CN109051627A

CN109051627A - 矿用刮板输送机断链监测信号处理器

Info

Publication number: CN109051627A
Application number: CN201811099158.3A
Authority: CN
Inventors: 闫建伟; 李洋; 刘震; 唱荣蕾; 王哲; 谢森琪; 田大肥; 孙星
Original assignee: Ningxia Heavy-Duty Heavy-Duty Equipment Technology Co Ltd; Ningxia Tiandi Benniu Industrial Group Co Ltd
Current assignee: Ningxia Heavy-Duty Heavy-Duty Equipment Technology Co Ltd; Ningxia Tiandi Benniu Industrial Group Co Ltd
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2018-12-21
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: CN109051627B

Abstract

一种矿用刮板输送机断链监测信号处理器，包信号处理器、括断链监测装置，断链监测装置包括第一霍尔感应器、第二霍尔感应器，第一霍尔感应器、第二霍尔感应器分别用于检测左右两侧刮板输送机链条的平环、立环，本发明中，断链监测装置的精度高，可靠性高，能精确识别矿用刮板输送机链条中的平环和立环，基于上述断链监测装置更加丰富的检测信息，信号处理器内置的结合时间参数的、平环和立环数量的计数模块、断链判断模块，能准确、可靠的判断刮板链条是否出现断开事故，与现有的断链故障诊断系统相比，本发明构思了一种完全不同的技术方案，该技术方案将信号处理器与断链监测装置配合来真正实现断链监测功能的工业应用，在业界尚属首例。

Description

矿用刮板输送机断链监测信号处理器

技术领域

本发明涉及矿用刮板输送机设备技术领域，特别涉及一种矿用刮板输送机断链监测信号处理器。

背景技术

矿用刮板输送机在运行过程中，由于工况复杂、恶劣，刮板输送机的刮板链有时会因为外载荷的剧烈变化导致断链的发生。由于刮板链一般由两根链条组成，其中一根链条断开后，刮板链会在另一根链条的牵引下继续运行。而断开的那根链条会发生不同程度的堆积。堆积后的链条容易与中部槽刮卡并且在通过狭小空间时受到阻碍，导致整个刮板链无法运行，进而引起更大程度的设备事故。因此，对刮板链运行情况进行实时监测有着很大的必要性。现有的断链监测装置不能有效设别链条中的平环和立环，导致信号处理器判断断链的准确度低，近年来，一些高校和设备厂商针对断链监测做了部分研究，但就实用性而言，尚未形成可靠的解决方案。授权公告号为CN105858126B的中国发明专利公开了“一种刮板输送机链条故障诊断系统及方法”，其中的故障诊断系统理论上可行，但难以付之于实际使用。此外，采煤工作面环境恶劣，对工作面电气设备的防护也尤为重要。

发明内容

有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种不易损坏、能快速安装、检测可靠度高的矿用刮板输送机断链监测信号处理器。

