CN107777288B - 一种刮板输送机断链实时监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
一种刮板输送机断链实时监测系统，包括刮板(5)、汇聚节点(3)、若干个数传节点(8)和张力应变片(9)；所述张力应变片(9)平贴在刮板链环槽内的平链环(7)上；所述刮板(5)两端开有空舱(12)；所述数传节点(8)封装在空舱(12)中；所述张力应变片(9)与数传节点(8)相连；所述汇聚节点(3)设置在机头链轮(2)或机尾链轮(11)的两侧。其监测方法是以两条链上的张力变化情况和同一刮板两端节点位置的偏移关系作为断链特征，可以准确、实时监测出刮板输送机的断链情况，从而进行及时的停机调整和更换维修，防止恶劣事故的发生、造成设备的损坏和沿线人员的伤亡。
Description
技术领域
本发明涉及刮板输送机领域，具体涉及一种刮板输送机断链实时监测系统及监测方法。
背景技术
目前，刮板输送机广泛应用于综采工作面以及其他一些地面运输环境，是保证综采工作面连续开采，实现煤炭运输的核心装备之一。刮板机在工作过程中，其刮板链具有一定的张力，张力过小容易破坏链条与链轮的啮合，造成掉链、卡链等故障的发生；张力过大会增加刮板运行时的阻力，加大刮板输送机的运行功率，磨损刮板、中部槽等部件，容易导致断链事故的发生。一旦发生断链事故，不但影响煤矿的正常生产，更严重地会造成刮板输送机的损坏和沿线工作人员的伤亡。因此，实现对刮板输送机断链情况的实时监测显得尤为重要。
中国发明专利2017年6月13日公开了“一种刮板输送机断链检测装置及其方法”(申请号：CN201710212536.3)，该发明通过红外光敏电阻装置、红外光发射灯、电流传感器、CPU处理器等记录任意两个相邻刮板经过红外光敏电阻的时长，与正常运行时相邻刮板经过红外光敏电阻的平均时长进行对比来判断刮板机是否发生断链的情况。该方案的缺点是：首先是其有限性，只有当带有红外发射灯的刮板经过机头处的红外光敏电阻才能判断刮板链是否发生断链，不能实现实时地监测断链信息；其次是不可实施性，因为刮板输送机在实际工作环境中，刮板的周围是被原煤覆盖的，刮板两端的红外发射灯无法在那样复杂的环境中可靠地工作。
发明内容
本发明目的在于提供一种刮板输送机断链实时监测系统及监测方法，该监测系统能在恶劣的矿井环境下准确、实时监测刮板输送机断链情况。
为实现上述目的，本发明提供一种刮板输送机断链实时监测系统，包括若干刮板、汇聚节点、数传节点和张力应变片；每个刮板两端开有空舱；数传节点封装在空舱中，包括电源模块、采集处理模块、定位模块和无线收发模块；所述张力应变片平贴在刮板链环槽内的平链环上，与数传节点相连；所述汇聚节点设置在机头链轮或机尾链轮的两侧；数传节点的采集处理模块用于采集处理张力应变片的数据信息，定位模块用于数传节点的自身定位，无线收发模块用于数传节点之间的通信以及和汇聚节点的通信。
上述监测系统的监测方法是：实时监测同一刮板左侧节点和右侧节点的应力和位移变化情况；设左侧节点和右侧节点的应力差为ΔF，左侧节点和右侧节点在刮板机运行方向的位移差为ΔL：
当ΔF和ΔL均正常值范围内时，刮板机工作正常；
当ΔF和ΔL均超过额定值时，认定发生断链情况；
当ΔF和ΔL其中一个超过额定值时，另一个在正常值范围内时，继续观察，如果超过额定值的一项在3个观察周期内恢复正常，则认为是测量误差，系统工作正常；如果一项持续超过额定值，另一项正常，认定监测系统故障。
本发明采用应变片与节点定位模块测量刮板机链环的张力和节点位置信息，经过数传节点、汇聚节点将各节点位置信息和节点所在刮板处的链条张力信息传输到上位机中进行观察，以两条链上的张力变化情况和同一刮板两端节点位置的偏移关系作为断链特征，可以准确、实时监测出刮板输送机的断链情况，从而进行及时的停机调整和更换维修，防止恶劣事故的发生、造成设备的损坏和沿线人员的伤亡。本发明将数传节点封装在刮板两端的空舱中，不受恶劣环境的影响，能稳定地工作。
