電磁先導閥的狀態檢測系統及方法與流程

2023-12-05 02:09:51

本發明實施例涉及煤礦設備技術領域，尤其涉及一種電磁先導閥的狀態檢測系統及方法。

背景技術：

隨著綜採液壓支架電液控制系統在我國的發展和廣泛應用，礦用本質安全型電磁先導閥(以下簡稱：電磁先導閥)在電液控制系統使用越來越多，是在系統中起到電信號向液壓信息轉換的重要作用。而目前，市面上大多數電磁先導閥由於加工工藝難度高，抗汙染能力較差等原因，導致在煤礦工作面實際使用過程中存在較大故障率，經常需要對其進行停機維修，而通常在一個工作面裡，安裝有上千片的電磁先導閥，一旦系統出現問題需要進行故障排查時，只能逐個檢查電磁先導閥的工作狀況，給現場維修工作人員的故障排除帶來極大困難，且效率非常低下。

技術實現要素：

針對上述技術問題，本發明實施例提供了一種電磁先導閥的狀態檢測系統及方法，以提高對電磁先導閥進行故障排除的工作效率。

一方面，本發明實施例提供了一種電磁先導閥的狀態檢測系統，所述系統包括：

電磁先導閥閥體；

電磁先導閥狀態檢測模塊，與單獨的電磁先導閥閥體對應設置，用於檢測所述電磁先導閥閥體內部的金屬頂杆的機械動作，並反饋工作狀態信號至綜採液壓支架電液控制系統；

綜採液壓支架電液控制系統，與多個所述電磁先導閥狀態檢測模塊連接，用於接收檢測到的與各個所述電磁先導閥狀態檢測模塊對應的所述電磁先導閥的工作狀態信號，以及通過給出的通斷信號控制所述電磁先導閥的通斷狀態，並通過比較所述工作狀態信號及對應電磁先導閥的所述通斷信號，判斷所述對應電磁先導閥閥體是否出現故障。

另一方面，本發明實施例還提供了一種電磁先導閥的狀態檢測方法，所述方法包括：

通過綜採液壓支架電液控制系統輸出給各個電磁先導閥的通斷信號，以控制所述電磁先導閥的通斷；

通過電磁閥狀態檢測模塊檢測所述電磁先導閥的工作狀態信號，並將所述工作狀態信號反饋至所述綜採液壓支架電液控制系統；

通過所述綜採液壓支架電液控制系統比較所述通斷信號及對應電磁先導閥的所述工作狀態信號，判斷所述電磁先導閥是否出現故障。

本發明實施例提供的電磁先導閥的狀態檢測系統及方法，通過在電磁先導閥閥體處設置電磁先導閥狀態檢測模塊，並利用所述電磁先導閥狀態檢測模塊檢測電磁先導閥閥體的工作狀態，以及將所述電磁先導閥閥體的工作狀態反饋至綜採液壓支架電液控制系統，提高了對電磁先導閥進行故障排除的工作效率。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：

圖1是本發明第一實施例提供的電磁先導閥的狀態檢測系統的結構圖；

圖2是本發明第一實施例提供的頂杆檢測單元的設置位置的立體結構圖；

圖3是本發明第二實施例提供的電磁先導閥的狀態檢測方法的流程圖；

圖4是本發明第二實施例的一種優選實施方式提供的電磁先導閥的狀態檢測方法中狀態檢測及反饋的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用於解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便於描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。

第一實施例

本實施例提供了電磁先導閥的狀態檢測系統的一種技術方案。在該技術方案中，所述電磁先導閥的狀態檢測系統包括：電磁先導閥閥體11、電磁先導閥狀態檢測模塊12，以及綜採液壓支架電液控制系統13。

參見圖1，所述電磁先導閥閥體11是布置於煤礦工作面的電磁先導閥的閥體。通常情況下，所述電磁先導閥的狀態檢測系統中布置的電磁先導閥閥體11的數量是巨大的。具體而言，對於一般的煤礦，其工作面上布置的電磁先導閥閥體11的數量應該是數千個。

而且，為了完成對上述數量巨大的電磁先導閥閥體11是否處於故障狀態的檢測，每個電磁先導閥閥體11都需要通過電磁先導閥狀態檢測模塊12與所述綜採液壓支架電液控制系統13連接，以便完成對各個電磁先導閥閥體11是否處於故障狀態的檢測。