一种矿用刮板输送机断链监测信号处理器，该处理器包信号处理器、断链监测装置，所述断链监测装置插入刮板输送机的中部槽的插板中，断链监测装置包括不锈钢基体、第一霍尔感应器、第二霍尔感应器，第一霍尔感应器、第二霍尔感应器用于分别用于检测左右两侧刮板输送机链条的平环、立环，并分别输出表示刮板输送机左右两侧链条的平环、立环的电压信号，信号处理器包括电源模块、信号调理模块、转换模块、微控制模块、报警模块，所述电源模块用于向所述转换模块、过滤模块、微控制模块、报警模块提供工作电压，信号调理模块用于接收第一霍尔感应器、第二霍尔感应器输出的电压信号，并对该电压信号过滤处理，再将过滤后的电压信号发送至转换模块，转换模块用于将接收到的第一霍尔感应器、第二霍尔感应器输出的电压信号数字量转化成相应的数字信号，微控制模块包括计数模块、判断模块，计数模块用于基于转换模块输出的数字信号，计算预设间隔时间内分别通过第一霍尔感应器或第二霍尔感应器的平环、立环的实时数量，判断模块用于基于所述平环、立环的实时数量与判断模块预存平环、立环的额定数量比对，并依据比对结果得出刮板输送机左侧链条或右侧链条是否断链，报警模块基于判断模块提供的是否断链的信息，执行报警动作，所述不锈钢基体为截面成T形的扁长体，第一霍尔感应器、第二霍尔感应器相互间隔一定距离安装在不锈钢基体，在第一霍尔感应器、第二霍尔感应器相应位置的不锈钢基体上设有第一安装槽，所述第一霍尔感应器包括第一永磁体、第二永磁体、霍尔基座、霍尔元件、导磁板，第一永磁体、第二永磁体分别内置于第一霍尔感应器位置相应的第一安装槽的两端，第一永磁体、第二永磁体相对设置的端部极性相反，霍尔基座也内置于第一安装槽内，并放置于第一永磁体、第二永磁体的中间位置，所述霍尔基座为一个内设第二安装槽的不锈钢块，在第二安装槽固定安装有霍尔元件，第一安装槽的槽口盖合有导磁板，以将第一永磁体、第二永磁体、霍尔基座、霍尔元件封装于第一安装槽内，导磁板指向左侧链条的上链条设置，所述导磁板与不锈钢基体通过紧固螺栓固定连接，所述第二霍尔感应器与第一霍尔感应器具有相同的结构，并以相同的方式安装于不锈钢基体上，第一霍尔感应器、第二霍尔感应器之间的距离与刮板输送机左侧链条、右侧链条之间距离相等，第一霍尔感应器位于左侧链条的上行段链条、下行段链条之间，第一霍尔感应器的第一永磁体、第二永磁体位于下行段链条的两侧，以在下行段链条的两侧形成小范围、专用于下行段链条的闭合磁场，第二霍尔感应器位于右侧链条的上行段链条、下行段链条之间，第二霍尔感应器的第一永磁体、第二永磁体位于下行段链条的两侧，以在下行段链条的两侧形成小范围、专用于下行段链条的闭合磁场。

优选的，断链监测装置还包括电缆连接器，所述电缆连接器固定安装于不锈钢基体的端部，在不锈钢基体内设有走线槽，所述走线槽沿不锈钢基体长度方向设置，走线槽与第二安装槽连通，在走线槽内设有电源线，电源线将霍尔元件与电缆连接器连接，电缆连接器与电源模块连接，在走线槽内设有信号线，信号线将霍尔元件与信号处理器连接。

本发明中，断链监测装置的精度高，可靠性高，能精确识别矿用刮板输送机链条中的平环和立环，基于上述断链监测装置更加丰富的检测信息，信号处理器内置的结合时间参数、平环和立环数量的计数模块、断链判断模块，能准确、可靠的判断刮板链条是否出现断开事故，与现有的断链故障诊断系统相比，本发明构思了一种完全不同的技术方案，该技术方案将信号处理器与断链监测装置配合来真正实现断链监测功能的工业应用，在业界尚属首例，本发明中的断链监测装置中，将第一永磁体、第二永磁体、霍尔基座、霍尔元件全部集中放置在不锈钢基体中，断链监测装置插入刮板输送机的中部槽的插板中，这样的设计既能满足方便安装的要求，同时对该断链监测装置实现双重保护，使该断链监测装置不易损坏，采用第一霍尔感应器、第二霍尔感应器分别来检测左侧链条、右侧链条，且第一霍尔感应器或第二霍尔感应器中第一永磁体、第二永磁体相对设置的端部极性相反，能形成完整的磁场分布，磁场强度高，导磁板能屏蔽上链条对磁场的干扰，保证平环和立环的有效识别，解决了现有技术中只能检测刮板的状态，精度低，可靠性差的技术瓶颈。

