CN109455464B - 一种长距离运输机皮带运行故障检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长距离运输机皮带运行故障检测装置及方法，设置有监测主体，监测主体设置于辅助张紧滚筒内部，辅助张紧滚筒外壁套设皮带。监测主体由多组监测组构成，监测组在辅助张紧滚筒的轴向和径向均匀分布，压力传感器通过弹簧与固定支架相连构成监测组，压力传感器接触辅助张紧滚筒内壁，并产生初始预压力。辅助张紧滚筒外壁套设皮带并在辅助张紧滚筒上产生正压力，压力传感器感知压力变化并显示压力示数，通过监测压力传感器的压力值变化判断皮带运行中是否发生故障，并确定故障位置。

Description

一种长距离运输机皮带运行故障检测装置及方法

技术领域

本发明涉及长距离运输机皮带运行故障检测技术领域，更具体的说是涉及一种长距离运输皮带运行故障检测装置及方法。

背景技术

目前，矿山、冶金、港口、物流等行业均采用长距离皮带运输机运行传输货物，长距离皮带运输机可以有效提升工作效率。但是，不可忽视的是一旦皮带运行过程中发生故障，将会严重影响工作的有序性甚至停产，皮带运输机主要故障包括：皮带的纵向撕裂、皮带断带、皮带打滑和皮带跑偏等。而针对这些故障，目前的检测方式主要有接触式检测器检测，如棒形检测器、弦线式检测器、压力检测器和漏料检测器等检测器检测，还有非接触式检测，如X光射线检测法和超声波检测法等。就目前使用情况而言，无论采用哪种方法都存在这样或那样的缺陷，如非接触式检测中的超声波检测法只能在皮带发生破裂之后才能显示出来，不能实现实时监测和预防，接触式检测中的棒形检测器必须安装于托辊上，而托辊的灵活性和可靠性直接影响到皮带运输机的可靠性，因此棒性检测器的安装会影响到皮带运输机的可靠性。

因此，如何实现长距离皮带运输机的皮带运行故障的实时监测，提高皮带运输机运行的安全保障是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种长距离运输机皮带运行故障检测装置及方法，解决了现有长距离运输机皮带运行故障监测中监测可靠性不高的问题，实现皮带运行周期的连续在线监测和快速响应。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种长距离运输机皮带运行故障检测装置，用于对运输机皮带故障检测，包括：辅助张紧滚筒和监测主体；所述监测主体设置于所述辅助张紧滚筒内部；所述皮带套设在所述辅助张紧滚筒外壁；所述监测主体包括多组监测组；所述监测组包括压力传感器、固定支架和弹簧；所述监测组沿所述辅助张紧滚筒的内圆周间隔均匀布置；所述压力传感器通过所述固定支架固定在所述辅助张紧滚筒的内壁；所述固定支架与所述压力传感器通过所述弹簧相连。

优选的，所述监测组沿所述辅助张紧滚筒的轴向设置有若干个。

优选的，所述弹簧中的弹力作用于对应的所述压力传感器，在所述压力传感器中产生初始预压力F₀。

优选的，所述弹簧、所述压力传感器和所述固定支架与所述辅助张紧滚筒内壁的相对位置不变，在所述辅助张紧滚筒转动过程中同步转动。

优选的，所述皮带在所述辅助张紧滚筒外壁接触区域之间产生正压力，引起所有所述压力传感器示值变化，通过所述压力传感器示值变化实现对皮带运行过程中的故障判断。

优选的，每个所述压力传感器均与所述辅助张紧滚筒内壁直接接触，所述辅助张紧滚筒没有发生形变。

一种利用长距离运输机皮带运行故障检测装置进行的长距离运输机皮带运行故障检测方法，具体步骤为：

步骤1：在皮带运输机工作状态下，所述皮带和所述辅助张紧滚筒的接触区域实现沿轴线方向的全接触，产生稳态正压力F，所述皮带作用于所述辅助张紧滚筒上的所述稳态正压力F通过所述接触区域传递给对应的所述压力传感器，每个所述压力传感器的压力值F_i(i＝1,2,...,n)构成压力集合{F₁,F₂,F₃,...,F_n}；

步骤2：将每个所述传感器压力值F_i与所述初始预压力F₀进行比较，得到传感器压力值变化量ΔF_i＝F_i-F₀(i＝1,2,...,n)，由所述传感器压力值变化量ΔF_i构成传感器压力变化量集合{ΔF₁,ΔF₂,ΔF₃,...,ΔF_n}；

