CN109110515A - 一种封闭煤场移动式盘煤小车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种封闭煤场移动式盘煤小车，属于机械设备领域。封闭煤场移动式盘煤小车由三角轨道，行走装置，自适应定位装置，盘煤检测装置和控制系统组成。本发明的封闭煤场移动式盘煤小车采用三角轨道，不仅可以减少行走轮与轨道的摩擦，增加了行走轮的使用寿命，而且由于轨道结构的原因，还可以大大减少煤尘的沉积，增加轨道对现场环境的适应性；利用自适应定位装置上拉伸弹簧的作用，行程编码器轴上固定的编码轮始终能与定位条有效贴合，使行程编码器计量圈数反馈到控制系统经转换得到的行走距离精确，即使盘煤小车出现打滑或者转动失效，也不会影响小车行走的定位精度，因此可有效提高扫描数据的精度，从而达到减小盘煤误差的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种封闭煤场移动式盘煤小车，属于机械设备领域。
背景技术
火力发电是我国获取电力来源最主要的途径，占到了我国总发电量的70％以上。保证燃料的正常持续供给既是火力发电企业正常运行的基础，也是命脉，而在燃料供给过程中，煤作为火电生产企业最重要的生产原料，其使用效率的高低直接决定了火电生产企业的成本。
因此要降低火电企业的生产成本，提高生产效率，就必须火电厂燃料监测这方面入手，由于在锅炉机组燃煤没有计量系统，因此无法统计燃煤的耗煤量和单位消耗情况，所以目前都是盘点监测煤场的存煤量，来调节燃煤的正常供给，这一重要的环节就是盘煤。
盘煤是指火电企业通过各种技术手段监测现有煤场的存煤量。火电企业为了避免由于燃料供给不足或者中断而影响正常发电，必须存储一定数量的煤。但是由于煤的存储量受到锅炉机组的燃烧效率，煤场大小、当地气候或者配额发电量等因素的影响，而如果煤量存储过多，会影响资金周转，同时长期存储，会发生低温氧化，降低煤质，严重时甚至引起煤的自燃；如果存储太少，锅炉燃煤突然中断，使其不能正常发电，从而造成重大安全事故。由此，火电企业进行盘煤，关系到火电企业煤耗的计量和经济性指标。
目前盘煤的方式主要有两种，一种是人工盘煤，主要方法是：首先将堆积的煤炭通过斗轮堆取料机进行整形，一般将其整成比较规则梯形或矩形，再通过人工采用皮尺进行丈量，根据计算得其体积再根据密度得出重量，这种盘煤方法不仅耗时长、劳动强度大，而且测量的数据受到各种因素的影响，无法实现精确盘煤。另外一种是激光自动盘煤，其主要原理是：系统测出煤炭表面特征点的三维坐标，经过电脑软件处理、计算，得出煤炭的体积和重量等数据，同时可再现被测堆体的三维立体图。在软件的处理上各个企业的盘煤软件大同小异，主要是搭载的盘煤工具有所差异。
中国专利公告CN104071548A，发明创造的名称为“一种悬臂式斗轮堆取料机及其盘煤方法”，该申请案公开了通过将激光扫描仪安装在斗轮机悬臂上扫描获取煤场存煤量的方式，该方式能够全方位多角度的对煤场进行扫描，可适应各种形式的煤场，其不足之处在于测量仪器的安装施工难度大，斗轮机属于大型机械，每次开启都耗费大量电力，行动不灵敏，盘煤耗时长,同时斗轮机在进行盘煤时，必须停止采煤，待盘煤工作结束后才能继续盘煤，这样严重影响了电厂的工作效率，不利于电厂的连续化作业，另外斗轮机自身运动精度对激光扫描仪扫描的数据有影响，从而会增大盘煤的误差。