附图说明

图1为所述信号处理器的逻辑模块图。

图2为所述断链监测装置的俯视图。

图3为图2中所述断链监测装置沿A-A方向剖视图。

图4为图2中所述断链监测装置沿B-B方向剖视图。

图中：信号处理器10、电源模块11、信号调理模块12、转换模块13、微控制模块14、计数模块141、判断模块142、报警模块15、断链监测装置20、不锈钢基体21、走线槽211、第一霍尔感应器22、第一永磁体221、第二永磁体222、霍尔基座223、霍尔元件224、导磁板225、第二霍尔感应器23、电缆连接器24、左侧链条80、右侧链条90。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参见图1至图4，本发明实施例提供了一种矿用刮板输送机断链监测信号处理器，该处理器包信号处理器10、断链监测装置20，断链监测装置20插入刮板输送机的中部槽的插板中，断链监测装置20包括不锈钢基体21、第一霍尔感应器22、第二霍尔感应器23，第一霍尔感应器22、第二霍尔感应器23用于分别用于检测左右两侧刮板输送机链条的平环、立环，并分别输出表示刮板输送机左右两侧链条的平环、立环的电压信号，信号处理器10包括电源模块11、信号调理模块12、转换模块13、微控制模块14、报警模块15，电源模块11用于向转换模块13、过滤模块、微控制模块14、报警模块15提供工作电压，信号调理模块12用于接收第一霍尔感应器22、第二霍尔感应器23输出的电压信号，并对该电压信号过滤处理，再将过滤后的电压信号发送至转换模块13，转换模块13用于将接收到的第一霍尔感应器22、第二霍尔感应器23输出的电压信号数字量转化成相应的数字信号，微控制模块14包括计数模块141、判断模块142，计数模块141用于基于转换模块13输出的数字信号，计算预设间隔时间内分别通过第一霍尔感应器22或第二霍尔感应器23的平环、立环的实时数量，判断模块142用于基于平环、立环的实时数量与判断模块142预存平环、立环的额定数量比对，并依据比对结果得出刮板输送机左侧链条80或右侧链条90是否断链，报警模块15基于判断模块142提供的是否断链的信息，执行报警动作，不锈钢基体21为截面成T形的扁长体，第一霍尔感应器22、第二霍尔感应器23相互间隔一定距离安装在不锈钢基体21，在第一霍尔感应器22、第二霍尔感应器23相应位置的不锈钢基体21上设有第一安装槽，第一霍尔感应器22包括第一永磁体221、第二永磁体222、霍尔基座223、霍尔元件224、导磁板225，第一永磁体221、第二永磁体222分别内置于第一霍尔感应器22位置相应的第一安装槽的两端，第一永磁体221、第二永磁体222相对设置的端部极性相反，霍尔基座223也内置于第一安装槽内，并放置于第一永磁体221、第二永磁体222的中间位置，霍尔基座223为一个内设第二安装槽的不锈钢块，在第二安装槽固定安装有霍尔元件224，第一安装槽的槽口盖合有导磁板225，以将第一永磁体221、第二永磁体222、霍尔基座223、霍尔元件224封装于第一安装槽内，导磁板225指向左侧链条80的上链条设置，导磁板225与不锈钢基体21通过紧固螺栓固定连接，第二霍尔感应器23与第一霍尔感应器22具有相同的结构，并以相同的方式安装于不锈钢基体21上，第一霍尔感应器22、第二霍尔感应器23之间的距离与刮板输送机左侧链条80、右侧链条90之间距离相等，第一霍尔感应器22位于左侧链条80的上行段链条、下行段链条之间，第一霍尔感应器22的第一永磁体221、第二永磁体222位于下行段链条的两侧，以在下行段链条的两侧形成小范围、专用于下行段链条的闭合磁场，第二霍尔感应器23位于右侧链条90的上行段链条、下行段链条之间，第二霍尔感应器23的第一永磁体、第二永磁体位于下行段链条的两侧，以在下行段链条的两侧形成小范围、专用于下行段链条的闭合磁场。