步骤3：计算获得每个所述压力传感器的传感器压力变化率每个所述传感器压力变化率f_i构成变化率集合{f₁,f₂,f₃,...,f_i}；

步骤4：根据所述皮带的实际运行情况定义阈值上限c，计算响应比较所述阈值上限c和所述响应f；

步骤5：如果f大于c，则所述皮带局部出现故障，出现故障部分位于具有最小所述传感器变化率min{f_i}的所述压力传感器对应的所述皮带的局部位置；如果f小于或等于c，则认为所述皮带无故障。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种长距离运输机皮带运行故障检测装置及方法，所述长距离运输机皮带运行检测装置中皮带套设在辅助张紧滚筒外壁，二者之间产生作用力使紧贴辅助张紧滚筒内壁的压力传感器的压力发生变化，这种变化信号就是监测滚筒运行故障监测的初始源，根据压力值的变化判断皮带运行是否发生故障，以及对发生故障的皮带局部位置进行定位，达到实时监测长距离运输机皮带运行情况的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的长距离运输皮带运行检测装置装配结构示意图；

图2为本发明提供的监测主体与辅助张紧滚筒安装结构示意图；

图3为本发明提供的监测组结构示意图；

图4为本发明提供的监测组另一种实施例结构示意图；

图5为本发明提供的套筒组件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种长距离运输机皮带运行故障检测装置，用于对运输机皮带3故障检测，包括：辅助张紧滚筒1和监测主体；监测主体设置于辅助张紧滚筒1内部；皮带3套设在辅助张紧滚筒1外壁；监测主体包括多组监测组2；监测组2包括压力传感器21、固定支架23和弹簧22；监测组 2沿辅助张紧滚筒1的内圆周间隔均匀布置；压力传感器21通过固定支架23 固定在辅助张紧滚筒1的内壁；固定支架23与压力传感器21通过弹簧22相连。

为了进一步优化上述技术方案，监测组2沿辅助张紧滚筒1的轴向设置有若干个，形成间隔均匀布置在辅助张紧滚筒1的内圆周的若干排监测器。

为了进一步优化上述技术方案，每个弹簧22中的弹力作用于对应的压力传感器21，在压力传感器21中产生初始预压力F₀。

为了进一步优化上述技术方案，每个压力传感器21在对应的弹簧22作用下产生的初始预压力F₀相同。

为了进一步优化上述技术方案，每个压力传感器21产生的初始预压力都是通过固定支架23、压力传感器21、辅助张紧滚筒1和弹簧22的相互作用来实现的。

为了进一步优化上述技术方案，弹簧22、压力传感器21和固定支架23 与辅助张紧滚筒1内壁的相对位置不变，在辅助张紧滚筒1转动过程中同步转动。

为了进一步优化上述技术方案，皮带3在辅助张紧滚筒1外壁接触区域之间产生正压力，引起所有压力传感器21示值变化，通过压力传感器21压力值变化的强弱，可以判断皮带在运行过程中可能出现的各种故障，包括皮带撕裂、跑偏等。

为了进一步优化上述技术方案，每个固定支架23保证每个弹簧22和压力传感器21相互作用，并在转动过程中与对应的弹簧22和压力传感器21同步绕着辅助张紧滚筒1转动。

为了进一步优化上述技术方案，每个压力传感器21均与辅助张紧滚筒1 内壁直接接触，但辅助张紧滚筒1没有发生形变。

为了进一步优化上述技术方案，压力传感器21、固定支架23和弹簧22 构成的监测组2由套筒组件4来代替，套筒组件4位于辅助张紧滚筒1内部并随辅助张紧滚筒1同步转动，实现最大限度对监测元器件的保护。

为了进一步优化上述技术方案，套筒组件4由压力传感器21、套筒41和固定支架23组成，套筒41为中空套筒结构，固定支架23的顶部支杆套接于套筒41中空结构内，固定支架23、套筒41和压力传感器21顶止配合，压力传感器接触辅助张紧滚筒内部，并产生初始预压力F₀。

一种利用长距离运输机皮带运行故障检测装置的长距离运输机皮带运行故障检测方法，具体步骤为：

S1：在皮带运输机工作状态下，皮带3和辅助张紧滚筒1的接触区域实现沿轴线方向的全接触，产生稳态正压力F，皮带3作用于辅助张紧滚筒1上的稳态正压力F通过接触区域传递给对应的压力传感器21，每个压力传感器21 的压力值F_i(i＝1,2,...,n)构成压力集合{F₁,F₂,F₃,...,F_n}；

S2：将每个传感器压力值F_i与初始预压力F₀进行比较，得到传感器压力值变化量ΔF_i＝F_i-F₀(i＝1,2,...,n)，由传感器压力值变化量ΔF_i构成传感器压力变化量集合{ΔF₁,ΔF₂,ΔF₃,...,ΔF_n}；

