矿用刮板输送机状态监测信号隔离安全栅的开发与应用

发布时间：2017-04-15 06:01

  本文关键词：矿用刮板输送机状态监测信号隔离安全栅的开发与应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题是国家“十一五”科技支撑计划项目《年产千万吨级矿井大采高综采成套设备及关键技术》之子课题《综采工作面输送设备状态监测及故障诊断系统》的重要组成部分,是针对矿用刮板输送机状态监测系统中的信号传输与本安隔离问题而提出的。本文结合刮板输送机状态监测系统应用现场的特殊环境,以解决传感器与测量仪表之间信号安全传递问题为目标,基于变压器磁隔离原理,开发了适用于系统危险区域温度、压力、液位、流量信号隔离传递的两种本质安全型信号隔离安全栅,完成了仿真模拟、电路调试、本安防爆测试与电子产品环境测试试验。试验结果表明：所开发信号隔离安全栅可实现本安侧危险信号的隔离、传递以及本安电源供应。主要研究内容如下： 在查阅大量国内外参考文献的基础上,认真总结分析了安全栅的功能、分类及技术指标,结合刮板输送机状态监测系统信号传递功能需求,确定了所需监测传递信号类型,进而提出待开发信号隔离安全栅的总体方案。信号隔离安全栅的开发包括热电阻隔离栅和检测端隔离栅。热电阻隔离栅负责危险侧温度信号的采集与隔离传送；检测端隔离栅为危险侧传感器提供本安电源,同时实现危险侧压力、液位、流量信号的隔离传递。 在考虑刮板输送机状态监测系统信号传递安全要求的前提下,设计了信号隔离栅的电路结构,论述了本安保护电路的设计原理,计算并提出了隔离变压器的技术参数。两种隔离式安全栅均从电源、信号处理、本安保护隔离几方面实现了监测信号的采集、隔离、传送以及本安能量的控制,硬件电路设计简单、性能可靠、功能完善,满足安全栅预期设计目标。 利用Saber和Multisim两种软件对隔离栅电源变换电路、热电阻测量电路和信号解调电路进行模拟验证,构建了仿真模型,进行了仿真计算,仿真结果表明：电路设计科学,模型构建合理,通过仿真分析,优化了电路结构,达到仿真验证效果,实现电路设计目标。 自主设计了小型高频隔离变压器,并应用至热电阻隔离栅和检测端隔离栅电路,实现了危险侧监测信号的采集、隔离、传送以及本安电源供应。各部分电路调试结果表明：电路设计合理,输出精确稳定,达到了预期设计目标,满足刮板输送机状态监测系统实际需求,具有很高的经济与实用价值,为本安侧的安全运行提供了重要保障。 考虑到信号隔离栅产品应用的特殊环境,对其进行了本安防爆与环境测试试验,信号隔离安全栅顺利通过火花点燃试验检验,实现了对本安侧危险能量的控制。自行设计研发的隔离变压器耐压测试合格,达到了预期技术指标,符合本安防爆标准中安全栅的安全规定。电子产品环境测试试验中,信号隔离栅在各种严酷环境等级下未发生异常,输出稳定准确,满足预期设计目标,达到矿井等特殊环境的应用标准。
【关键词】：隔离安全栅 本质安全 高频变压器 状态监测
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76;TD528.3
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题的研究目的及意义11-12
• 1.2 安全栅的发展与现状12-14
• 1.2.1 国外发展和研究现状12-13
• 1.2.2 国内发展和研究现状13-14
• 1.3 本安技术发展概况14-15
• 1.4 研究目标及内容15-17
• 第二章 信号隔离安全栅总体设计方案17-27
• 2.1 刮板输送机状态监测系统介绍17-20
• 2.2 安全栅概述20-22
• 2.3 安全栅开发类型的确定22
• 2.4 信号隔离安全栅总体设计方案22-25
• 2.4.1 热电阻隔离式安全栅设计方案23-24
• 2.4.2 检测端隔离式安全栅设计方案24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第三章 信号隔离安全栅电路设计27-41
• 3.1 热电阻隔离式安全栅电路结构27-32
• 3.1.1 电源变换电路27-28
• 3.1.2 热电阻测量电路28-30
• 3.1.3 信号调制和解调电路30-31
• 3.1.4 本安保护电路31-32
• 3.2 检测端隔离式安全栅电路结构32-35
• 3.2.1 电源变换电路32-33
• 3.2.2 电源输出与信号采集电路33-34
• 3.2.3 信号输出电路34-35
• 3.2.4 本安保护电路35
• 3.3 隔离变压器的设计35-39
• 3.3.1 隔离变压器功能要求36
• 3.3.2 电源隔离变压器的设计36-39
• 3.3.3 信号隔离变压器的设计39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 信号隔离安全栅电路仿真及改进41-51
• 4.1 电源变换电路的仿真41-45
• 4.1.1 仿真结果及分析41-44
• 4.1.2 存在的问题及解决方法44-45
• 4.2 热电阻测量电路的仿真45-48
• 4.2.1 仿真结果及分析46-48
• 4.2.2 存在的问题及解决方法48
• 4.3 信号解调电路的仿真48-50
• 4.3.1 仿真结果及分析49
• 4.3.2 存在的问题及解决方法49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 信号隔离安全栅电路调试51-69
• 5.1 热电阻隔离式安全栅电路调试51-62
• 5.1.1 电源变换电路实验调试51-54
• 5.1.2 热电阻测量电路实验调试54-55
• 5.1.3 信号调制和解调电路实验调试55-59
• 5.1.4 热电阻隔离栅实验存在的问题及解决方法59-62
• 5.2 检测端隔离式安全栅电路调试62-68
• 5.2.1 电源变换电路实验调试62-63
• 5.2.2 信号采集与输出电路实验调试63-67
• 5.2.3 检测端隔离栅实验中的问题及解决方法67-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第六章 信号隔离安全栅防爆与环境测试试验69-79
• 6.1 信号隔离安全栅本安防爆测试69-72
• 6.1.1 安全栅本安防爆测试标准69-70
• 6.1.2 本安防爆测试试验方案70-71
• 6.1.3 本安防爆测试结果与分析71-72
• 6.2 信号隔离安全栅环境测试72-77
• 6.2.1 电子产品环境测试标准72-74
• 6.2.2 隔离安全栅环境测试试验仪器74-75
• 6.2.3 隔离安全栅环境测试试验方案75-77
• 6.2.4 隔离安全栅环境测试试验结果与分析77
• 6.3 本章小结77-79
• 第七章 总结与展望79-81
• 7.1 工作总结79-80
• 7.2 研究展望80-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-87
• 作者在攻读硕士学位期间的研究成果87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：307729