第一霍尔感应器22用于检测左侧链条80是否存在断链、第二霍尔感应器23用于检测右侧链条90是否存在断链。

报警模块15包括双色LED灯，微控制模块14发出相应的断链信号至报警模块15，报警模块15接受到断链信号后，报警模块15通过双色LED灯通过红色显示，不断链状态下，报警模块15通过双色LED灯通过绿色显示。

报警模块15包括液晶屏，微控制模块14发出报警信息至报警模块15，报警模块15通过液晶屏将相应的报警信息显示，报警信息例如可以是断链的具体部位。

霍尔元件224用于检测霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，当刮板经过第一霍尔感应器22、第二霍尔感应器23时，刮板引起的磁场变化，使得第一永磁体221、第二永磁体222之间的磁场变化，霍尔元件224输出一个电压信号。链条中的平环和立环相对引起的磁场变化太小，因此，霍尔元件224不能输出区分链条中的平环和立环的电压变化，也就不能识别链条中的平环和立环。

本实施方式中，刮板输送机左侧链条80、右侧链条90分别由第一霍尔感应器22、第二霍尔感应器23来检测，第一霍尔感应器22或第二霍尔感应器23中第一永磁体221、第二永磁体222相对设置的端部极性相反，在第一永磁体221、第二永磁体222之间便能形成完整的磁场分布，霍尔元件224设置在第一永磁体221、第二永磁体222之间的中心位置，在左侧链条80和右侧链条90正中下方的位置均形成了完整的磁场分布，与现有技术中的断链检测装置相比，磁场强度高，平环和立环由于位置、角度不同，相应的磁场变化强度不同，使得霍尔元件224能输出不同的电压信号，同一侧链条的上链条和下链条之间还设置导磁板225，导磁板225能屏蔽上链条对磁场的干扰，保证对下行段链条的平环和立环的有效识别，例如，前一个时间点，上链条正好是平环，下链条是立环，后一个时间点，上链条正好是立环，下链条是平环，这样，前后两个时间点，上链条和下链条的总和引起的磁场变化正好相同，导致霍尔元件224输出的电压信号一样，这种情况下，平环和立环便无法区别，正是基于上述设计，解决了现有技术中只能检测刮板，检测精度低，可靠性差的技术瓶颈，使得刮板输送机的断链识别的精度和可靠性提升了一个高度。

以下给出了一个具体的实施例中采用示波器检测到的一个霍尔元件224的电压输出值，根据示波器的输出结果，霍尔元件224输出的立环的电压值为3.0V、平环的电压值为2.7V、刮板的电压值为3.7V，而无物体经过时电压值为2.5V，说明该断链监测装置20能有效识别刮板、平环、立环。

个别断链的情况下，经过第一霍尔感应器22、第二霍尔感应器23的刮板数量依然是正常状态，常规的断链监测装置20检测由于只能检测到刮板的状态，便不能检测到断链，因此，常规的断链监测装置20精度低，可靠性差。本发明中断链监测装置20能识别平环和立环，这种情况下，经过第一霍尔感应器22、第二霍尔感应器23的平环和立环数量与正常情况下不一致，从而能效果判断出断链。

本实施方式中的断链监测装置20可根据需要直接插装入刮板输送机的中部槽插板中，不存在阻碍煤流通过的问题，也不需要对现用的矿用刮板输送机进行改造。

本实施方式中的断链监测装置20中的第一永磁体221、第二永磁体222、霍尔基座223、霍尔元件224全部集中放置在不锈钢基体21中，使整个断链监测装置20形成了一个整体，这种完全包络式的设计，能够有效保护断链监测装置20，而整体式设计，可直接将断链监测装置20插入专用传感器工装中，进一步避免受到煤块和矸石的冲击而损坏，还能方便断链监测装置20失效后的更换。

这里例举一个简单的信号处理器10中判断模块142对断链的判断过程：通常情况，相邻两组刮板之间的平环、立环的数量是额定的，当计数模块141实时监测相邻两组刮板之间平环、立环的数量与额定数量不一致，说明链条由断链的可能。