所述電磁先導閥狀態檢測模塊12與所述電磁先導閥閥體11對應設置。也就是說，在煤礦工作面上設置有一個電磁先導閥閥體，就對應設置有一個電磁先導閥狀態檢測模塊12。並且，所述電磁先導閥狀態檢測模塊12能夠檢測所述電磁先導閥閥體11是否處於故障狀態。

更為具體的，所述電磁先導閥狀態檢測模塊12包括：電磁閥線圈控制單元121、電磁閥線圈驅動單元122、123、頂杆檢測單元124、125、信息處理單元126，以及狀態顯示單元127、128。

所述電磁閥線圈控制單元121通過控制直接驅動所述電磁閥線圈的電磁閥線圈驅動單元122、123來控制所述電磁閥線圈。在本實施例中，由於電磁先導閥，也即電磁閥具有兩組分別設置的電磁閥線圈131、132及頂杆133、134，所以，與所述電磁閥線圈控制單元121相連接的電磁閥線圈驅動單元122、123的數量也是共有兩個。具體的，所述電磁閥線圈控制單元121通過向所述電磁閥線圈驅動單元122、123輸出控制信號，控制所述電磁閥線圈驅動單元122、123對所述電磁閥線圈131、132的驅動。

所述兩個電磁閥線圈驅動單元122、123在所述電磁閥線圈控制單元121的控制下分別用於驅動一個電磁閥線圈131、132。具體的，所述電磁閥線圈驅動單元122、123通過輸出驅動信號，控制與之對應的所述電磁閥線圈131、132的通電與斷電。當一個電磁閥線圈131、132通電時，與該電磁閥線圈131、132對應的頂杆133、134發生機械動作，否則，所述頂杆133、134不發生機械動作。電磁閥線圈通電時，頂杆往下移動。電磁閥線圈斷電後，頂杆會在各自彈簧作用下復位到原位置，直到下次收到信號，再執行相應動作。

而且，當一個電磁閥線圈132通電時，對應於所述綜採液壓支架電液控制系統13針對該電磁閥的輸入信號是動作信號Vi2。相應的，當一個電磁閥線圈132斷電時，對應於所述綜採液壓支架電液控制系統13針對該電磁閥的輸入信號是靜態信號Vi1。

在本實施例中，由於金屬頂杆133、134的數目是兩個，與之對應的頂杆檢測單元124、125的數目也是兩個。具體的，所述頂杆檢測單元124、125通過計算所述頂杆檢測單元檢測的電感值變化量來判斷所述金屬頂杆133、134是否存在機械動作。

圖2示出了所述頂杆檢測單元的設置方式及檢測原理。參見圖2，所述頂杆檢測單元124包括兩個頂杆檢測子單元1241、1242。兩個頂杆檢測子單元1241、1242分別被稱為第一頂杆檢測子單元1241及第二頂杆檢測子單元1242。所述第一頂杆檢測子單元1241及所述第二頂杆檢測子單元1242在豎直方向上被設置於不同的空間位置。

所述金屬頂杆133包括一個金屬的凸臺1331，凸臺1331嵌緊在頂杆上，會跟隨頂杆的運動而運動。優選的，所述凸臺1331是一個圓柱形狀的凸臺。相對於所述金屬頂杆133的其他部分，所述凸臺1331的體積較大。當所述凸臺1331接近或者遠離所述第一頂杆檢測子單元1241及所述第二頂杆檢測子單元1242時，所述第一頂杆檢測子單元1241及所述第二頂杆檢測子單元1242能夠檢測到其電感值的變化。由於，所述第一頂杆檢測子單元1241與所述第二頂杆檢測子單元1242在豎直方向上處於不同的位置，當所述凸臺1331距離二者較遠時，也就是所述金屬頂杆133沒有機械動作時，二者檢測到的電感值之間的差異較小。而當所述凸臺1331距離二者較近時，也就是所述金屬頂杆133有機械動作時，二者檢測到的電感值之間的差異較大。依據上述原理，所述頂杆檢測單元124能夠檢測到所述金屬頂杆133是否有機械動作。具體原理是，凸臺越靠近兩檢測子單元，兩檢測子單元間所檢測到的電感值差異越大。

