礦用刮板輸送機狀態(tài)監(jiān)測信號隔離安全柵的開發(fā)與應用.pdf

1、本課題是國家“十一五”科技支撐計劃項目《年產千萬噸級礦井大采高綜采成套設備及關鍵技術》之子課題《綜采工作面輸送設備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)》的重要組成部分，是針對礦用刮板輸送機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中的信號傳輸與本安隔離問題而提出的。本文結合刮板輸送機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)應用現場的特殊環(huán)境，以解決傳感器與測量儀表之間信號安全傳遞問題為目標，基于變壓器磁隔離原理，開發(fā)了適用于系統(tǒng)危險區(qū)域溫度、壓力、液位、流量信號隔離傳遞的兩種本質安全型信號隔離安全柵，完成了

2、仿真模擬、電路調試、本安防爆測試與電子產品環(huán)境測試試驗。試驗結果表明:所開發(fā)信號隔離安全柵可實現本安側危險信號的隔離、傳遞以及本安電源供應。主要研究內容如下:
　　在查閱大量國內外參考文獻的基礎上，認真總結分析了安全柵的功能、分類及技術指標，結合刮板輸送機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)信號傳遞功能需求，確定了所需監(jiān)測傳遞信號類型，進而提出待開發(fā)信號隔離安全柵的總體方案。信號隔離安全柵的開發(fā)包括熱電阻隔離柵和檢測端隔離柵。熱電阻隔離柵負責危險側溫度信

3、號的采集與隔離傳送;檢測端隔離柵為危險側傳感器提供本安電源，同時實現危險側壓力、液位、流量信號的隔離傳遞。
　　在考慮刮板輸送機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)信號傳遞安全要求的前提下，設計了信號隔離柵的電路結構，論述了本安保護電路的設計原理，計算并提出了隔離變壓器的技術參數。兩種隔離式安全柵均從電源、信號處理、本安保護隔離幾方面實現了監(jiān)測信號的采集、隔離、傳送以及本安能量的控制，硬件電路設計簡單、性能可靠、功能完善，滿足安全柵預期設計目標。

4、　　利用Saber和Multisim兩種軟件對隔離柵電源變換電路、熱電阻測量電路和信號解調電路進行模擬驗證，構建了仿真模型，進行了仿真計算，仿真結果表明:電路設計科學，模型構建合理，通過仿真分析，優(yōu)化了電路結構，達到仿真驗證效果，實現電路設計目標。
　　自主設計了小型高頻隔離變壓器，并應用至熱電阻隔離柵和檢測端隔離柵電路，實現了危險側監(jiān)測信號的采集、隔離、傳送以及本安電源供應。各部分電路調試結果表明:電路設計合理，輸出精確穩(wěn)定，達

5、到了預期設計目標，滿足刮板輸送機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)實際需求，具有很高的經濟與實用價值，為本安側的安全運行提供了重要保障。
　　考慮到信號隔離柵產品應用的特殊環(huán)境，對其進行了本安防爆與環(huán)境測試試驗，信號隔離安全柵順利通過火花點燃試驗檢驗，實現了對本安側危險能量的控制。自行設計研發(fā)的隔離變壓器耐壓測試合格，達到了預期技術指標，符合本安防爆標準中安全柵的安全規(guī)定。電子產品環(huán)境測試試驗中，信號隔離柵在各種嚴酷環(huán)境等級下未發(fā)生異常，輸出穩(wěn)定準確，