CN109855894A - 一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置及方法，包括试验箱、实时数据采集系统、主控制器、振动装置、粉尘风筒、除尘器、湿度调节装置、温度调节装置、瓦斯气体充入/抽出装置和抽/充水装置，实时数据采集系统用于实时采集试验箱内的温度值、湿度值、水位值、瓦斯浓度值、粉尘浓度值和振动频率值；主控制器用于接收实时数据采集系统采集的实时数据，并经过分析后控制振动装置、粉尘风筒、除尘器、湿度调节装置、温度调节装置、瓦斯气体充入/抽出装置和抽/充水装置的工作状态。本发明能有效模拟矿井下复杂耦合环境，通过检测能准确得出矿井设备在矿井下复杂耦合环境下的工作性能。

Description

一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种设备性能检验装置及方法，具体是一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置及方法。

背景技术

矿井环境存在高温、高湿、高粉尘、高振动和气体突出等恶劣环境，在矿井恶劣环境中工作的设备，其工作性能会随着使用时间的延长而发生老化，从而影响正常工作。为了确保矿井设备安全可靠的工作，必须对设备进行相关的安全检验，但是，目前各种检测标准及装置，都是在理想情况下对设备的性能进行检测，且检测项目单一，而设备在不同环境下设备老化速度均不相同，因此现有在理想状态下进行的设备检测，无法准确反映设备在矿井下复杂耦合环境下的工作性能，目前亟需一种能通过模拟矿井下复杂耦合环境进行矿井设备性能检测的装置。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置及方法，能有效模拟矿井下复杂耦合环境，通过检测能准确得出矿井设备在矿井下复杂耦合环境下的工作性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置，包括试验箱、实时数据采集系统、主控制器、振动装置、粉尘风筒、除尘器、湿度调节装置、温度调节装置、高清摄像装置、显示装置、瓦斯气体充入/抽出装置和抽/充水装置，

所述振动装置固定在试验箱外侧，用于调节试验箱的振动状态；

所述粉尘风筒与试验箱连通，用于向试验箱内充入粉尘；

所述除尘器与试验箱连通，用于将试验箱内的粉尘清除；

所述湿度调节装置固定在试验箱内，用于调节试验箱内的湿度值；

所述温度调节装置固定在试验箱内，用于调节试验箱内的温度值；

所述瓦斯气体充入/抽出装置与试验箱连通，用于向试验箱内充入瓦斯气体；

所述抽/充水装置与试验箱连通，用于调节试验箱内的水位情况；

所述高清摄像装置固定在试验箱内，用于实时拍摄试验箱内的图像；

所述显示装置处于试验箱外，用于实时显示试验箱内的图像；

所述实时数据采集系统固定在试验箱内，实时数据采集系统包括温度传感器、湿度传感器、水位传感器、瓦斯浓度传感器、粉尘浓度传感器和振动传感器，用于实时采集试验箱内的温度值、湿度值、水位值、瓦斯浓度值、粉尘浓度值和振动频率值；

所述主控制器与高清摄像装置、显示装置、实时数据采集系统、振动装置、粉尘风筒、除尘器、湿度调节装置、温度调节装置、瓦斯气体充入/抽出装置和抽/充水装置连接，主控制器用于接收实时数据采集系统采集的实时数据，并经过分析后控制振动装置、粉尘风筒、除尘器、湿度调节装置、温度调节装置、瓦斯气体充入/抽出装置和抽/充水装置的工作状态；同时主控制器接收高清摄像装置拍摄的试验箱内图像并反馈给显示装置进行显示。