具體的，當所述第一頂杆檢測子單元1241與所述第二頂杆檢測子單元1242分別檢測到的電感值之間的比值K1小於預設的比值臨界值K0時，所述頂杆檢測單元124判斷所述金屬頂杆133存在機械動作。臨界值K0可以通過檢測子單元的初始電感值Lr、Ls、內部比較係數n，調節電阻r來設置，K0＝(Ls/Lr)*(r/50)*n。所述信息處理單元126與所述頂杆檢測單元124連接，用於對所述頂杆檢測單元124檢測到的信息進行處理，對所述金屬頂杆133、134是否有機械動作進行判斷，並將判斷結果反饋至所述綜採液壓支架電液控制系統13。此處，所述判斷結果可以用來指示所述電磁先導閥的工作狀態，因此，所述判斷結果就是所述電磁先導閥11的工作狀態信號。若判斷結果為金屬頂杆有機械動作時，則所述電磁先導閥11的工作狀態信號輸出Vo2。若若判斷結果為金屬頂杆沒發生機械動作時，則所述電磁先導閥11的工作狀態信號輸出Vo1。

獲取到所述電磁先導閥11的工作狀態信號之後，所述電磁先導閥狀態檢測模塊12將所述工作狀態信號作為輸入信號發送給所述綜採液壓支架電液控制系統13。

所述狀態顯示單元127、128與所述信息處理單元126連接，用於對所述判斷結果進行顯示。

所述綜採液壓支架電液控制系統13與各個電磁先導閥狀態檢測模塊12連接，接收所述電磁先導閥狀態檢測模塊12傳輸的工作狀態信號Vo1、Vo2，並將所述工作狀態信號Vo1、Vo2與其發出的控制對應電磁先導閥通斷狀態的通斷信號Vi1、Vi2進行比較，若Vi1＝Vo2或Vi2＝Vo2，則判斷此電磁先導閥工作狀態正常，否則，判斷電磁先導閥處於故障狀態。例如，如果一個電磁先導閥的通斷信號指示該電磁先導閥應該處於導通狀態，而該閥的工作狀態信號指示該電磁先導閥處於關斷狀態，則可以判定所述電磁先導閥已經出現了故障。

所述綜採液壓支架電液控制系統13是由多個子電液控制系統組成，每個子系統對應與10個左右的所述電磁先導閥連接。所述子系統檢測與其連接的電磁先導閥是否存在故障，並把當前出現故障的電磁先導閥的位置(ID)信息收集到綜採液壓支架電液控制系統的伺服器中，進行集中顯示。另外，還可以把這些數據上傳到工作面順槽監控平臺進行顯示。工作人員可以通過工作面的伺服器或監控平臺進行統一查看當前工作面中，出現電磁先導閥故障的位置及數量，進而方便統一排查，以提高對電磁先導閥進行故障排除的工作效率。

本實施例通過與所述電磁先導閥閥體對應設置電磁先導閥狀態檢測模塊，並將所述電磁先導閥狀態檢測模塊與所述綜採液壓支架電液控制系統連接，提高了對電磁先導閥進行故障排除的工作效率。

第二實施例

本實施例提供了電磁先導閥的狀態檢測方法的一種技術方案。在該技術方案中，所述電磁先導閥的狀態檢測方法包括：通過綜採液壓支架電液控制系統輸出各個電磁先導閥的通斷信號，以控制所述電磁先導閥的通斷；通過電磁先導閥狀態檢測模塊檢測各個所述電磁先導閥的工作狀態信號，並將所述工作狀態信號反饋至所述綜採液壓支架電液控制系統；通過所述綜採液壓支架電液控制系統比較所述通斷信號及對應電磁先導閥的所述工作狀態信號，判斷所述電磁先導閥是否出現故障。

參見圖3，所述電磁先導閥的狀態檢測方法包括：

S31，通過綜採液壓支架電液控制系統輸出各個電磁先導閥的通斷信號，以控制所述電磁先導閥的通斷。

所述綜採液壓支架電液控制系統與在煤礦工作面上的各個電磁先導閥之間保持電連接。通過與各個電磁先導閥之間的電連接，所述綜採液壓支架電液控制系統向各個電磁先導閥輸出通斷信號，從而控制各個電磁先導閥的通斷。

具體的，當需要對應的電磁先導閥導通時，所述綜採液壓支架電液控制系統輸出動作信號Vi2，而當需要對應的電磁先導閥關斷時，所述綜採液壓支架電液系統輸出靜態信號Vi1。

