CN104597509B - 一种用于胶带运输机的金属探测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于胶带运输机的金属探测装置，包括：金属检测模块，其获取胶带运输机的带面上的金属的尺寸；与金属检测模块连接的信号处理模块，其从金属检测模块接收金属的尺寸，当金属的尺寸大于预定阈值时，发出停机信号和报警信号；与信号处理模块连接的胶带机控制模块，其从信号处理模块接收停机信号，根据停机信号控制胶带机停机；与信号处理模块连接的报警模块，其从信号处理模块接收报警信号，根据报警信号发出警报。利用本发明可及时发现胶带运输机带面上有危险的金属。
Description
技术领域
本发明涉及胶带运输机技术领域，具体涉及一种用于胶带运输机的金属探测装置。
背景技术
在现代化高产高效矿井中，胶带运输机是生产环节中关键设备之一，它主要承担矿井煤炭的运输任务。一旦胶带运输机出现故障停机，采煤和掘进也将无法继续进行，造成严重的经济损失。由于日常维护或清理不及时，常常会有一些铁器(比如支护材料或检修时使用的铁器)伴随着煤炭一起进入胶带运输机，这些铁器很容易对胶带造成严重损伤，造成胶带运输机长时间停机，严重影响生产。目前胶带运输机上通常安装有除铁器，这种除铁器可以清除煤炭中的部分铁器，但是，在实际生产过程中发现，对于钢管、钢筋这类长形的铁器，在经过除铁器时，钢管的前端被除铁器吸起，而后端仍然埋在煤流中，形成了“倒刺”。若胶带运输机继续运行，倒刺有可能刺破皮带，造成撕带事故。每年矿井胶带运输机撕带、断带事故频发，每起事故造成少则上百万，多则上千万的经济损失。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种用于胶带运输机的金属探测装置，可自动检测胶带运输机中的铁器，尤其可检测长形铁器。
本发明提供一种用于胶带运输机的金属探测装置，包括：金属检测模块，其获取胶带运输机的带面上的金属的尺寸；与金属检测模块连接的信号处理模块，其从金属检测模块接收金属的尺寸，当金属的尺寸大于预定阈值时，发出停机信号和报警信号；与信号处理模块连接的胶带机控制模块，其从信号处理模块接收停机信号，根据停机信号控制胶带机停机；与信号处理模块连接的报警模块，其从信号处理模块接收报警信号，根据报警信号发出警报；金属检测模块包括多个金属探测传感器，多个金属探测传感器布置在一条直线上且两两相邻，多个金属探测传感器覆盖的宽度大于胶带运输机的带面宽度；金属探测传感器是电涡流传感器；根据胶带运输机转速v和电涡流传感器异常变化的时间t，计算得到金属在胶带运输机运行方向的长度x＝vt；根据电涡流传感器响应的个数n和相邻两电涡流传感器之间的分布距离d，计算得到金属在胶带运输机运行方向的宽度y＝n*d。
优选地，电涡流传感器的磁感线圈感应高度不小于40cm。
优选地，金属的尺寸包括金属长度值，其中，沿胶带运输机带面运行方向的尺寸为金属长度值。
优选地，金属的尺寸包括金属宽度值，其中，沿胶带运输机带面宽度方向的尺寸为金属宽度值。
优选地，如果信号处理模块获得的金属长度值不大于A且金属宽度值不大于B，信号处理模块对该金属长度值和金属宽度值不予处理；其中A和B分别为用于连接胶带机各带面的金属卡子的长度值和宽度值。
优选地，报警模块为语音报警装置。
优选地，还包括：与信号处理模块连接的通信控制模块，其从信号处理模块接收金属的尺寸数据，并将数据发送至上位机。
优选地，金属探测装置安装于胶带运输机的除铁器的上游，与除铁器的距离不小于5m。
本发明的有益效果：本发明的金属探测装置整体结构简单，利用本发明可及早发现胶带机运输物料中的金属，尤其在发现金属为长形铁器时，可及时报警并停机，保证胶带运输机可靠运行。本发明的金属探测装置可通过磁感线圈感量有无变化计算金属长度，判定是否为有危险的金属，避免撕带事故的发生。利用本发明可使胶带运输机的使用寿命提高，易于维护和修理，提高经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例的金属探测装置的结构框图。