S3：计算获得每个压力传感器21的传感器压力变化率每个传感器压力变化率f_i构成变化率集合{f₁,f₂,f₃,...,f_i}；

S4：根据皮带3的实际运行情况定义阈值上限c，计算响应比较阈值上限c和响应f；

S5：通过比计较f和c的值的大小关系判断皮带运行中是否出现故障，如果f 大于c，则皮带3局部出现故障，如皮带撕裂、断带或打滑等，因为出现故障构的皮带局部区域和辅助张紧滚筒接触正压力变得很小，从而引起压力传感器21示值几乎不变，因此出现故障部分位于具有最小传感器变化率min{f_i}的压力传感器21对应的皮带3的局部位置；如果f小于或等于c，则认为皮带3 无故障。

为了进一步优化上述技术方案，阈值上限c与皮带预紧力、单位运输量、皮带速度等息息相关，在检测方法计算中经过前期研究实验人为确定。

本发明提供了一种长距离运输机皮带运行检测装置及检测方法，通过检测装置结合计算实现对长距离运输机皮带运行故障的监测，检测装置设置有由多个压力传感器、多个固定支架和多个弹簧构成的监测主体，监测主体设置于辅助张紧滚筒内部，监测主体由多个监测组构成，一个压力传感器、一个弹簧和一个固定支架配合组成一组监测组，压力传感器通过弹簧与固定支架相连。监测组顶止于辅助张紧滚筒内部，压力传感器接触辅助张紧滚筒内壁，并产生一个初始预压力，多组监测组沿辅助张紧滚筒内壁轴向和径向均匀分布，使得监测主体可以监测辅助张紧滚筒各个位置的压力变化。辅助张紧滚筒外壁套设皮带，皮带对辅助张紧滚筒产生正压力，同时皮带与辅助张紧滚筒外壁存在摩擦力，在摩擦力作用下辅助张紧滚筒随皮带运行而转动，压力传感器感知压力变化产生不同压力值示数，根据压力传感器的压力值变化，判断皮带运行是否出现故障，并根据产生异常压力值变化的压力传感器位置确定发生故障的皮带的局部位置。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种长距离运输机皮带运行故障检测装置，用于对运输机皮带（3）故障检测，其特征在于，包括：辅助张紧滚筒（1）和监测主体；所述监测主体设置于所述辅助张紧滚筒（1）内部；所述皮带（3）套设在所述辅助张紧滚筒（1）外壁；所述监测主体包括多组监测组（2）；所述监测组（2）包括压力传感器（21）、固定支架（23）和弹簧（22）；所述监测组（2）沿所述辅助张紧滚筒（1）的内圆周间隔均匀布置；所述压力传感器（21）通过所述固定支架（23）固定在所述辅助张紧滚筒（1）的内壁；所述固定支架（23）与所述压力传感器（21）通过所述弹簧（22）相连；

所述监测组（2）沿所述辅助张紧滚筒（1）的轴向设置有若干个；形成间隔均匀布置在辅助张紧滚筒（1）的内圆周的若干排监测器；

所述弹簧（22）、所述压力传感器（21）和所述固定支架（23）与所述辅助张紧滚筒（1）内壁的相对位置不变，在所述辅助张紧滚筒（1）转动过程中同步转动。

2.根据权利要求1所述的一种长距离运输机皮带运行故障检测装置，其特征在于，所述弹簧（22）中的弹力作用于对应的所述压力传感器（21），在所述压力传感器（21）中产生初始预压力。

3.根据权利要求1所述的一种长距离运输机皮带运行故障检测装置，其特征在于，所述皮带（3）在所述辅助张紧滚筒（1）外壁接触区域之间产生正压力，引起所有所述压力传感器（21）示值变化。

4.一种利用权利要求1-3任一项所述的一种长距离运输机皮带运行故障检测装置的故障检测方法，具体步骤为：

步骤1：在皮带运输机工作状态下，所述皮带（3）和所述辅助张紧滚筒（1）的接触区域实现沿轴线方向的全接触，产生稳态正压力F，所述皮带（3）作用于所述辅助张紧滚筒（1）上的所述稳态正压力F通过所述接触区域传递给对应的所述压力传感器（21），每个所述压力传感器（21）的压力值构成压力集合/>；

步骤2：将每个所述传感器压力值与初始预压力/>进行比较，得到传感器压力值变化量/>，由所述传感器压力值变化量/>构成传感器压力变化量集合；

步骤3：计算获得每个所述压力传感器（21）的传感器压力变化率，每个所述传感器压力变化率/>构成变化率集合/>；

步骤4：根据所述皮带（3）的实际运行情况定义阈值上限c，计算响应，比较所述阈值上限c和所述响应f；

步骤5：如果f大于c，则所述皮带（3）局部出现故障，出现故障部分位于具有最小所述传感器变化率的所述压力传感器（21）对应的所述皮带（3）局部位置；如果f小于或等于c，则认为所述皮带（3）无故障。