CN102730384B - 一种应用于皮带机输送系统的故障检测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种应用于皮带机输送系统的故障检测系统，包括皮带机、振动传感器、数据采集站、监控计算机等，所述振动传感器与所述数据采集站联接，所述数据采集站与所述监控计算机联接，所述振动传感器布置在所述皮带机的传动轴上。在流程上所有皮带机机架上的安装有振动传感器，具体位置为，在皮带机传动系统中皮带头轮传动系统高、低速轴附近减速机本体上分别安装1路速度传感器和皮带落料口附近的皮带机中间架内安装1路加速度传感器，每条皮带采集3路振动信号。采用本发明提供的技术方案，具有长期工作可靠，监控状态直观、自我故障诊断一目了然、备件更换方便、无需日常维护的特点。

Description

一种应用于皮带机输送系统的故障检测系统及其方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金原料运输、港口原料运输、电力行业皮带输送机系统故障检测设备技术领域，具体地说，涉及一种应用于皮带机输送系统的故障检测系统及其方法。

背景技术

在钢铁冶炼和加工行业，大型钢铁厂皮带机输送系统具有流程多、运输线长，作业频繁的特点，现有的皮带机系统的连锁控制采集的是各皮带机电机的信号，当流程在运料过程中有一台皮带机电机故障跳电时，电气控制系统的连锁，会使整个流程停止运转，防止生产、设备事故的发生。当某台皮带机电机运转正常但其关联部件发生故障时（如减速机高速轴联轴器或低速轴连轴器等部件发生断裂，或某条皮带打滑不转、断裂等情况发生时），整个流程仍然会继续运转，这样就会使该皮带的上游漏斗发生堵料事故，进而造成皮带磨（断），等生产、设备事故的发生。

目前国内对皮带机的安全运行主要采用一些独立的、专用的直接检测装置，比如一般采用皮带打滑检测装置和漏斗防堵装置，具有直接控制流程紧急停机的功能，但却具有如下技术缺陷：

1、现有技术中的检测装置可靠性能差：

这些现有技术中的检测装置最大的问题是长期使用可靠性不高，当流程上所有皮带机均安装上该装置后，逐步失效或误动作概率明显增大，维护工作量很大，很多运输企业安装了这些装置时间不长，因为可靠性问题，又解除了该装置。

2、现有技术中的检测装置无法检测如下技术状态，存在检测的盲区：

采用现有技术中的检测设备，如果是一台皮带机电机依然在正常运转，但却发生了以下几种状况：驱动系统高速轴连轴器失效或低速轴连轴器失效（总称：无功率输出）或皮带打滑或皮带拉断等故障导致的皮带停止运行，此时整个流程控制系统并没有接到任何事故信号，流程依然在继续运行，这就导致了上游皮带机头部的堵料，如果现场不能及时发现，就会引发更大的生产和设备事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，现有技术中的检测装置可靠性能差，无法长期使用，同时当出现驱动系统高速轴连轴器失效或低速轴连轴器失效（总称：无功率输出）或皮带打滑或皮带拉断等故障导致的皮带停止运行时，无法获得检测信号，导致上游皮带机头部的堵料，严重时，会引发生产和设备事故等问题，而提供了一种应用于皮带机输送系统的故障检测系统及其方法。

本发明所提供的技术方案是，一种应用于皮带机输送系统的故障检测系统，其特征在于，包括皮带机、振动传感器、数据采集站、监控计算机等，所述振动传感器与所述数据采集站联接，所述数据采集站与所述监控计算机联接。

所述皮带机包括电机、高速轴连轴器、减速机、低速轴联轴器尼龙接手、低速轴轴承座、主动滚筒、从动滚筒、张力辊，所述电机通过传动轴依次与高速轴连轴器、减速机、低速轴联轴器尼龙接手、主动滚筒联接，所述主动滚筒、从动滚筒、张力辊通过皮带相连。