中国期刊《华电技术》，论文名称为“基于六轴飞行器盘煤系统的研究”，该论文公开了一种在无人机上搭载激光扫描仪的盘煤方法，该方式简单灵活，操作便利，可节省盘煤时间，其不足之处在于该方式使用维护成本高，受现场环境因素影响较大，无法实现随时盘煤，另外，扫描仪安装在无人机上，其在飞行过程中的飞行高度稳定性无法保证，从而影响测量数据的精度。
中国专利公告CN107402052A，发明创造的名称为“一种自行走的智能堆体测量系统”，该申请案公开了通过自行走小车搭载扫描仪的方式进行盘煤，该方案在不借助斗轮机或者无人机的前提下，实现对料场的随时盘点，自动化程度高，其不足之处在于由于煤场现场环境恶劣，空气中充满煤尘，煤尘沉积在轨道上，对小车运行稳定性有很大影响，另外虽小车上安装有行程编码器和行程校准装置，行程定位精度在10cm内，但是由于盘煤料场长度少则100米，多则300-400米，其累计的行走误差也是逐渐累计的且无法消除误差，而采用这种盘煤方式，行程定位精度的大小直接决定着盘煤数据的准确性，其数据准确性对软件分析的结果是至关重要的，这也是该方案的重要弊端。
综上所述，目前的盘煤方式主要采用激光盘煤技术，区别在于搭载工具，以上所述的搭载工具或多或少存在缺陷或者不足，始终无法满足盘煤的实际要求，从而无法从根本上解决火电企业获取准确盘煤数据的有效途径，制约着火电企业实现料场自动化、数字化的步伐。
发明内容
针对上述火电企业遇到的煤盘点存储问题，本发明目的旨在提供一种定位精度高，便于实施，具有良好通用性的移动式盘煤工具，实现盘煤移动工具运行的稳定性，提升盘煤数据的可靠性，逐步实现料场的全局自动化、数字化作业，为了实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种封闭煤场移动式盘煤小车，其特征在于：封闭煤场移动式盘煤小车由三角轨道，行走装置，自适应定位装置，盘煤检测装置和控制系统组成，三角轨道是两根为一组，长度相等且平行等高的一组三角轨道间隔固定的距离依次沿着煤堆形成方向倒挂固定在封闭煤场顶部的支撑梁上，行走装置由行走轮,车身,驱动轴构成，车身沿着三角轨道铺设方向设置在一组三角轨道之间，两根驱动轴垂直于三角轨道方向设置，驱动轴穿过固定安装在车身上轴承支座上的轴承孔内，行走轮为四个，两两为一组，行走轮沿着三角轨道铺设方向设置在车身侧端面，行走轮外端面与驱动轴各轴外端面共面，驱动轴穿过行走轮上的中心孔与行走轮紧固连接,四个行走轮弧形外端面活动的置于三角轨道上，自适应定位装置由定位支架，编码轮，定位条，行程编码器，拉伸弹簧构成，定位支架设置在车身下表面一端头，定位支架一端的安装孔穿过销轴活动置于销轴内，销轴另一端紧固在车身下表面上，定位支架另一端端头固定设置有行程编码器，行程编码器上的轴穿过编码轮上的中心孔，行程编码器轴与编码轮上的键槽通过键连接，定位条沿着同一侧三角轨道固定安装在三角轨道内侧，定位条侧端面上的齿槽与编码轮上的齿相互啮合，拉伸弹簧一端头孔通过铰链固定在与定位支架同侧的车身下表面上，拉伸弹簧另一端孔通过销轴穿过定位支架固定位置上的连接孔，盘煤检测装置由盘煤激光扫描仪，全向旋转云台构成，全向旋转云台倒装设置在车身下表面，全向旋转云台旋转中心轴线与车身沿三角轨道铺设方向中心轴面共面，全向旋转云台上端面固定在车身下表面上，盘煤激光扫描仪通过转接板固定在全向旋转云台下端面上。所述的三角轨道由等长的矩形钢管和角铁焊接而成，角铁两垂直面形成的端面作为盘煤小车的行走端面。所述行走装置的行走轮为圆柱形，行走轮外端弧面回转镂空，镂空部分回转面截面呈正梯形。所述自适应定位装置的定位条为齿条、链条或者同步带。所述的控制系统用于发出和接收盘煤小车运动和盘煤指令，存储和发送盘煤激光扫描仪收集到的煤场堆料信息。