进一步，所述主控制器为单片机。

进一步，所述粉尘风筒由粉尘箱和电动风机连通组成。

进一步，所述湿度调节装置由加湿器和烘干机组成。

进一步，所述温度调节装置由制冷器和加热器组成。

进一步，所述瓦斯气体充入/抽出装置为带有电磁阀的瓦斯气体瓶。

进一步，所述抽/充水装置由纯水罐和离心泵连通组成。

一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置的检测方法，具体步骤为：

A、根据矿井设备所需模拟的环境，预先设定温度阈值、湿度阈值、水位阈值、瓦斯浓度阈值、粉尘浓度阈值和振动频率阈值，并将各个阈值存储在主控制器中；

B、将矿井设备放置到试验箱内，温度传感器、湿度传感器、水位传感器、瓦斯浓度传感器、粉尘浓度传感器和振动传感器实时采集试验箱内的数据并反馈给主控制器，主控制器调取存储的各个阈值并分别与各个实时采集数据进行对比，然后进行相应的控制，具体为：

若实时采集的温度值小于温度阈值，则主控制器控制温度调节装置对试验箱内进行加热，直至实时采集的温度值等于温度阈值时，主控制器控制温度调节装置停止工作；若实时采集的温度值大于温度阈值，则主控制器控制温度调节装置对试验箱内进行制冷，直至实时采集的温度值等于温度阈值时，主控制器控制温度调节装置停止工作；

若实时采集的湿度值小于湿度阈值，则主控制器控制湿度调节装置对试验箱内进行加湿，直至实时采集的湿度值等于湿度阈值时，主控制器控制湿度调节装置停止工作；若实时采集的湿度值大于湿度阈值，则主控制器控制湿度调节装置对试验箱内进行烘干，直至实时采集的湿度值等于湿度阈值时，主控制器控制湿度调节装置停止工作；

若实时采集的振动频率值小于振动频率阈值，则主控制器控制振动装置带动试验箱进行振动，直至实时采集的振动频率值等于振动频率阈值时，主控制器保持振动装置的工作状态；

若实时采集的粉尘浓度值小于粉尘浓度阈值，则主控制器控制粉尘风筒对试验箱内充入粉尘，直至实时采集的粉尘浓度值等于粉尘浓度阈值时，主控制器控制粉尘风筒停止工作；

若实时采集的瓦斯浓度值小于瓦斯浓度阈值，则主控制器控制瓦斯气体充入/抽出装置对试验箱内充入瓦斯气体，直至实时采集的瓦斯浓度值等于瓦斯浓度阈值时，主控制器控制瓦斯气体充入/抽出装置停止工作；

若实时采集的水位值小于水位阈值，则主控制器控制抽/充水装置对试验箱内注入水，直至实时采集的水位值等于水位阈值时，主控制器控制抽/充水装置停止工作；

C、当试验箱内的实时采集数据均达到设定的阈值后使矿井设备开始工作，同时主控制器控制高清摄像装置实时拍摄矿井设备的工作情况并反馈给显示装置进行显示，操作人员通过显示装置观察矿井设备的工作情况直至矿井设备发生故障，此时评估其处于该耦合环境下的工作性能；完成后停止试验，主控制器依次控制除尘器将试验箱内的粉尘清除、控制瓦斯气体充入/抽出装置将试验箱内的瓦斯抽出、控制抽/充水装置将试验箱内的水抽出，最后将矿井设备从试验箱取出。

与现有技术相比，本发明采用试验箱、实时数据采集系统、主控制器、振动装置、粉尘风筒、除尘器、湿度调节装置、温度调节装置、瓦斯气体充入/抽出装置和抽/充水装置相结合方式，预先设定各种参数的阈值，然后通过振动装置、粉尘风筒、除尘器、湿度调节装置、温度调节装置、瓦斯气体充入/抽出装置和抽/充水装置协同工作在试验箱内模拟出所需的矿井下的实际环境，矿井设备在试验箱内运行一段时间后取出进行安全检测，得出该矿井设备在模拟的耦合环境下的工作性能；由于本发明能有效的模拟矿井下复杂耦合环境，最终通过检测能准确得出设备在矿井下复杂耦合环境下的工作性能。