所述振动传感器包括第一振动传感器、第二振动传感器和第三振动传感器；在所述皮带机上设有中间架，所述中间架贯穿于整条皮带，所述中间架上部安装有托辊支架和托辊；在靠近尾部落料口处的中间架内安装有第一振动传感器，所述第一振动传感器为加速度传感器。

所述在减速机高速轴附近的壳体上设有第二振动传感器，所述第二振动传感器为速度传感器。

在所述减速机输出轴的轴承座上设有第三振动传感器，所述第三振动传感器为速度传感器。

所述振动传感器与所述数据采集站之间通过专用电缆联接，所述专用电缆的长度≤50M。

所述数据采集站通过以太网传将数据输送到监控计算机上。

一种应用于皮带机输送系统的故障检测方法，

第一步，分别在皮带头轮传动系统高、低速轴附近减速机本体上安装2路速度传感器，在皮带机架落料口附近的中间架内侧安装1路加速度传感器，用于检测来料情况和皮带是否在运行的情况；在每条皮带采集3路振动信号；

第二步，振动传感器送出的模拟量振动信号传输距离控制在50m以内；

第三步，采用3个数据采集站分别采集11路振动信号数据，通过以太网传输到监控室的监控计算机；

第四步，当流程启动后，所有传感器信号送检测计算机，系统检测计算机均收到每个传感器检测到机架的振动参数，速度、加速度或位移等，检测系统探知皮带是否都处于运行状态，进行相互验证；若运行的流程中传感器检测的振动信号为零，则有一台皮带机电机运转正常但皮带不运行，监测系统将报警，并动作整个流程的事故开关，流程系统就紧急停机；否则，流程系统正常运行。

采用本发明提供的技术方案，能够有效解决原有技术中的检测装置可靠性能差，无法长期使用，同时当出现驱动系统高速轴连轴器失效或低速轴连轴器失效（总称：无功率输出）或皮带打滑或皮带拉断等故障导致的皮带停止运行时，无法获得检测信号，导致上游皮带机头部的堵料，严重时，会引发生产和设备事故等问题，同时，该检测系统具有长期工作可靠，监控状态直观、自我故障诊断一目了然、备件更换方便、无需日常维护的特点。

附图说明

结合附图，对本发明做进一步的说明：

图1为本发明皮带机上振动传感器布置结构示意图；

图2为本发明皮带传动结构示意图；

图3为本发明数据采集、传输流程图；

图4为本发明物流方向流程图；

其中，1为第一振动传感器、2为第二振动传感器、3为第三振动传感器、4为数据采集站、5为以太网、6为监控计算机、7为电机、8为高速轴连轴器、9为减速机、10为低速轴联轴器尼龙接手、11为主动滚筒、12为从动滚筒、13为张力辊、14为中间架、15漏斗、16为低速轴轴承座。

具体实施方式

如图1-3所示，一种应用于皮带机输送系统的故障检测系统，其特征在于，包括皮带机、振动传感器、数据采集站4、监控计算机5等，所述振动传感器与所述数据采集站4联接，所述数据采集站4与所述监控计算机6联接。

所述皮带机包括电机7、高速轴连轴器8、减速机9、低速轴联轴器尼龙接手10、低速轴轴承座16、主动滚筒11、从动滚筒12、张力辊13，所述电机7通过传动轴依次与高速轴连轴器8、减速机9、低速轴联轴器尼龙接手10、主动滚筒11联接，所述主动滚筒11、从动滚筒12、张力辊13通过皮带相连。

所述振动传感器包括第一振动传感器1、第二振动传感器2和第三振动传感器3；在所述皮带机上设有中间架14，所述中间架14贯穿于整条皮带，所述中间架14上部安装有托辊支架和托辊；在靠近尾部落料口处的中间架14内安装有第一振动传感器1，所述第一振动传感器1为加速度传感器。