附图说明
图1为本发明的断链实时监测系统的整体结构示意图；
图2为图1刮板部分的结构示意图；
图3为张力测量装置中平链环和张力应变片的相对位置关系布置示意图；
图4为本发明断链实时监测方法的布置说明图；
图5为本发明的刮板输送机断链实时监测过程说明图；
图6为断链处刮板偏移示意图；
图7为数传节点原理图；
图中：1-上位机，2-机头链轮，3-汇聚节点，4-中部槽，5-刮板，6-立链环，7-平链环，8-数传节点，81-右侧节点，82-左侧节点，9-张力应变片，10-引线孔，11-机尾链轮，12-空舱，13-挡煤板，14-槽口，15-链环刀铣面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2和图3所示，一种刮板输送机断链实时监测系统，包括若干刮板5、汇聚节点3、数传节点8和张力应变片9；每个刮板5两端开有空舱12；数传节点8封装在空舱12中，如图7所示，包括电源模块、采集处理模块、定位模块和无线收发模块；所述张力应变片9平贴在刮板链环槽内的平链环7上，与数传节点8相连；所述汇聚节点3设置在机头链轮2或机尾链轮11的两侧；数传节点8的采集处理模块用于采集处理张力应变片9的数据信息，定位模块用于数传节点8的自身定位，无线收发模块用于数传节点8之间的通信以及和汇聚节点3的通信。
定位模块的定位方法是，在汇聚节点3附近设置磁块，定位模块内设磁感应元件，当数传节点8接近汇聚节点3时，定位模块感应到磁场，确定自身为初始位置，同时将数据信息传递给汇聚节点3以及其相邻的数传节点。该方法结构简单，不受环境影响，定位精度高。
当然，定位方法亦可以选择红外方式，即在汇聚节点3附近设置设置红外源，定位模块内设红外接收器，当数传节点8接近汇聚节点3时，定位模块感应到红外线，确定自身为初始位置。这种方式不太适合煤炭输送这种方式。
图中实线所示的箭头方向为刮板机运行的方向，刮板的下侧为左侧方向。
本发明采用应变片9与节点定位模块测量刮板机链环的张力和节点位置信息，经过数传节点8、汇聚节点3将各节点位置信息和节点所在刮板处的链条张力信息传输到上位机1中进行观察，以两条链上的张力变化情况和同一刮板两端节点位置的偏移关系作为断链特征，可以准确、实时监测出刮板输送机的断链情况，从而进行及时的停机调整和更换维修，防止恶劣事故的发生、造成设备的损坏和沿线人员的伤亡。本发明将数传节点8封装在刮板两端的空舱12中，不受恶劣环境的影响，能稳定地工作。
进一步，在所述刮板5的两端分别设置有引线孔10和槽口14，所述引线孔10和槽口14相连通，所述数传节点8的连接线通过槽口14穿过引线孔10与张力应变片9相连接。除便于张力应变片9和数传节点8的连接外，还起到保护连接线路的作用，确保数传节点8能采集到张力应变片9的测量信息。
进一步，如图2所示，为避免煤块损伤数传节点8，同时也便于数传节点8的更换和维修，在所述刮板5的两端的侧面设置有挡煤板13。
进一步，如图3所示，由于在实际工作环境中立链环6的周围是被煤炭覆盖的，为保证链环应变测量精度，对所述刮板链环槽内的平链环7作铣平处理，张力应变片9贴于平链环的刀铣面15上。
本发明可以采用每一个数传节点8直接与汇聚节点3进行数据通信，也可以采用接力方式进行数据通信。但是，由于刮板输送机输送距离较长，这种方式需要每一个数传节点8都具有大的无线发射功率，这就需要大功率、大容量的电池以及大天线，既浪费能源，又增加了设备体积。所以本发明优选接力方式进行数据通信。具体方法是：