附图说明

图1是本发明的电原理框图；

图2是本发明的结构示意图。

其中：1、瓦斯气体充入/抽出装置，2、湿度调节装置，3、除尘器，4、试验箱，5、实时数据采集系统，6、粉尘风筒，7、温度调节装置，8、抽/充水装置，9、振动装置，10、高清摄像装置。

具体实施方式

下面将对本发明做进一步说明。

如图所示，一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置，包括试验箱4、实时数据采集系统5、主控制器、振动装置9、粉尘风筒6、除尘器3、湿度调节装置2、温度调节装置7、高清摄像装置10、显示装置、瓦斯气体充入/抽出装置1和抽/充水装置8，

所述振动装置9固定在试验箱4外侧，用于调节试验箱4的振动状态；

所述粉尘风筒6与试验箱4连通，用于向试验箱4内充入粉尘；

所述除尘器3与试验箱4连通，用于将试验箱4内的粉尘清除；

所述湿度调节装置2固定在试验箱4内，用于调节试验箱4内的湿度值；

所述温度调节装置7固定在试验箱4内，用于调节试验箱4内的温度值；

所述瓦斯气体充入/抽出装置1与试验箱4连通，用于向试验箱4内充入瓦斯气体；

所述抽/充水装置8与试验箱4连通，用于调节试验箱4内的水位情况；

所述高清摄像装置10固定在试验箱4内，用于实时拍摄试验箱4内的图像；

所述显示装置处于试验箱4外，用于实时显示试验箱4内的图像；

所述实时数据采集系统5固定在试验箱4内，实时数据采集系统5包括温度传感器、湿度传感器、水位传感器、瓦斯浓度传感器、粉尘浓度传感器和振动传感器，用于实时采集试验箱4内的温度值、湿度值、水位值、瓦斯浓度值、粉尘浓度值和振动频率值；

所述主控制器与高清摄像装置10、显示装置、实时数据采集系统5、振动装置9、粉尘风筒6、除尘器3、湿度调节装置2、温度调节装置7、瓦斯气体充入/抽出装置1和抽/充水装置8连接，主控制器用于接收实时数据采集系统5采集的实时数据，并经过分析后控制振动装置9、粉尘风筒6、除尘器3、湿度调节装置2、温度调节装置7、瓦斯气体充入/抽出装置1和抽/充水装置8的工作状态；同时主控制器接收高清摄像装置10拍摄的试验箱4内图像并反馈给显示装置进行显示。

进一步，所述主控制器为单片机。

进一步，所述粉尘风筒6由粉尘箱和电动风机连通组成。

进一步，所述湿度调节装置2由加湿器和烘干机组成。

进一步，所述温度调节装置7由制冷器和加热器组成。

进一步，所述瓦斯气体充入/抽出装置1为带有电磁阀的瓦斯气体瓶。

进一步，所述抽/充水装置8由纯水罐和离心泵连通组成。

一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置的检测方法，具体步骤为：

A、根据矿井设备所需模拟的环境，预先设定温度阈值、湿度阈值、水位阈值、瓦斯浓度阈值、粉尘浓度阈值和振动频率阈值，并将各个阈值存储在主控制器中；

B、将矿井设备放置到试验箱4内，温度传感器、湿度传感器、水位传感器、瓦斯浓度传感器、粉尘浓度传感器和振动传感器实时采集试验箱4内的数据并反馈给主控制器，主控制器调取存储的各个阈值并分别与各个实时采集数据进行对比，然后进行相应的控制，具体为：

若实时采集的温度值小于温度阈值，则主控制器控制温度调节装置7对试验箱4内进行加热，直至实时采集的温度值等于温度阈值时，主控制器控制温度调节装置7停止工作；若实时采集的温度值大于温度阈值，则主控制器控制温度调节装置7对试验箱4内进行制冷，直至实时采集的温度值等于温度阈值时，主控制器控制温度调节装置7停止工作；