所述在减速机9高速轴附近的壳体上设有第二振动传感器2，所述第二振动传感器2为速度传感器。

在所述减速机9输出轴的轴承座上设有第三振动传感器3，所述第三振动传感器3为速度传感器。

所述振动传感器与所述数据采集站4之间通过专用电缆联接，所述专用电缆的长度≤50M。

所述数据采集站4通过以太网5传将数据输送到监控计算机6上。

一种应用于皮带机输送系统的故障检测方法，

第一步，分别在皮带头轮传动系统高、低速轴附近减速机9本体上安装2路速度传感器，在皮带机架落料口附近的中间架14内侧安装1路加速度传感器，用于检测来料情况和皮带是否在运行的情况；在每条皮带采集3路振动信号；

第二步，振动传感器送出的模拟量振动信号传输距离控制在50m以内；

第三步，采用3个数据采集站4分别采集11路振动信号数据，通过以太网5传输到监控室的监控计算机6；

第四步，当流程启动后，所有传感器信号送检测计算机，系统检测计算机均收到每个传感器检测到机架的振动参数，速度、加速度或位移等，检测系统探知皮带是否都处于运行状态，进行相互验证；若运行的流程中传感器检测的振动信号为零，则有一台皮带机电机7运转正常但皮带不运行，监测系统将报警，并动作整个流程的事故开关，流程系统就紧急停机；否则，流程系统正常运行。

如图4所示，当流程启动后系统检测计算机均收到每个传感器检测到机架的振动参数（速度、加速度或位移等），代表整个皮带机输送系统运行正常。流程启动运行后，当其中有一台皮带机的传感器检测的振动信号为零就意味着该皮带停止了运行。K4皮带机停止了运行，但其它皮带机检测运行正常，流程也还在运转，说明K4皮带机电机7虽运行正常，但可能是驱动系统的连轴器故障导致无功率输出或皮带打滑或皮带崩断导致了该皮带机的皮带停止了运行。一旦检测发现这种情况，检测系统将报警并动作流程的事故开关，整个流程紧急停机，防止生产和设备事故的扩大。

本发明目的是为了在皮带机输送系统上，当所有皮带机电机7运行正常时，提出了阻止由于某台皮带机皮带停止运行，而导致的皮带机输送系统发生堵料、皮带磨断等生产、设备事故的方法。

本发明的技术方案的检测原理：

在流程中每条皮带机尾部导料槽部位皮带机中间架14内安装有第一振动传感器1（皮带机尾部导料槽机架的检测信号在空载和负载时振动值差异很大、特征明显，便于分辨）所有传感器信号均送系统检测计算机。第一振动传感器1，安装在距漏斗15边2米以内的皮带机中间架14（槽钢）内侧的位置（用于检测是否有料流，及皮带是否运转），如果传感器2和3检测是运转正常，而传感器1检测出皮带不运转，则说明皮带已打滑或皮带断了。第二振动传感器2装在减速机9高速轴轴承盖上，用来检测高速轴的运转情况，如果高速轴连轴器8振动异常或失效，该处的传感器可以检测出来。第三振动传感器3装在主动滚筒11的轴承座上，用来检测低速轴的运转情况，如果低速轴连轴器振动异常或失效可以检测出来。

本系统在K401～K403皮带机上实施。每条皮带采集3路振动信号，分别在皮带头轮传动系统高、低速轴附近减速机9本体上安装2路速度传感器，在皮带支架落料口附近的皮带机中间架14内安装1路加速度传感器（用于检测来料情况和皮带是否运行）。由于传感器送出的模拟量振动信号传输距离不宜太远，应控制在50m以内，根据所实施皮带的位置布置，采用3个数据采集站4分别采集11路振动信号数据，通过以太网5传输到监控室的监控计算机6。

皮带机中间架14上安装有第一振动传感器1，所有传感器信号送检测计算机，检测系统探知皮带是否都处于运行状态，进行相互验证，如果运行的流程中有一台皮带机电机7运转正常但皮带不运行，监测系统将报警，并动作整个流程的事故开关，流程系统就紧急停机，从而防止生产、设备事故的发生和扩大。

