CN103935730B - 一种矿用刮板输送机断链监测方法及监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用刮板输送机断链监测方法及监测装置，该方法是以压差为断链特征参数的监测方法，分别采用单向阀对每个液压缸的无杆腔进行封闭，通过压力传感器分别测得压强p1和p2。当第一压力传感器和第二压力传感器的显示值的差值超过某一设定的数值时，说明两条链条中的某一条链条发生断链。本发明适合于事故处理难度大的底链断链，尤其是当断一条链时可有效监测，防止事故的进一步扩大，避免了出现两条链都断的重大事故。

Description

一种矿用刮板输送机断链监测方法及监测装置

技术领域

本发明涉及一种矿用刮板输送机断链监测方法及监测装置，具体涉及一种采煤工作面中双链刮板输送机刮板监测装置。

背景技术

刮板输送机是一种以挠性体作为牵引机构的连续动作式运输机械，由于其特殊的结构和工作环境适应能力，刮板输送机迄今为止仍是综采工作面唯一可选的运输机械。随着高产高效工作面的建设，刮板输送机向大运量、长距离、大功率方向发展，刮板机的可靠性在工作面生产中变得越来越重要。但是，刮板机在运行中普遍存在刮板输送机断链现象。每次出现断链后，使整个工作面停止生产，如停机不及时，还要造成堆链，堆煤等问题，使事故进一步扩大，由于该事故出现无任何征兆，因此，恢复生产占用工时多，尤其底链断链，严重影响了工作面开机率，造成了巨大的经济损失。有资料表明：刮板输送机断链事故时间占刮板输送机事故时间的52.2%，，因此，非常有必要提高刮板输送机的可靠性，保障综采工作面的正常生产。

为此，许多人考虑采用张力监测装置，如Brychta的美国专利4,657,131，该专利提出采用电磁感应原理检测链的垂悬线的形状来确定链的张力，由于悬垂量变化较大，对传感器而言要求量程大，因此，在该专利中，把垂悬线形划分几档而不做为连续量处理。该方法由于检测的是悬垂量，因此，只能在断链部分通过链轮后检测，而断链部分通过链轮是容易使双链彻底断开的时刻，也就是说，该方法检测的时刻过晚，不适合断一条链等故障的检测，只能作为张力大小的检测装置。美国专利7,117,989与中国专利200410047329.X提出自动伸缩机尾方案在该方案中张力的检测方法是检测机尾的过渡槽的上链的垂直刚度，由于此处工况恶劣，该方法难以应用于实际。

中国专利200620012363.8提出了一种方案，该方案要求的权利是安装于刮板上方与刮板平行的支架及安装在其上的接近开关与控制系统，该方案的基本原理是检测刮板是否歪斜，当该方法应用于中双链的采煤工作面用刮板机时存在以下问题：1、在刮板上方需安装支架，阻碍了物料的流动；而且容易被煤块或矸石损坏；2、接近开关阻碍了物料的流动；容易被煤块或矸石损坏。

专利201110052986.3提出了一种刮板输送机刮板检测传感器。该传感器用于同中国专利200620012363.8相同的检测原理，即检测刮板是否歪斜，采用磁感应方法检测刮板通过时的时间差来判断刮板歪斜的程度，从而判断是否有一条链发生断链，但该专利需专门设计并制造安装传感器，且其可靠性较低。

发明内容

本发明提出一种简单的断链监测方法，适合于事故处理难度大的底链断链。尤其是当断一条链时可有效监测，防止事故的进一步扩大，避免了出现两条链都断的重大事故。

现有矿用刮板运输机的机尾均具有伸缩功能，本发明就是在伸缩功能的液压系统上进行改进，使其具有断链监测功能。

本发明提供的一种矿用刮板输送机断链监测方法，其特征在于：该方法是以压差为断链特征参数的监测方法，两个链条张力分别由两个液压缸承担，第一压力传感器监测第一液压缸，测得压强为p1，第二压力传感器监测第二液压缸，测得压强为p2；当第一压力传感器和第二压力传感器的差值超过某一设定值Δ时，说明链条受到的张力改变，发生了断链；