下面再给出一个信号处理器10判断链条断链的一个特定计算方法：该计算方法包括如下步骤：

步骤一：记录左侧相邻六个刮板依次经过第一霍尔感应器22的时间t₁、t₂、t₃、t₄、t₅、t₆，并同步记录右侧相邻六个刮板依次经过第二霍尔感应器23的时间T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆；

步骤二：依据计算公式：计算左侧六个刮板的运行速度，其中，L为两个刮板之间的距离；

步骤三：依据计算公式：计算右侧六个刮板的运行速度，其中，L为两个刮板之间的距离；

步骤四：根据步骤二、步骤三的计算结果，依据计算公式：

计算左侧六个刮板、右侧六个刮板的运行速度均值；

步骤五：根据步骤四的计算结果，如果判定刮板机处于额定运行状态，则返回至步骤一，如果刮板机不处于额定运行状态，则向下执行，其中，V₀刮板机额定运行速度，δ为阈值；

步骤六：实时采集、记录左侧链条80在给定时间间隔△t内经过第一霍尔感应器22的刮板数量，平环数量和立环数量，并连续采集、记录五组，再将五组刮板数量，平环数量和立环数量分别取平均值A、B、C作为参考值，再采集、记录左侧链条80在给定时间间隔△t内经过第一霍尔感应器22的刮板数量a，平环数量b和立环数量c作为对比值，

步骤七：根据步骤六的计算结果，如果|A-a|＞0.5，|B-b|＞0.5，|C-c|＞0.5，同时成立，则判断左侧断链，并发送断链报警信息，如果|A-a|＞0.5，|B-b|＞0.5，|C-c|＞0.5，不同时成立，则左侧不断链；

步骤八：实时采集、记录右侧链条90在给定时间间隔△t内经过第二霍尔感应器23的刮板数量，平环数量和立环数量，并连续采集、记录五组，再将五组刮板数量，平环数量和立环数量分别取平均值A、B、C作为参考值，再采集、记录右侧链条90在给定时间间隔△t内经过第二霍尔感应器23的刮板数量a，平环数量b和立环数量c作为对比值，

步骤九：根据步骤八的计算结果，如果|A-a|＞0.5，|B-b|＞0.5，|C-c|＞0.5，同时成立，则判断右侧断链，并发送断链报警信息，如果|A-a|＞0.5，|B-b|＞0.5，|C-c|＞0.5，不同时成立，则右侧不断链。

本发明中，断链监测装置20的精度高，可靠性高，能精确识别矿用刮板输送机链条中的平环和立环，基于上述断链监测装置20更加丰富的检测信息，信号处理器10内置的结合时间参数、平环和立环数量的计数模块141、断链判断模块142，能准确、可靠的判断刮板链条是否出现断开事故，与现有的断链故障诊断系统相比，本发明构思了一种完全不同的技术方案，该技术方案将信号处理器10与断链监测装置20配合来真正实现断链监测功能的工业应用，在业界尚属首例，本发明中的断链监测装置20中，将第一永磁体221、第二永磁体222、霍尔基座223、霍尔元件224全部集中放置在不锈钢基体21中，断链监测装置20插入刮板输送机的中部槽的插板中，这样的设计既能满足方便安装的要求，同时对该断链监测装置20实现双重保护，使该断链监测装置20不易损坏，采用第一霍尔感应器22、第二霍尔感应器23分别来检测左侧链条80、右侧链条90，且第一霍尔感应器22或第二霍尔感应器23中第一永磁体、第二永磁体相对设置的端部极性相反，能形成完整的磁场分布，磁场强度高，导磁板225能屏蔽上链条对磁场的干扰，保证平环和立环的有效识别，解决了现有技术中只能检测刮板的状态，精度低，可靠性差的技术瓶颈。