大型钢铁厂皮带机输送系统具有流程多、运输线长，作业频繁的特点，一旦发生供料中断的生产、设备事故，将对高炉烧结的连续性生产产生非常不利的影响。而皮带机的皮带停运事故往往发生突然，靠以往的人工巡检不能完全保证能够及时发现，所以在线检测皮带机输送系统流程中所有皮带是否运转十分必要，可以防范此类故障发生后造成的供料中断等生产事故和设备事故。

Claims (5)

1.一种应用于皮带机输送系统的故障检测系统，其特征在于，包括皮带机、振动传感器、数据采集站(4)、监控计算机(6)，所述振动传感器与所述数据采集站(4)联接，所述数据采集站(4)与所述监控计算机(6)联接；所述振动传感器包括第一振动传感器(1)、第二振动传感器(2)和第三振动传感器(3)；在所述皮带机上设有中间架(14)，所述中间架(14)贯穿于整条皮带，所述中间架(14)上部安装有托辊支架和托辊；在皮带机尾部导料槽部位距漏斗(15)边2米以内的中间架(14)内安装有第一振动传感器(1)，所述皮带机尾部导料槽机架的检测信号在空载和负载时振动值差异很大；在减速机(9)高速轴附近的壳体上设有第二振动传感器(2)，在所述减速机(9)输出轴的轴承座上设有第三振动传感器(3)；所述第一振动传感器(1)用于检测是否有料流，及皮带是否运转；所述第二振动传感器(2)用来检测高速轴的运转情况；所述第三振动传感器(3)用来检测低速轴的运转情况。

2.根据权利要求1所述的一种应用于皮带机输送系统的故障检测系统，其特征在于，所述皮带机包括电机(7)、高速轴连轴器(8)、减速机(9)、低速轴联轴器尼龙接手(10)、低速轴轴承座(16)、主动滚筒(11)、从动滚筒(12)、张力辊(13)，所述电机(7)通过传动轴依次与高速轴连轴器(8)、减速机(9)、低速轴联轴器尼龙接手(10)、主动滚筒(11)联接，所述主动滚筒(11)、从动滚筒(12)、张力辊(13)通过皮带相连，所述第一振动传感器(1)为加速度传感器； 所述第二振动传感器(2)为速度传感器；所述第三振动传感器(3)为速度传感器。

3.根据权利要求1或2所述的一种应用于皮带机输送系统的故障检测系统，其特征在于，所述第一振动传感器(1)、第二振动传感器(2)、第三振动传感器(3)分别与所述数据采集站(4)之间通过专用电缆联接，所述专用电缆的长度≤50M。

4.根据权利要求3所述的一种应用于皮带机输送系统的故障检测系统，其特征在于，所述数据采集站(4)通过以太网(5)将数据输送到监控计算机(6)上。

5.一种应用于皮带机输送系统的故障检测方法，其特征在于：

第一步，分别在皮带头轮传动系统高、低速轴附近减速机(9)本体上安装2路速度传感器，在皮带机架落料口附近的中间架(14)内侧安装1路加速度传感器，用于检测来料情况和皮带是否在运行的情况；在每条皮带采集3路振动信号；

第二步，在皮带头轮传动系统高、低速轴附近减速机(9)本体上安装2路速度传感器送出的模拟量振动信号传输距离控制在50m以内；在皮带机架落料口附近的中间架(14)内侧安装1路加速度传感器送出的模拟量振动信号传输距离控制在50m以内；

第三步，采用3个数据采集站(4)分别采集11路振动信号数据，通过以太网(5)传输到监控室的监控计算机(6)；

第四步，当流程启动后，所有传感器信号送监控计算机(6)，系统检测计算机均收到每个传感器检测到机架的振动参数，检测系统探 知皮带是否都处于运行状态，进行相互验证；若运行的流程中任何一个传感器检测的振动信号为零，则有一台皮带机电机(7)运转正常但皮带不运行，检测系统将报警，并动作整个流程的事故开关，流程系统就紧急停机；否则，流程系统正常运行。