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矿用安全栅在信号传输与本安隔离的作用
发布时间:2016/7/19  阅读:1371
   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《综釆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式安全栅,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:所开发信号隔离式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。主要研宄内容如下:
 
   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式安全栅的总体方案。信号隔离式安全栅的开发包括热电阻隔离式安全栅和检测端隔离式安全栅。热电阻隔离式安全栅负责危险侧温度信号的采集与隔离传送;检测端隔离式安全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,设计了信号隔离式安全栅的电路结构,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两种软件对隔离式安全栅电源变换电路、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式安全栅和检测端隔离式安全栅电路,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。
   考虑到信号隔离式安全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,信号隔离式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,信号隔离式安全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。
 
 
 
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