对矿用电力液压推动器检测设备的分析及改进

　　摘要针对性能要求，分析了矿用电力液压推动器检测设备的优、缺点。为减小测试过程中的检测设备及人为造成的误差，本文对检测设备的载荷模拟方式，控制系统两方面对检测装置进行了改造，同时采用计算机测试和处理数据，实现了矿用电力液压推动器的高精度的自动化检定。
　　【关键词】推动器 检测设备 改进
　　1 推进器性能要求
　　目前矿业电力液压推动器主要有单杠杆产品和双杠杆产品，结构上主要由防爆电动机、传动轴、叶轮、活塞、推杆、连接块等六大部分组成，原理基本相似即通过伸进电机轴盲孔中的传动轴及固定在传动轴上的叶轮随电机一同高速旋转，将油缸内活塞上部的油液吸到活塞与叶轮下部，形成压差，迫使活塞及固定在活塞上的推杆随传动轴和叶轮一定的速度一同上升，举起负载。因此推力试验是其性能要求中极其重要的一项实验。
　　笔者在分析了JB/T 10603-2006《电力液压推动器》标准、安标型式检验要求、以及具有代表性的焦作市威豪制动器设备厂隔爆型电力液压推动器技术条件标准要求后，确定目前电力液压推动器的性能检测主要为以下几个项目（具体见表1）。结合推进器的性能特点，进行推进器性能试验的关键在于进行推力试验的载荷是如何模拟的以及推进器试验时的安装固定问题。
　　要求：提供推动器工作电源220V/380V/660V/1140V，电源频率为50Hz，电压波动不超过额定值的±10%；推力行程测试：(50～120)mm；额定推力：(220～6500)N；
　　2 矿业电力液压推进器检测设备分析
　　根据市场调研，目前各厂家及中心的电力液压推进器检测设备。推进器的载荷是通过砝码重力来实现的，其防爆电机电源控制部分通过简单的继电器的通断来控制。这套检测设备优点是基本能实现制动器的推理实验，但行程、时间测试主要靠推动器进行推力过程中的，手动拿卡尺和秒表进行测试。不仅如此，该测试装备还存在以下缺点。
　　（1）推动器的安装主要通过底部的钢板垫起固定，中间不加螺栓，且固定时通过肉眼观察安装是否在垂直方向，这样不能保证推动器的推力能沿着载荷力的方向，从而造成试验中器件的损坏，以及推力测试的不准确。
　　（2）挂砝码的杆臂是通过人为挂在平衡臂两边，会存在人为挂臂时，两边不对称导致推力测试过程中的不准确。
　　（3）试验设备所用标准物质砝码，由于长时间裸露在空气中等各种原因造成标准物质的不准确，造成试验中的误差过大。
　　（4）该试验中对推进器的行程及上升、下降时间采用目测的方式进行观察行程是否到位，且行程和时间的测试只能采用手动方式进行测试，造成人为误差加大。
　　（5）该试验装置的电源装置只是采用了简单的熔断器以及继电器进行对电机电源的分、合闸，针对试验项目中的电源电压波动试验，性能及寿命试验等无法进行试验，同时在试验过程中，如果推进器出现损坏，或者载荷过大，导致推进器上的防爆电机过载，控制电路中没有相应的保护。
　　结合以上检测设备的缺点，本检测装置的改进主要在于，模拟载荷以及控制系统的改进。
　　3 检测设备的改进
　　3.1 功能目标
　　（1）完成矿用电力液压推进器以上型式试验性能检验项目。
　　（2）试件装夹由人工本地按钮完成，试验项目由计算机控制完成；试验记录和数据处理能试验人工和计算机控制两种方式。
　　（3）计算机控制系统应运行于Windows系统下，测控及数据采集处理软件使用Windows系统界面，采用自动采集试验数据和手动输入数据两种方式并存的处理方式。计算机系统及应用软件显示界面为中文。计算机自动采集计算每次数据自动存盘，试验终了时能打印这些数据。
　　3.2 检测设备的改进
　　3.2.1 模拟载荷装置的改进
　　（1）推动器加载原理如图3所示,工控机通过工业以太网将目标控制参数发给波形发生器，波形发生器将该参数转化为模拟信号输出到PID控制器，作为PID闭环控制的目标信号，PID控制器经过PID运算计算并输出比例伺服阀应该达到的控制信号，该信号经过放大器控制比例伺服阀达到相应开度，由此控制伺服油缸输出相应大小的力。该力传感器信号一方面经过采集卡进入计算机采集系统，另一方面反馈到PID控制器反馈端口进行闭环控制，从而保证目标加载力和实际加载力大小一致。
　　如图4所示，推动器试验装置包括机械台架及伺服泵站两个部分。
　　（2）机械台架结构如图5所示。件4为被试推动器，它通过连接支座5安装到试件安装板7上。试件安装板高度可调，以满足不同高度尺寸试件的安装需求。试件加载通过伺服油缸1实现，加载力及位移可测量，加载力大小通过伺服系统闭环控制可实现任意调节。
　　3.2.2 控制系统的改进
　　由于推动器的电机的额定电源电压需在（85-110）%之间，根据电力液压推动器性能要求和制造成本。本控制系统准备选用容量为30kVA的调压器，设置在进行85%-110%电压的试验，电路中设置急停和停止按钮，，以及各试验时的工作状态指示灯和故障报警指示灯。本控制电路中选用相应速度很小的开关，接收行程开关的控制信号。采用PLC芯片解决试验输入，自动记录和显示问题。在PLC程序中设计试验所需的各种逻辑控制，和连锁保护，如用高速行程开关和PLC高精度定时器，可精确测量电力液压推动器上升和下降的时间。利用人机界面自动实现试验参数的输入、修改，满足不同试验需求，并自动记录每次试验数据和故障信息。同时，利用PLC软件，设计电机的短路、过载以及上升或下降时间大于标准时间的1.5倍时，系统自动停机报警等功能。通过上升和下降时间实现试验过程的自动监控和记录，防止因机械或电气原因导致推动器的损坏，实现寿命试验的无人值守功能。
　　4 结论
　　通过以上的改进后及后期的试验，新的检测设备在功能更丰富、线路简单，同时可更改PLC相关控制程序，增加相应的保护功能；数据的输入自由，可任意修改数据、记录；能故障自动报警和记录，实现寿命试验全过程能自动监控，无需人值班，在操作性和可靠性等综合性能方面都有较大提高。
　　
　　参考文献
　　[1]李绍铭,章大跃.电力液压推动器性能测试仪的设计[J].洛阳工学院学报,1999.
　　
　　作者简介
　　李燕（1983-），女，湖北省鄂州市人，工程师，硕士，主要从事矿用产品检测、试验方法、检测装置的研究工作。
　　
　　作者单位
　　中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆市400037