由于采用了以上技术方案，本发明的一种封闭煤场移动式盘煤小车有以下优点：
(1)轨道采用模块化拼接，不仅节省轨道成本与减小安装难度，也有利于根据各料场的大小情况对轨道的长度进行调整，增加了轨道的通用性；
(2)轨道采用三角式，不仅可以减少驱动轮与轨道的摩擦，而且由于轨道结构的原因，还可以大大减少煤尘的沉积，增加轨道对环境的适应性；同时采用梯形行走轮，可完全贴合三角轨道，可保持盘煤小车运行的稳定性；
(3)盘煤小车的行走轮安装在车身两侧的这种下沉式安装方式可有效降低盘煤小车的重心，增强小车运行的稳定性，同时可增大激光扫描仪的扫描视野，可实现煤场全覆盖、全方位扫描；
(4)利用自适应定位装置上拉伸弹簧的作用，行程编码器轴上固定的编码轮始终能与定位条有效贴合，使行程编码器计量圈数反馈到控制系统经转换得到的行走距离精确，即使盘煤小车出现打滑或者转动失效，也不会影响小车行走的定位精度，因此可有效提高扫描数据的精度，从而达到减小盘煤误差的目的；
(5)由于采用了自适应定位装置，盘煤小车行走定位精度高，因此不仅可以实现全段盘煤激光扫描，还可以实现分段扫描或者局部扫描，能保证扫描段位的盘煤数据有效，提高了盘煤小车的功能范围。
附图说明:
图1是本发明一种封闭煤场移动式盘煤小车的全局视图
图2是本发明一种封闭煤场移动式盘煤小车的前视图
图3是行走轮与三角轨道配合行走的示意图
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。
如图1、图2及图3所示。
一种封闭煤场移动式盘煤小车，其特征在于：封闭煤场移动式盘煤小车由三角轨道1，行走装置，自适应定位装置，盘煤检测装置和控制系统组成，三角轨道1是两根为一组，长度相等且平行等高的一组三角轨道1间隔固定的距离依次沿着煤堆形成方向倒挂固定在封闭煤场顶部的支撑梁上，盘煤小车的行走轨道是由多组长度相等且平行等高三角轨道1拼接而成的，拼接的长度是根据封闭煤场实际盘煤距离决定的，行走装置由行走轮2,车身9,驱动轴11构成，车身9沿着三角轨道1铺设方向设置在一组三角轨道1之间两根驱动轴11垂直于三角轨道1方向设置，驱动轴11穿过固定安装在车身9上轴承支座上的轴承孔内，车身9内置有驱动电机，驱动器，齿轮，供电模块，工业相机，小车控制板，无线传输模块和旋转定位编码器,供电模块即可以供电，也可以自主充电，盘煤小车上搭载工业相机可以实时传送最新的盘煤现场画面，有利于控制室操作人员下达正确的盘煤动作指令，小车控制板和无线传输模块属于盘煤小车控制系统，小车控制板用来接收和发送小车运行指令，无线传输模块作为上位机与小车控制板指令、数据传输的媒介，旋转定位编码器通过连杆固定安装在全向旋转云台10的云台上，云台转动时，旋转定位编码器也会随之转动，通过反馈编码器的计数圈数来确定云台旋转的角度，从而可以精确控制扫描仪的扫描角度，行走轮2为四个，两两为一组，行走轮2材质可以是尼农轮，也可以采用铝轮，行走轮2沿着三角轨道1铺设方向设置在车身9侧端面，行走轮2外端面与驱动轴11各轴外端面共面，驱动轴11穿过行走轮2上的中心孔与行走轮2紧固连接,四个行走轮2弧形外端面活动的置于三角轨道1上，自适应定位装置由定位支架4，编码轮5，定位条6，行程编码器7，拉伸弹簧8构成，