参见图2，进一步，断链监测装置20还包括电缆连接器24，电缆连接器24固定安装于不锈钢基体21的端部，在不锈钢基体21内设有走线槽211，走线槽211沿不锈钢基体21长度方向设置，走线槽211与第二安装槽连通，在走线槽211内设有电源线，电源线将霍尔元件224与电缆连接器24连接，电缆连接器24与电源模块11连接，在走线槽211内设有信号线，信号线将霍尔元件224与信号处理器10连接。

本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种矿用刮板输送机断链监测信号处理器，其特征在于：该处理器包信号处理器、断链监测装置，所述断链监测装置插入刮板输送机的中部槽的插板中，断链监测装置包括不锈钢基体、第一霍尔感应器、第二霍尔感应器，第一霍尔感应器、第二霍尔感应器用于分别用于检测左右两侧刮板输送机链条的平环、立环，并分别输出表示刮板输送机左右两侧链条的平环、立环的电压信号，信号处理器包括电源模块、信号调理模块、转换模块、微控制模块、报警模块，所述电源模块用于向所述转换模块、过滤模块、微控制模块、报警模块提供工作电压，信号调理模块用于接收第一霍尔感应器、第二霍尔感应器输出的电压信号，并对该电压信号过滤处理，再将过滤后的电压信号发送至转换模块，转换模块用于将接收到的第一霍尔感应器、第二霍尔感应器输出的电压信号数字量转化成相应的数字信号，微控制模块包括计数模块、判断模块，计数模块用于基于转换模块输出的数字信号，计算预设间隔时间内分别通过第一霍尔感应器或第二霍尔感应器的平环、立环的实时数量，判断模块用于基于所述平环、立环的实时数量与判断模块预存平环、立环的额定数量比对，并依据比对结果得出刮板输送机左侧链条或右侧链条是否断链，报警模块基于判断模块提供的是否断链的信息，执行报警动作，所述不锈钢基体为截面成T形的扁长体，第一霍尔感应器、第二霍尔感应器相互间隔一定距离安装在不锈钢基体，在第一霍尔感应器、第二霍尔感应器相应位置的不锈钢基体上设有第一安装槽，所述第一霍尔感应器包括第一永磁体、第二永磁体、霍尔基座、霍尔元件、导磁板，第一永磁体、第二永磁体分别内置于第一霍尔感应器位置相应的第一安装槽的两端，第一永磁体、第二永磁体相对设置的端部极性相反，霍尔基座也内置于第一安装槽内，并放置于第一永磁体、第二永磁体的中间位置，所述霍尔基座为一个内设第二安装槽的不锈钢块，在第二安装槽固定安装有霍尔元件，第一安装槽的槽口盖合有导磁板，以将第一永磁体、第二永磁体、霍尔基座、霍尔元件封装于第一安装槽内，导磁板指向左侧链条的上链条设置，所述导磁板与不锈钢基体通过紧固螺栓固定连接，所述第二霍尔感应器与第一霍尔感应器具有相同的结构，并以相同的方式安装于不锈钢基体上，第一霍尔感应器、第二霍尔感应器之间的距离与刮板输送机左侧链条、右侧链条之间距离相等，第一霍尔感应器位于左侧链条的上行段链条、下行段链条之间，第一霍尔感应器的第一永磁体、第二永磁体位于下行段链条的两侧，以在下行段链条的两侧形成小范围、专用于下行段链条的闭合磁场，第二霍尔感应器位于右侧链条的上行段链条、下行段链条之间，第二霍尔感应器的第一永磁体、第二永磁体位于下行段链条的两侧，以在下行段链条的两侧形成小范围、专用于下行段链条的闭合磁场。

2.如权利要求1所述的矿用刮板输送机断链监测信号处理器，其特征在于：断链监测装置还包括电缆连接器，所述电缆连接器固定安装于不锈钢基体的端部，在不锈钢基体内设有走线槽，所述走线槽沿不锈钢基体长度方向设置，走线槽与第二安装槽连通，在走线槽内设有电源线，电源线将霍尔元件与电缆连接器连接，电缆连接器与电源模块连接，在走线槽内设有信号线，信号线将霍尔元件与信号处理器连接。