若实时采集的湿度值小于湿度阈值，则主控制器控制湿度调节装置2对试验箱4内进行加湿，直至实时采集的湿度值等于湿度阈值时，主控制器控制湿度调节装置2停止工作；若实时采集的湿度值大于湿度阈值，则主控制器控制湿度调节装置2对试验箱4内进行烘干，直至实时采集的湿度值等于湿度阈值时，主控制器控制湿度调节装置2停止工作；

若实时采集的振动频率值小于振动频率阈值，则主控制器控制振动装置9带动试验箱4进行振动，直至实时采集的振动频率值等于振动频率阈值时，主控制器保持振动装置9的工作状态；

若实时采集的粉尘浓度值小于粉尘浓度阈值，则主控制器控制粉尘风筒6对试验箱4内充入粉尘，直至实时采集的粉尘浓度值等于粉尘浓度阈值时，主控制器控制粉尘风筒6停止工作；

若实时采集的瓦斯浓度值小于瓦斯浓度阈值，则主控制器控制瓦斯气体充入/抽出装置1对试验箱4内充入瓦斯气体，直至实时采集的瓦斯浓度值等于瓦斯浓度阈值时，主控制器控制瓦斯气体充入/抽出装置1停止工作；

若实时采集的水位值小于水位阈值，则主控制器控制抽/充水装置8对试验箱4内注入水，直至实时采集的水位值等于水位阈值时，主控制器控制抽/充水装置8停止工作；

C、当试验箱4内的实时采集数据均达到设定的阈值后使矿井设备开始工作，同时主控制器控制高清摄像装置10实时拍摄矿井设备的工作情况并反馈给显示装置进行显示，操作人员通过显示装置观察矿井设备的工作情况直至矿井设备发生故障，此时评估其处于该耦合环境下的工作性能；完成后停止试验，主控制器依次控制除尘器3将试验箱4内的粉尘清除、控制瓦斯气体充入/抽出装置1将试验箱4内的瓦斯抽出、控制抽/充水装置8将试验箱内的水抽出，最后将矿井设备从试验箱取出。

Claims (8)

1.一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置，其特征在于，包括试验箱、实时数据采集系统、主控制器、振动装置、粉尘风筒、除尘器、湿度调节装置、温度调节装置、高清摄像装置、显示装置、瓦斯气体充入/抽出装置和抽/充水装置，

所述振动装置固定在试验箱外侧，用于调节试验箱的振动状态；

所述粉尘风筒与试验箱连通，用于向试验箱内充入粉尘；

所述除尘器与试验箱连通，用于将试验箱内的粉尘清除；

所述湿度调节装置固定在试验箱内，用于调节试验箱内的湿度值；

所述温度调节装置固定在试验箱内，用于调节试验箱内的温度值；

所述瓦斯气体充入/抽出装置与试验箱连通，用于向试验箱内充入瓦斯气体；

所述抽/充水装置与试验箱连通，用于调节试验箱内的水位情况；

所述高清摄像装置固定在试验箱内，用于实时拍摄试验箱内的图像；

所述显示装置处于试验箱外，用于实时显示试验箱内的图像；

所述实时数据采集系统固定在试验箱内，实时数据采集系统包括温度传感器、湿度传感器、水位传感器、瓦斯浓度传感器、粉尘浓度传感器和振动传感器，用于实时采集试验箱内的温度值、湿度值、水位值、瓦斯浓度值、粉尘浓度值和振动频率值；

所述主控制器与高清摄像装置、显示装置、实时数据采集系统、振动装置、粉尘风筒、除尘器、湿度调节装置、温度调节装置、瓦斯气体充入/抽出装置和抽/充水装置连接，主控制器用于接收实时数据采集系统采集的实时数据，并经过分析后控制振动装置、粉尘风筒、除尘器、湿度调节装置、温度调节装置、瓦斯气体充入/抽出装置和抽/充水装置的工作状态；同时主控制器接收高清摄像装置拍摄的试验箱内图像并反馈给显示装置进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置，其特征在于，所述主控制器为单片机。