定位支架4设置在车身9下表面一端头，定位支架4一端的安装孔穿过销轴活动置于销轴内，销轴另一端紧固在车身9下表面上，定位支架4另一端端头固定设置有行程编码器7，行程编码器7采用绝对值编码器，选取位数较高的绝对值编码器可以提高行走定位的精度，行程编码器7上的轴穿过编码轮5上的中心孔，行程编码器7轴与编码轮5上的键槽通过键连接，定位条6沿着同一侧三角轨道1固定安装在三角轨道1内侧，定位条6侧端面上的齿槽与编码轮5上的齿相互啮合，拉伸弹簧8一端头孔通过铰链固定在与定位支架4同侧的车身9下表面上，拉伸弹簧8另一端孔通过销轴穿过定位支架4固定位置上的连接孔，拉伸弹簧8一直处于拉伸状态，这样编码轮5和定位条6可通过其拉力自主有效贴合，盘煤检测装置由盘煤激光扫描仪3，全向旋转云台10构成，全向旋转云台全向旋转云台10倒装设置在车身9下表面，全向旋转云台10旋转中心轴线与车身9沿三角轨道1铺设方向中心轴面共面，全向旋转云台10上端面固定在车身9下表面上，盘煤激光扫描仪3通过转接板固定在全向旋转云台10下端面上，通过全向旋转云台10可实现盘煤激光扫描仪3的360°旋转，可以增大扫描的视角和范围。所述的三角轨道1由等长的矩形钢管和角铁焊接而成，角铁两垂直面形成的端面作为盘煤小车的行走端面，三角轨道1上的角铁可以换成圆钢管，即由矩形钢管和圆钢管组成新型的行走轨道，所述行走装置的行走轮2为圆柱形，行走轮2外端弧面回转镂空，镂空部分回转面截面呈正梯形，行走轮2贴合在轨道上行走，减小了小车的晃动，使小车运行更加平稳。所述自适应定位装置的定位条6为齿条、链条或者同步带。所述的一种封闭煤场移动式盘煤小车，其特征在于：所述的控制系统用于发出和接收盘煤小车运动和盘煤指令，存储和发送盘煤激光扫描仪收集到的煤场堆料信息。
本发明一种封闭煤场移动式盘煤小车的工作原理：
当需要全局盘煤，即实现全段范围盘煤时，盘煤小车放置在依据封闭煤场尺寸大小沿堆料放置方向铺设好的三角轨道1一端头上，控制室上位机发出盘煤指令后，盘煤小车上的控制系统接收到盘煤指令后，上电启动车身9上内置的驱动电机，驱动电机将转矩通过齿轮传递给驱动轴11带动行走轮2在轨道上行走，定位支架4上的编码轮5，行程编码器7和拉伸弹簧8跟随盘煤小车上的车身9同步运动，在此过程中由于拉伸弹簧8的作用，行程编码器7轴上的编码轮5的齿始终与定位条6上的齿相互咬合，跟随盘煤小车行走，行程编码器7上轴旋转的圈数通过固定公式转换成盘煤小车行走的距离，然后通过控制系统远程实时反馈给控制室的上位机进行独立显示，与此同时盘煤激光扫描仪3通过控制系统设定的控制程序在盘煤行走过程中对煤场堆料情况进行全段扫描，当堆料由于遮挡物不能无法进行扫描时，全向旋转云台10自动旋转一定角度后带动盘煤激光扫描仪3位置发生改变，在无遮挡的情况下对煤堆剩余煤堆进行扫描，全段扫描结束，盘煤小车接收到盘煤结束信号后，盘煤小车自动返回到起始位置，盘煤小车复位，然后盘煤小车上的数据存储单元将数据通过电台网桥传递给控制系统的上位机，由上位机对数据进行处理，得出显示盘煤结果。
