就是接近开关，利用它来检测运行当中罐笼的实际位置，在不同的深度生成减速、同步、2m/s限速停车等信号送到计算机中，从而实现对提升机的各种控制功能。

接近开关按使用场合不同又分为如下几种：

（1）自感式、差动变压器式。它只对导磁物体起作用。

（2）电涡流式。它只对导电良好的金属起作用。实际当中应用的有十号井电控中切换柜中切换刀闸的到位开关；十二号井高压换向柜的真空开关合闸到位开关及闸盘磨损开关等。

（3）磁性干簧管。它只对磁性较强的物体起作用，与一块磁铁就可构成接近开关。我矿大多数井口的井门闭锁开关以及操车系统的位置闭锁开关等就是用的这种类型。

（4）霍尔传感器。它只对磁性物体起作用。我矿各井的提升机后备保护仪都采用这种传感器加粘在电机轴上的磁铁组成一套接近开关，用作后备保护的计数。

（5）光电传感器（遮断型）。发射器和接收器相对安放，当有物体在两者中间通过时，红外光束被遮断，接收器接收不到红外线而产生一个负脉冲信号。新风井、八号井操车系统用这种传感器来检测摇台、阻车器的位置，来完成各种操车功能。

在煤矿生产过程中，提升机运行状态及其监测水平如何将直接关系到煤矿的生产效率和经济效益。本文介绍的各种传感器在矿井提升机智能监测系统中的应用能够实现对矿井提升机系统的实时监测，自动检测提升机系统的运行状况、自动进行数据采集、自动记录、故障报警、事故分析等。

3 我国传感器技术发展的若干问题及发展方向

传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是自动检测系统不可缺少的关键技术之一，其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能；其水平越高，系统的自动化程度就越高。在一套完整的自动检测系统中，如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号，我们所需要的用于系统控制的信息就无法获得，进而使整个系统就无法正常有效的工作。我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学，始于20世纪80年代，与国外先进技术相比，我们还有较大差距。近几十年来，自动控制理论、计算机技术迅速发展，并已应用到生产和生活的各个领域。但是，由于作为“感觉器官”的传感器技术没有与计算机技术协调发展，出现了信息处理功能发达，检测功能不足的局面。目前我们国家已投入大量人力、物力，发展各类新型传感器，并且向着高精度、微型化、微功耗、无源化、数字化的方向发展，检测技术在国民经济中的地位也日益提高。

参考文献

[1]粱森等编著.自动检测与转换技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

作者单位

开滦（集团）有限责任公司唐山矿业分公司 河北省唐山市 063000