CN103696977B - 一种基于光纤传感器的矿用轴流式通风机测振系统 - Google Patents

一种基于光纤传感器的矿用轴流式通风机测振系统 Download PDF

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Abstract

一种基于光纤传感器的矿用轴流式通风机测振系统，属于矿用通风机测振及预警系统。本系统包括光纤振动传感器、光纤传输系统、光纤信号收发器和显示终端；光纤振动传感器通过光纤传输系统将监测振动信号传输到光纤信号收发器，光纤信号收发器和显示终端之间通过有线连接。优点：能够在任意时刻提供高精度振动频率及振动幅度测量数据，并可以进行实时在线监测并记录信息，监测装置性能稳定，信息通过光纤传输，处理速度快、精度高，风机出现异常时可立即实施自动预警。

Description

一种基于光纤传感器的矿用轴流式通风机测振系统
技术领域
本发明涉及一种矿用通风机测振系统，特别是一种基于光纤传感器的矿用轴流式通风机测振系统。
背景技术
矿井主要通风机作为“矿井肺脏”为井下工作人员提供新鲜空气，能够及时排出有毒有害气体，保障井下良好、安全的工作环境。目前，我国大部分矿井采用轴流式通风机，实践证明，许多轴流式通风机风压处于不稳定区时，即风压与风量的关系不再具有唯一性，通风机的运转可能产生不稳定状况，即工作点发生跳动，风机抽出的风量时大时小，产生的风压时高时低，声音极不正常，系统内气体的压力和流量也发生很大的波动，这就是轴流式通风机经常出现的喘振现象。喘振的危害比较大，可能会造成折断通风机叶片等事故的发生，给生产和矿井带来无法估量的损失。
为此，该领域工程技术人员提出了相关的监测监控装置或系统，如“矿用主通风机在线监测及故障诊断装置”（申请号：200920268872.0），“嵌入式通风机运行状态在线监测与故障诊断系统”（201310095438.8）等，前者是一种基于PLC控制的风机故障监测系统，接线复杂，振动传感器灵敏性较差，且线路受环境影响严重，易老化失效；后者则是一种基于通信接口与以太网接口的监测及诊断系统，振动传感器采集信号不准确，且后期数据处理较为繁琐。因此，目前在矿井通风系统中，对主要通风机振动状态的监测很难实现准确、可靠的预警。
发明内容
本发明的目的是要提供一种基于光纤传感器的轴流式矿用通风机测振系统，解决现在矿用轴流式通风机容易发生喘振的问题。
本发明的目的是这样实现的：本系统包括光纤振动传感器、光纤传输系统、光纤信号收发器和显示终端；光纤振动传感器通过光纤传输系统将监测振动信号传输到光纤信号收发器，光纤信号收发器和显示终端之间通过有线连接；光纤传输系统包括光纤束、适配器和光纤束连接器；光纤振动传感器接收端与光纤束相连接，光纤束与适配器输入端相连接，适配器输出端通过光纤束连接器与光纤信号收发器连接。
光纤振动传感器包括光纤信号发送器、光纤信号接收器以及螺钉连接装置，光纤信号发送器位于光纤信号接收器内芯，在外壳上有螺钉连接装置。
光纤振动传感器通过螺钉连接装置固定在通风机的外壳内部，在通风机前端竖直方向上下各布置1个，水平方向左右各布置1个；在通风机后端水平方向左右各布置1个，竖直方向上下各布置1个。
有益效果，由于采用了上述方案，光纤振动传感器安装固定在轴流式通风机外壳内部，当轴流式通风机运行时，光纤振动传感器与轴流式通风机一起同步振动。光纤振动传感器光发送器发射光信号，由光纤传输至光纤振动传感器敏感元件，获取到通风机的振动频率及振动幅度信号，经接收光纤耦合到光纤信号接收器，光纤信号接收器将获取的振动信号通过光纤束传输到适配器，经适配器处理后通过光纤束连接器传输给光纤信号收发器，光纤信号收发器内设信号放大器和光电信号转换器，光纤信号收发器将振动信号进行解调并转换为电信号，最后经光纤信号收发器信号放大、滤波处理传输到显示终端，显示终端进行数据分析及处理后，并将获取的振动信息显示出来。显示终端系统程序中设置振动信息上下限值，若某一测点达到设定值时，显示终端自动发出预警。所述的光纤振动传感器具有高灵敏度，传输速度快，轻细柔韧便于安装和埋设，其电绝缘性及化学稳定性较高，能抗电磁干扰，使用寿命长且传输容量大，适用于强磁场和高电压的环境，最重要的是光纤振动传感器可实现分布式测量，能准确测量出被检测物体任一点上的振动信息。