当需要局部盘煤，即进行分段范围扫描时，操作人员将分段盘煤数据以坐标数据形式输入上位机软件中，盘煤小车上的控制系统接收到盘煤指令后，上电启动车身9上内置的驱动电机，驱动电机将转矩通过齿轮传递给驱动轴11带动行走轮2在轨道上行走，行程编码器7轴上的编码轮5的齿始终与定位条6上的齿相互咬合，行程编码器7轴上的编码轮5的齿始终与定位条6上的齿相互咬合，跟随盘煤小车行走，当盘煤小车经行程编码器7数据反馈到达设定位置起始段后，盘煤激光扫描仪3跟随运动的盘煤小车对该分段位置进行扫描，当盘煤小车经行程编码器7数据反馈到达设定位置终止段后，盘煤激光扫描仪3分段扫描结束，盘煤小车接收到控制系统发出的盘煤结束信号后，盘煤小车自动返回到起始位置，盘煤小车复位，然后盘煤小车上的数据存储单元将数据通过电台网桥传递给控制系统的上位机，由上位机对数据进行处理，得出显示盘煤结果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种封闭煤场移动式盘煤小车，其特征在于：封闭煤场移动式盘煤小车由三角轨道(1)，行走装置，自适应定位装置，盘煤检测装置和控制系统组成，三角轨道(1)是两根为一组，长度相等且平行等高的一组三角轨道(1)间隔固定的距离依次沿着煤堆形成方向倒挂固定在封闭煤场顶部的支撑梁上，行走装置由行走轮(2),车身(9),驱动轴(11)构成，车身(9)沿着三角轨道(1)铺设方向设置在一组三角轨道(1)之间，两根驱动轴(11)垂直于三角轨道(1)方向设置，驱动轴(11)穿过固定安装在车身(9)上轴承支座上的轴承孔内，行走轮(2)为四个，两两为一组，行走轮(2)沿着三角轨道(1)铺设方向设置在车身(9)侧端面，行走轮(2)外端面与驱动轴(11)各轴外端面共面，驱动轴(11)穿过行走轮(2)上的中心孔与行走轮(2)紧固连接,四个行走轮(2)弧形外端面活动的置于三角轨道(1)上，自适应定位装置由定位支架(4)，编码轮(5)，定位条(6)，行程编码器(7)，拉伸弹簧(8)构成，定位支架(4)设置在车身(9)下表面一端头，定位支架(4)一端的安装孔穿过销轴活动置于销轴内，销轴另一端紧固在车身(9)下表面上，定位支架(4)另一端端头固定设置有行程编码器(7)，行程编码器(7)上的轴穿过编码轮(5)上的中心孔，行程编码器(7)轴与编码轮(5)上的键槽通过键连接，定位条(6)沿着同一侧三角轨道(1)固定安装在三角轨道(1)内侧，定位条(6)侧端面上的齿槽与编码轮(5)上的齿相互啮合，拉伸弹簧(8)一端头孔通过铰链固定在与定位支架(4)同侧的车身(9)下表面上，拉伸弹簧(8)另一端孔通过销轴穿过定位支架(4)固定位置上的连接孔，盘煤检测装置由盘煤激光扫描仪(3)，全向旋转云台(10)构成，全向旋转云台(10)倒装设置在车身(9)下表面，全向旋转云台(10)旋转中心轴线与车身(9)沿三角轨道(1)铺设方向中心轴面共面，全向旋转云台(10)上端面固定在车身(9)下表面上，盘煤激光扫描仪(3)通过转接板固定在全向旋转云台(10)下端面上。
2.如权利要求1所述的一种封闭煤场移动式盘煤小车，其特征在于：所述的三角轨道(1)由等长的矩形钢管和角铁焊接而成，角铁两垂直面形成的端面作为盘煤小车的行走端面。
3.如权利要求1所述的一种封闭煤场移动式盘煤小车，其特征在于：所述行走装置的行走轮(2)为圆柱形，行走轮(2)外端弧面回转镂空，镂空部分回转面截面呈正梯形。
4.如权利要求1所述的一种封闭煤场移动式盘煤小车，其特征在于：所述自适应定位装置的定位条(6)为齿条、链条或者同步带。
5.如权利要求1所述的一种封闭煤场移动式盘煤小车，其特征在于：所述的控制系统用于发出和接收盘煤小车运动和盘煤指令，存储和发送盘煤激光扫描仪收集到的煤场堆料信息。
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