图2本发明实施例的金属探测装置的使用状态俯视图。
图3本发明实施例的金属探测装置的使用状态侧视图。
图4是电涡流金属检测传感器原理图。
具体实施方式
以下结合附图以及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述。
图1示出了本发明实施例的金属探测装置100的结构框图，图2和图3为该装置的使用状态图。本发明的金属探测装置100包括：金属检测模块10、信号处理模块12、胶带机控制模块14和报警模块16。
其中，金属检测模块10可获取胶带机带面上的金属的尺寸；
信号处理模块12与金属检测模块10连接，信号处理模块12可从金属检测模块接收位该尺寸信息，当该尺寸值大于预定阈值时，发出停机信号和报警信号；
胶带机控制模块14与信号处理模块12连接，胶带机控制模块14可从信号处理模块12接收停机信号，根据停机信号控制胶带机停机；
报警模块16与信号处理模块12连接，报警模块16可从信号处理模块12接收报警信号，根据报警信号发出警报。
将本发明的金属探测装置安装在胶带机的除铁器的上游，在胶带机纵梁上固定，与除铁器的距离不小于5m。利用本发明的金属探测装置可及早发现混杂在胶带机运输物料中的长形铁器，及时报警并停机，避免撕带事故的发生。
在本发明的实施例中，利用金属检测模块10可获得金属的长度值和宽度值，沿胶带机带面运行方向的尺寸为金属的长度值，沿胶带机带面宽度方向的尺寸为金属的宽度值。当检测出某金属物例如铁器的长度超过了允许的最大限值，即通知报警停机。同理，如果该铁器的宽度超过了允许的最大限值，也需报警停机。
优选地，可采用语音报警装置发出语音警报，提醒操作人员及时清除物料中的铁器。
在本发明的实施例中，金属探测装置还可包括通信控制模块，如图2，其与信号处理模块12连接，通信控制模块可从信号处理模块接收尺寸数据，并将尺寸数据发送给上位机，便于操作人员查看和留存日志等。
在本发明的实施例中，金属检测模块10与信号处理模块12通过CAN总线相连接。
在实际使用中，一种特殊的情况是，常见胶带机的带面使用PVC类非金属阻燃带面材料，有时使用金属卡子进行带面间的联接，为避免检测到金属卡子时发出干扰警报，应当在检测到的长度值不大于金属卡子长度、且检测到的宽度值不大于金属卡子宽度时，过滤此干扰信号。由于这部分金属物的尺寸较小，经过除铁器时即可清除，不会造成影响。
图2和图3示出了本发明一个实施例中金属探测装置100的使用状态图。在该实施例中，金属检测模块10包括多个金属探测传感器，多个金属探测传感器布置在一条直线上，且两两相邻，横向覆盖范围大于胶带机的带面宽度。
金属探测传感器采用电涡流传感器，优选地，电涡流传感器的磁感线圈感应高度不小于40cm。
电涡流传感器可检测金属例如铁器相对于传感器本身的位移值信息，根据位移值可得到铁器的尺寸。以下描述本发明基于电涡流传感器的金属探测装置的工作原理。
参考图4电涡流金属检测传感器原理图，电涡流传感器基于电涡流效应，可准确测量被测体(金属导体)与其探头端面之间的相对位移变化。电涡流传感器主要包括三部分，分别是探头、连接线、前置器，如图3，探头的核心部分为探头线圈，当高频振荡电流经过连接线，进入探头线圈，在线圈中产生交变的磁场，当有导体通过磁场时，对应表面产生电涡效应，并形成与探头线圈相反的交变磁场，从而使线圈的有效阻抗发生改变。前置器主要由振荡器、检测电路、放大器组成，它不仅为探头线圈提供振荡电流，同时将线圈阻抗的变化转化电压信号。本发明的金属探测装置利用电涡流传感器中的线圈阻抗变化来判断线圈上方(即图3中胶带机的上带面)是否存在金属。
实际生产中，通常的胶带机转速为恒定v，通过记录电涡流传感器异常变化的时间t，可以计算出金属导体在胶带机运行方向的长度x＝vt。由于电涡流传感器均匀分散布置，可以通过传感器响应的个数n及两探头之间分布距离d，得出通过金属导体在胶带机运行方向的宽度y＝n*d。在信号处理器中提前设置危险铁器的长度警报阈值和宽度警报阈值，一旦x或y超限及时输出报警及停机信号。