所述綜採液壓支架電液控制系統是由多個子電液控制系統組成，每個子系統對應與10個左右的所述電磁先導閥連接。

S32，通過電磁先導閥狀態檢測模塊檢測各個所述電磁先導閥的工作狀態信號，並將所述工作狀態信號反饋至所述綜採液壓支架電液控制系統。

圖4示出了上述工作狀態信號的檢測及反饋操作的流程圖。參見圖4，通過電磁先導閥狀態檢測模塊檢測電磁先導閥的工作狀態信號，並將所述工作狀態信號反饋至所述綜採液壓支架電液控制系統包括：

S41，通過檢測電感值，判斷所述電磁先導閥內部的金屬頂杆是否存在機械動作。

具體的，在沿金屬頂杆方向的不同位置設置兩個不同的頂杆檢測子單元，並在所述頂杆上設置金屬的圓柱凸臺，從而使得圓柱凸臺處於不同位置時，兩個頂杆檢測子單元的內部電感的電感值會發生變化。此時，檢測兩個頂杆檢測子單元各自的電感值，並求得兩個電感量之間的比值。當這個比值K1小於臨界值K0時，就能夠判定所述金屬頂杆存在機械動作。

S42，根據所述金屬頂杆是否存在機械動作，生成所述電磁先導閥的工作狀態信號。

所述工作狀態信號是用於指示當前金屬頂杆是否存在機械動作的信號。優選的，所述工作狀態信號可以是一個二值信號。當所述金屬頂杆存在機械動作時，生成的工作狀態信號的取值為真，而當所述金屬頂杆不存在機械動作時，生成的工作狀態信號的取值為假。

更進一步的，在生成所述工作狀態信號之後，還可以通過系統中設置的狀態顯示單元對所述工作狀態信號進行顯示。優選的，所述狀態顯示單元通過驅動發光二極體(Light emitting diode,LED)來對工作狀態信號進行顯示。而且，所述狀態顯示單元的設置與所述電磁先導閥閥體內的電磁閥線圈對應設置。也就是說，存在一個電磁閥線圈，在系統中就設置有與之對應的一個狀態顯示單元。

S43，將所述工作狀態信號反饋至所述綜採液壓支架電液控制系統。

完成所述工作狀態信號的生成後，將已經生成的工作狀態信號反饋至所述綜採液壓支架電液控制系統，以便所述綜採液壓支架電液控制系統根據各個電磁先導閥的工作狀態，判定各個電磁先導閥是否處於故障狀態。

S33，通過所述綜採液壓支架電液控制系統比較所述通斷信號及對應電磁先導閥的所述工作狀態信號，判斷所述電磁先導閥是否出現故障。

示例性的，如果一個電磁先導閥的通斷信號指示該電磁先導閥應該處於導通狀態，而這個電磁先導閥的工作狀態信號則指示該電磁先導閥應該處於關斷狀態，則可以判定該電磁先導閥出現了故障。換言之，可以根據所述通斷信號及相同電磁先導閥的工作狀態信號所指示的工作狀態是否一致，判定一個電磁先導閥是否出現了故障。

上述對於電磁先導閥是否出現故障的判斷是由綜採液壓支架電液控制系統完成的。所述綜採液壓支架電液控制系統是由多個子電液控制系統組成。所述子系統檢測與其連接的電磁先導閥是否存在故障，並把當前出現故障的電磁先導閥的位置(ID)信息收集到綜採液壓支架電液控制系統的伺服器中，進行集中顯示。另外，還可以把這些數據上傳到工作面順槽監控平臺進行顯示。工作人員可以通過工作面的伺服器或監控平臺進行統一查看當前工作面中，出現電磁先導閥故障的位置及數量，進而方便統一排查，以提高對電磁先導閥進行故障排除的工作效率。

本實施例通過綜採液壓支架電液控制系統輸出各個電磁先導閥控制信號，以控制所述電磁先導閥的通斷，通過電磁先導閥狀態檢測模塊檢測各個所述電磁先導閥的工作狀態信號，並將所述工作狀態信號反饋至所述綜採液壓支架電液控制系統，以及通過所述綜採液壓支架電液控制系統比較所述電磁先導閥控制信號及對應電磁先導閥的所述工作狀態信號，判斷所述電磁先導閥是否出現故障，提高了對電磁先導閥進行故障排除的工作效率。

以上所述僅為本發明的優選實施例，並不用於限制本發明，對於本領域技術人員而言，本發明可以有各種改動和變化。凡在本發明的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。