所述某一设定值Δ=（1.2～1.8）×Q，其中Q为链未断条件下，系统达到平衡时，第一压力传感器和第二压力传感器的显示值的差值的波动量。

其中△为某一指定的阈值，该值根据实际运行当中两条链均未断时，第一压力传感器与第二压力传感器显示值差值的波动量确定，该阈值应该稍大于差值波动量，以增加系统可靠性。本发明中设定该阈值为1.2～1.8倍的差值波动量，在理想状态下未发生断链时的Q值为0。

上述监测方法测得的具体情况分为以下两种：

（1）如果|p1-p2|≤△，则两条链均未断；

（2）如果|p1-p2|>△，则其中一条链断。

其中，p1为第一压力传感器显示值，p2为第二压力传感器显示值。

本发明提供了一种采用上述矿用刮板输送机断链监测方法的监测装置，机尾的活动架体通过第一液压缸、第二液压缸连接到固定架体上，两个液压缸型号相同，第一链条、第二链条的链条张力作用在活动架体上，因此链条张力与液压缸支撑力平衡；所述第一液压缸依次连接第一液控单向阀和第一压力传感器、第一安全阀；第二液压缸依次连接第二液控单向阀和第二压力传感器、第二安全阀；第一液压缸和第二液压缸由三位四通手动换向阀控制。

下面通过图1、图2来进一步说明本发明的应用原理（理想状态下）：

设定F1和F2为链条张力，P1和P2为液压缸的支撑力。而P1和P2在选定液压缸的条件下完全由缸内压强p1和p2决定。由于分别采用单向阀对每个液压缸的无杆腔进行封闭，通过压力传感器分别测得压强p1和p2。

根据杠杆原理，当正常工作时，两条链张力大致相同均为F

即F1=F2=F（1）

根据图2，

P1-P2=0（2）

由于两缸型号相同，因此受力面积相同，均为S。

此时：△P=P1-P2=0（3）

当发生某条链断时：假定左侧链断，所有载荷由另一条链承担。

则

F1=0（4）

F2=2F（5）

根据图2

$P1=\frac{m-n}{m}F---\left(6\right)$

$P2=\frac{m+n}{m}F---\left(7\right)$

$\mathrm{\Δp}=p1-p2=-\frac{2n}{m\·S}F---\left(8\right)$

反之，当右侧链断时则：

$\mathrm{\Δp}=p1-p2=\frac{2n}{m\·S}F---\left(9\right)$

由式（3）和（8）、（9）

可以看出通过观察△p的绝对值可以判断正常（两条链均未断）、断链两种状态，从而监测链的工作状态，防止事故扩大到两条链全断。

在实际应用过程中，由于载荷的偏载或摩擦等干扰因素的存在造成p1和p2的波动，因此造成△p的波动，为增加系统的可靠性，根据实际运行当中两条链均未断时，第一压力传感器与第二压力传感器显示值差值的波动量确定一阈值△，该阈值应该稍大于差值波动量Q。本发明中设定该阈值△为1.2～1.8倍的差值波动量Q。上述监测方法中涉及的Q值，在理想状态下未发生断链时的Q值为0，即式（3）所示。

当 $\mathrm{\Δp}=|p1-p2|=\frac{2n}{m\·S}F>\mathrm{\Δ}=(1.2~1.8)\×Q$ 时，表示其中一条链断；

当 $\mathrm{\Δp}=|p1-p2|=\frac{2n}{m\·S}F\≤\mathrm{\Δ}=(1.2~1.8)\×Q$ 时，表示两条链均未断。

本发明的有益效果：

本发明是通过压差为断链特征参数的监测方法，本发明提出了采用该监测方法的液压系统，包括单独的无杆腔管路，通过单向阀获得单独的无杆腔压力，当断一条链时可有效监测，防止事故的进一步扩大，避免了出现两条链都断的重大事故。

附图说明

图1为伸缩机尾结构原理图；

图2为活动架体受力分析示意图；

图3为液压系统原理图。

图中1为第一液压缸，2为第二液压缸，3为活动架体，4为固定架体，5为球阀，6为过滤器，7为减压阀，8为三位四通手动换向阀，9为第一液控单向阀，10为第二液控单向阀，11为第一压力传感器，12为第二压力传感器，13为第一安全阀，14为第二安全阀，15为第三安全阀。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

由图1可以看出，机尾的活动架体通过左右两个液压缸，即第一液压缸1和第二液压缸2，来连接到固定架体4上，而链条张力作用在活动架体3上，因此链条张力在机尾处完全由液压缸来承担。