设定刮板5的数量为2n块，以刮板左侧节点为例，驶向机头链轮处汇聚节点3并且与之最近的第一个数传节点序号设为1，其后序号依次设为2、3……2n，，其接力通信方式为，序号n的数传节点将数据发送给序号n-1的数传节点，序号n-1的数传节点将自身数据以及序号n的数传节点数据发送给序号n-2的数传节点，依次传递，发送给序号1的数传节点，序号1的数传节点将全部数据发送给机头链轮处的汇聚节点3；序号n+1的数传节点将数据发送给序号n+2的数传节点，序号n+2的数传节点将自身数据以及序号n+1的数传节点数据发送给序号n+3的数传节点，依次传递，发送给序号2n的数传节点，序号2n的数传节点将全部数据发送给机尾链轮处的汇聚节点3。右侧数传节点数据传输方式相同。当然也可以采用跳点接力通信方式。
也可以采用另一种数据接力方式，如图5所示，汇聚节点3设置在机头链轮2或机尾链轮11的两侧；中间部位的数传节点将数据沿虚线指示的箭头方向向两端发送。
接力通信的好处是数据传输的距离近，可以大幅度减低发射功率，不但节约能源，而且使得设备体积变小，便于安装设计。
如图4、图5和图6所示，当一个地方发生断链时，所有载荷由另一条刮板链所承担，刮板5受力发生变化，设置在刮板5上的张力应变片9电阻发生变化，数传节点8采集到电阻变化信息。同时，刮板5两端受力发生变化，必然倾斜；刮板5两端节点在刮板机运行方向会产生一定的偏移量ΔL，由节点定位模块获得的位置信息来计算同一刮板两端节点的初位移偏差。
上述刮板输送机断链实时监测系统的监测方法是：实时监测同一刮板左侧节点82和右侧节点81的应力和位移变化情况；设左侧节点82和右侧节点81的应力差为ΔF，左侧节点82和右侧节点81在刮板机运行方向的位移差为ΔL：
当ΔF和ΔL均正常值范围内时，刮板机工作正常；
当ΔF和ΔL均超过额定值时，认定发生断链情况；
当ΔF和ΔL其中一个超过额定值时，另一个在正常值范围内时，继续观察，如果超过额定值的一项在3个观察周期内恢复正常，则认为是测量误差，系统工作正常；如果一项持续超过额定值，另一项正常，认定监测系统故障。
Claims (5)
1.一种刮板输送机断链实时监测系统，其特征在于，包括若干刮板(5)、汇聚节点(3)、数传节点(8)和张力应变片(9)；每个刮板(5)两端开有空舱(12)；数传节点(8)封装在空舱(12)中，包括电源模块、采集处理模块、定位模块和无线收发模块；所述张力应变片(9)平贴在刮板链环槽内的平链环(7)上，与数传节点(8)相连；所述汇聚节点(3)设置在机头链轮(2)或机尾链轮(11)的两侧；数传节点(8)的采集处理模块用于采集处理张力应变片(9)的数据信息，定位模块用于数传节点(8)的自身定位，无线收发模块用于数传节点(8)之间的通信以及和汇聚节点(3)的通信；
所述监测系统的监测方法是：实时监测同一刮板左侧节点(82)和右侧节点(81)的应力和位移变化情况；设左侧节点(82)和右侧节点(81)的应力差为ΔF，左侧节点(82)和右侧节点(81)在刮板机运行方向的位移差为ΔL：
当ΔF和ΔL均正常值范围内时，刮板机工作正常；
当ΔF和ΔL均超过额定值时，认定发生断链情况；
当ΔF和ΔL其中一个超过额定值时，另一个在正常值范围内时，继续观察，如果超过额定值的一项在3个观察周期内恢复正常，则认为是测量误差，系统工作正常；如果一项持续超过额定值，另一项正常，认定监测系统故障。
2.根据权利要求1所述的刮板输送机断链实时监测系统，其特征在于，所述刮板(5)的两端分别设置有引线孔(10)和槽口(14)，所述引线孔(10)和槽口(14)相连通，所述数传节点(8)的连接线通过槽口(14)穿过引线孔(10)与张力应变片(9)相连接。
3.根据权利要求1所述的刮板输送机断链实时监测系统，其特征在于，所述刮板(5)的两端的侧面设置有挡煤板(13)，挡煤板(13)通过螺栓孔用螺栓紧固在刮板(5)的侧面。
4.根据权利要求1所述的刮板输送机断链实时监测系统，其特征在于，所述刮板链环槽内的平链环(7)作铣平处理，张力应变片(9)贴于平链环的刀铣面(15)上。
5.根据权利要求1所述的刮板输送机断链实时监测系统，其特征在于，其数据通信方式为接力通信方式。
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