3.根据权利要求1所述的一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置，其特征在于，所述粉尘风筒由粉尘箱和电动风机连通组成。

4.根据权利要求1所述的一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置，其特征在于，所述湿度调节装置由加湿器和烘干机组成。

5.根据权利要求1所述的一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置，其特征在于，所述温度调节装置由制冷器和加热器组成。

6.根据权利要求1所述的一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置，其特征在于，所述瓦斯气体充入/抽出装置为带有电磁阀的瓦斯气体瓶。

7.根据权利要求1所述的一种能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置，其特征在于，所述抽/充水装置由纯水罐和离心泵连通组成。

8.一种根据权利要求1所述的能模拟矿井复杂耦合环境的设备性能检验装置的检测方法，其特征在于，具体步骤为：

A、根据矿井设备所需模拟的环境，预先设定温度阈值、湿度阈值、水位阈值、瓦斯浓度阈值、粉尘浓度阈值和振动频率阈值，并将各个阈值存储在主控制器中；

B、将矿井设备放置到试验箱内，温度传感器、湿度传感器、水位传感器、瓦斯浓度传感器、粉尘浓度传感器和振动传感器实时采集试验箱内的数据并反馈给主控制器，主控制器调取存储的各个阈值并分别与各个实时采集数据进行对比，然后进行相应的控制，具体为：

若实时采集的温度值小于温度阈值，则主控制器控制温度调节装置对试验箱内进行加热，直至实时采集的温度值等于温度阈值时，主控制器控制温度调节装置停止工作；若实时采集的温度值大于温度阈值，则主控制器控制温度调节装置对试验箱内进行制冷，直至实时采集的温度值等于温度阈值时，主控制器控制温度调节装置停止工作；

若实时采集的湿度值小于湿度阈值，则主控制器控制湿度调节装置对试验箱内进行加湿，直至实时采集的湿度值等于湿度阈值时，主控制器控制湿度调节装置停止工作；若实时采集的湿度值大于湿度阈值，则主控制器控制湿度调节装置对试验箱内进行烘干，直至实时采集的湿度值等于湿度阈值时，主控制器控制湿度调节装置停止工作；

若实时采集的振动频率值小于振动频率阈值，则主控制器控制振动装置带动试验箱进行振动，直至实时采集的振动频率值等于振动频率阈值时，主控制器保持振动装置的工作状态；

若实时采集的粉尘浓度值小于粉尘浓度阈值，则主控制器控制粉尘风筒对试验箱内充入粉尘，直至实时采集的粉尘浓度值等于粉尘浓度阈值时，主控制器控制粉尘风筒停止工作；

若实时采集的瓦斯浓度值小于瓦斯浓度阈值，则主控制器控制瓦斯气体充入/抽出装置对试验箱内充入瓦斯气体，直至实时采集的瓦斯浓度值等于瓦斯浓度阈值时，主控制器控制瓦斯气体充入/抽出装置停止工作；

若实时采集的水位值小于水位阈值，则主控制器控制抽/充水装置对试验箱内注入水，直至实时采集的水位值等于水位阈值时，主控制器控制抽/充水装置停止工作；

C、当试验箱内的实时采集数据均达到设定的阈值后使矿井设备开始工作，同时主控制器控制高清摄像装置实时拍摄矿井设备的工作情况并反馈给显示装置进行显示，操作人员通过显示装置观察矿井设备的工作情况直至矿井设备发生故障，此时评估其处于该耦合环境下的工作性能；完成后停止试验，主控制器依次控制除尘器将试验箱内的粉尘清除、控制瓦斯气体充入/抽出装置将试验箱内的瓦斯抽出、控制抽/充水装置将试验箱内的水抽出，最后将矿井设备从试验箱取出。