对活动架体的受力分析如图2所示，其中F1和F2为链条张力，P1和P2为液压缸的支撑力，而P1和P2在选定液压缸的条件下完全由缸内压力p1和p2决定。

本实施例采用如图3所示的液压装置，所述第一液压缸1依次连接第一液控单向阀9和第一压力传感器11、第一安全阀13；第二液压缸2依次连接第二液控单向阀10和第二压力传感器12、第二安全阀14；第一液压缸1和第二液压缸2由三位四通手动换向阀8控制。

由于分别采用单向阀对每个液压缸的无杆腔进行封闭，通过第一压力传感器11和第二压力传感器12可分别测得压强p1和p2。

根据杠杆原理，当正常工作时，两条链张力大致相同均为F

即F1=F2=F（1）

根据图2，

P1-P2=0（2）

由于两缸型号相同，因此受力面积相同，均为S。

此时：△P=P1-P2=0（3）

当发生某条链断时：假定左侧链断，所有载荷由另一条链承担。

则

F1=0（4）

F2=2F（5）

根据图2

$P1=\frac{m-n}{m}F---\left(6\right)$

$P2=\frac{m+n}{m}F---\left(7\right)$

$\mathrm{\Δp}=p1-p2=-\frac{2n}{m\·S}F---\left(8\right)$

反之，当右侧链断时则：

$\mathrm{\Δp}=p1-p2=\frac{2n}{m\·S}F---\left(9\right)$

由式（3）和（8）、（9）

可以看出通过观察△p的绝对值可以判断正常（两条链均未断），断链两种状态，从而监测链的工作状态，防止事故扩大到两条链全断。

在实际应用过程中，由于载荷的偏载或摩擦等干扰因素的存在造成p1和p2的波动，因此造成△p的波动，为增加系统的可靠性，根据实际运行当中两条链均未断时，第一压力传感器与第二压力传感器显示值差值的波动量确定一阈值△，该阈值应该稍大于差值波动量Q。本实施例中根据装置运行情况设定该阈值△为1.5倍的差值波动量Q。上述监测方法中涉及的Q值，在理想状态下未发生断链时的Q值为0，即式（3）所示。

当 $\mathrm{\Δp}=|p1-p2|=\frac{2n}{m\·S}F>\mathrm{\Δ}=1.5\×Q$ 时，表示其中一条链断；

当 $\mathrm{\Δp}=|p1-p2|=\frac{2n}{m\·S}F\≤\mathrm{\Δ}=1.5\×Q$ 时，表示两条链均未断。

对△p的监测可以通过机械压差表来观测，也可以通过两个压力传感器测得后再通过变送器送到控制器进行软件相减获得。

Claims (3)

1.一种矿用刮板输送机断链监测方法，其特征在于：该方法是以压差为断链特征参数的监测方法，两个链条张力分别由两个液压缸承担，第一压力传感器监测第一液压缸，第二压力传感器监测第二液压缸；当第一压力传感器和第二压力传感器的差值超过某一设定值Δ时，说明链条受到的张力改变，发生了断链；

所述某一设定值Δ＝(1.2～1.8)×Q，其中Q为链未断条件下，系统达到平衡时，第一压力传感器和第二压力传感器的显示值的差值的波动量。

2.根据权利要求1所述的矿用刮板输送机断链监测方法，其特征在于：所述监测方法测得的具体情况分为以下两种：

(1)如果|p1-p2|≤△，则两条链均未断；

(2)如果|p1-p2|>△，则其中一条链断；

其中，p1为第一压力传感器显示值，p2为第二压力传感器显示值。

3.一种用于权利要求1或2所述的矿用刮板输送机断链监测方法的监测装置，机尾的活动架体通过第一液压缸、第二液压缸连接到固定架体上，两个液压缸型号相同，第一链条、第二链条的链条张力作用在活动架体上，其特征在于：所述第一液压缸依次连接第一液控单向阀和第一压力传感器、第一安全阀；第二液压缸依次连接第二液控单向阀和第二压力传感器、第二安全阀；三位四通手动换向阀有四个控液口，下端的两个接口分别与压力源、油箱连接，上端的两个接口分别与第一液压缸和第二液压缸连接，第一液压缸和第二液压缸由三位四通手动换向阀控制。