关于电涡流传感器，其根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时(与金属是否块状无关，且切割不变化的磁场时无涡流)，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变(线圈的有效阻抗)，这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z＝F(τ，ξ，б，D，I，ω)函数来表示。通常能做到控制τ、ξ、б、I、ω这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于是，通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化，电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体有、无的测量。
在本发明的实际应用中，铁器经过电流线圈产生局部磁场突变的信息，铁器探测装置可完整的提取这些“异常信号”信息，并进行解析，通过磁感线圈感量有无变化计算金属长度，判定是否属于有危险的金属，实现对胶带机的实时有效管控，保证胶带机可靠运行。
本发明的铁器探测装置可采用全天候实时的监管模式，与胶带机启停连锁，开机既开始监控，有利于实时掌握胶带机上有无铁器，确保主运系统安全运行。
以上，结合具体实施例对本发明的技术方案进行了详细介绍，所描述的具体实施例用于帮助理解本发明的思想。本领域技术人员在本发明具体实施例的基础上做出的推导和变型也属于本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于胶带运输机的金属探测装置，其特征在于，包括：
金属检测模块，其获取胶带运输机的带面上的金属的尺寸；
与所述金属检测模块连接的信号处理模块，其从所述金属检测模块接收所述金属的尺寸，当金属的尺寸大于预定阈值时，发出停机信号和报警信号；
与所述信号处理模块连接的胶带运输机控制模块，其从所述信号处理模块接收所述停机信号，根据停机信号控制胶带运输机停机；
与所述信号处理模块连接的报警模块，其从所述信号处理模块接收所述报警信号，根据报警信号发出警报；
所述金属检测模块包括多个金属探测传感器，多个金属探测传感器布置在一条直线上且两两相邻，多个金属探测传感器覆盖的宽度大于胶带运输机的带面宽度；所述金属探测传感器是电涡流传感器；
根据胶带运输机转速v和电涡流传感器异常变化的时间t，计算得到金属在胶带运输机运行方向的长度x＝vt；根据电涡流传感器响应的个数n和相邻两电涡流传感器之间的分布距离d，计算得到金属在胶带运输机运行方向的宽度y＝n*d。
2.如权利要求1所述的用于胶带运输机的金属探测装置，其特征在于，所述电涡流传感器的磁感线圈感应高度不小于40cm。
3.如权利要求1所述的用于胶带运输机的金属探测装置，其特征在于，所述金属的尺寸包括金属长度值，其中，沿胶带运输机带面运行方向的尺寸为金属长度值。
4.如权利要求3所述的用于胶带运输机的金属探测装置，其特征在于，所述金属的尺寸包括金属宽度值，其中，沿胶带运输机带面宽度方向的尺寸为金属宽度值。
5.如权利要求4所述的用于胶带运输机的金属探测装置，其特征在于，如果所述信号处理模块获得的金属长度值不大于A且金属宽度值不大于B，所述信号处理模块对该金属长度值和金属宽度值不予处理；其中，A和B分别为用于连接胶带机各带面的金属卡子的长度值和宽度值。
6.如权利要求1所述的用于胶带运输机的金属探测装置，其特征在于，所述报警模块为语音报警装置。
7.如权利要求1所述的用于胶带运输机的金属探测装置，其特征在于，还包括：与所述信号处理模块连接的通信控制模块，其从所述信号处理模块接收金属的尺寸数据，并将数据发送至上位机。
8.如权利要求1所述的用于胶带运输机的金属探测装置，其特征在于，所述金属探测装置安装于胶带运输机的除铁器的上游，与除铁器的距离不小于5m。
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