本发明的优点：能够在任意时刻提供高精度振动频率及振动幅度测量，并可以进行实时在线监测并记录信息，监测装置性能稳定，信息通过光纤传输，处理速度快，精度高，风机出现异常时也可立即实施自动预警。
附图说明
图1是本发明矿用轴流式通风机测振系统示意图。
图2是光纤振动传感器在通风机外壳内部的布置示意图。
图3为图2的A-A视向结构图。
图4为图2的B-B视向结构图。
图5是本发明的光纤传输系统示意图。
图中：1、通风机；2、光纤振动传感器；2-1、光纤信号发送器；2-2、光纤信号接收器；2-3、螺钉连接装置；3、光纤传输系统；3-1、光纤束；3-2、适配器；3-3、光纤束连接器；4、光纤信号收发器；5、显示终端。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例：一种基于光纤传感器的轴流式矿用通风机测振及预警系统，包括光纤振动传感器2、光纤传输系统3、光纤信号收发器4和显示终端5；光纤振动传感器2通过光纤传输系统3将监测振动信息传输到光纤信号收发器4，光纤信号收发器4和显示终端5之间通过有线连接。所述的光纤传输系统3包括光纤束3-1、适配器3-2和光纤束连接器3-3；光纤振动传感器2接收端与光纤束3-1相连接，光纤束3-1与适配器3-2输入端相连接，适配器3-2输出端通过光纤束连接器3-3与光纤信号收发器4连接。
所述的光纤振动传感器2包括光纤信号发送器2-1、光纤信号接收器2-2以及螺钉连接装置2-3，光纤信号发送器2-1位于光纤信号接收器2-2内芯，在外壳上有螺钉连接装置2-3。
所述的光纤振动传感器2通过螺钉连接装置2-3固定在通风机1的外壳内部，在通风机1前端竖直方向上下各布置1个，水平方向左右各布置1个；在通风机1后端水平方向左右各布置1个，竖直方向上下各布置1个。
使用时：光纤振动传感器2安装固定在轴流式通风机1外壳内部，当轴流式通风机1运行时，光纤振动传感器2与轴流式通风机1一起同步振动。光纤振动传感器2光纤信号发送器2-1发射光信号，由光纤传输至光纤振动传感器2敏感元件，获取到通风机1的振动频率及振动幅度信号，经接收光纤耦合到光纤信号接收器2-2，光纤信号接收器2-2将获取的振动信号通过光纤束3-1传输到适配器3-2，经适配器3-2处理后通过光纤束连接器3-3传输给光纤信号收发器4，光纤信号收发器4内设信号放大器和光电信号转换器，光纤信号收发器4将振动信号进行解调并转换为电信号，最后经光纤信号收发器4信号放大、滤波处理传输到显示终端5，显示终端5进行数据分析及处理后，并将获取的振动信息显示出来：显示终端5显示各光纤振动传感器的振动信息和测点编号；显示终端5系统程序中设置振动信息上下限值，若某一测点的振动频率或振动幅度大小达到设定值时，显示终端5系统显示超限被测点位置编号和振动频率或振动幅度超限值大小，同时显示终端5发出预警。
如果轴流式通风机1发生喘振现象，光纤振动传感器2能够快速获取轴流式通风机1的振动信号，通过上述的实施方式对振动信号进行处理后，振动信息显示到显示终端5上；同时，显示终端5系统显示振动信息超限被测点位置编号和振动频率或振动幅度超限值大小，显示终端5自动发出预警，以便人员及时采取应对措施，确保通风机的安全运行。

Claims (3)

1.一种基于光纤传感器的矿用轴流式通风机测振系统，其特征在于：本系统包括光纤振动传感器、光纤传输系统、光纤信号收发器和显示终端；光纤振动传感器通过光纤传输系统将监测振动信息传输到光纤信号收发器，光纤信号收发器和显示终端之间相连接；所述的光纤传输系统包括光纤束、适配器和光纤束连接器；光纤振动传感器接收端与光纤束相连接，光纤束与适配器输入端相连接，适配器输出端通过光纤束连接器与光纤信号收发器连接。
2.根据权利要求1所述的基于光纤传感器的矿用轴流式通风机测振系统，其特征在于：所述的光纤振动传感器包括光纤信号发送器、光纤信号接收器以及螺钉连接装置，光纤信号发送器位于光纤信号接收器内芯，在外壳上有螺钉连接装置。
3.根据权利要求1所述的基于光纤传感器的矿用轴流式通风机测振系统，其特征在于：所述的光纤振动传感器通过螺钉连接装置固定在通风机的外壳内部，在通风机前端竖直方向上下各布置1个，水平方向左右各布置1个；在通风机后端水平方向左右各布置1个，竖直方向上下各布置1个。
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