CN111217107B - 皮带机运行监控预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了皮带机运行监控预警系统，属于设备状态检测技术领域。包括皮带机、预警单元和多个监控组件；根据监控组件监控轴承类型将监控组件归纳到不同预警区域组，并对应一个预警单元，相同预警区域组中监控组件通过通信模块将监测到的温度数据和振动数据分别发送到预警单元中，分别进行对比得到各监控组件相互两两比较的差值，并分别根据高低排序后分析得到得到回归直线；预警单元根据回归直线水平倾向角度及最高温度数据值、最高振动数据值分析得到皮带机轴承稳定状况。本发明通过温度检测振动检测赖来检测皮带机中轴承运行十分正常，通过轴承运行情况给监控者更多的了解皮带机运行健康状况。

Description

皮带机运行监控预警系统

技术领域

本发明涉及设备状态检测技术领域，特别是皮带机运行监控预警系统。

背景技术

在水泥生产领域，需要到皮带机运载矿石物料或者其他物料实现不同设备。皮带机的拉线开关作为皮带机重要的保护装置，采用串联连接的方式，一旦拉线开关出现闪断，会导致皮带机频繁停机，而且由于皮带机沿线长度以公里计，故障查找十分困难，容易发生安全事故，后果不堪设想，甚至造成皮带撕裂、人身伤亡事故；而皮带机减速箱作为动力传递装置，由于工作环境恶劣、负载大、运行时间长，检修难度较大，造成齿轮、传动轴和轴承出现各种故障，如齿形误差、齿轮磨损、断齿、轴不平衡、轴承疲劳剥落和点蚀等，同时还会出现减速箱温度过高现象，降低了部件的润滑效果，进一步加剧了故障程度，一旦发生故障，会造成设备停机，给企业带来巨大的经济损失；皮带机滚筒作为皮带机驱动装置中直接输出力的重要部件，与皮带接触通过摩擦力带动皮带机运行，由于皮带机运行时间长、负载过大，或者装煤不均匀、皮带跑偏，会造成滚筒偶尔出现窜轴现象，一旦滚筒窜轴会进一步恶化皮带跑偏，甚至造成皮带撕裂等严重事故，同时也会影响皮带机其它驱动装置的正常运行，造成整个作业流程的瘫痪，给生产造成很大损失。现有技术中，还没有针对皮带机运行状态进行全面监测的系统或方法。

一种及其方法，系统包括数据处理模块、电压转换与检测模块、振动传感器、温度传感器、位移传感器、无线通信模块和上位机；电压转换与检测模块用于对拉线开关进行监测，单片机用于读取电压转换电路输出的电压并进行A/D转换和打包封装，无线通信模块将打包封装后的电压数据发送至上位机；振动传感器用于采集减速箱的振动数据，温度传感器用于采集减速箱的温度数据；位移传感器用于采集皮带机滚筒的轴向位移偏移量。

发明内容

本发明的发明目的是，针对上述问题，提供皮带机运行监控预警系统，通过温度检测振动检测来检测皮带机中轴承运行是否正常，通过轴承运行情况给监控者更多的了解皮带机运行健康状况。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

皮带机运行监控预警系统，包括皮带机、预警单元和多个监控组件，其特征在于：所述监控组件包括传感器架、夹持座、第一温度传感器、振动传感器、第二温度传感器、速度传感器和位置传感器和通信模块；

所述传感器架设置在皮带机上下皮带之间，并且通过夹持座安装在皮带机机架上；

所述第一温度传感器和振动传感器安装在传感器架两端附近的轴承内，并连接安装在传感器架上的通信模块，根据监控组件监控轴承类型将监控组件归纳到不同预警区域组，并对应一个预警单元，相同预警区域组中监控组件通过通信模块将监测到的温度数据和振动数据分别发送到预警单元中，分别进行对比得到各监控组件相互两两比较的差值，并分别根据时间排序后分析得到回归直线；所述预警单元根据回归直线水平倾向角度及最高温度数据值、最高振动数据值分析得到皮带机轴承运行状况。

优选的，轴承温度的所述回归直线水平倾向角度小于40°且最高温度数据值不大于80℃，皮带机轴承温度运行正常。

优选的，轴承振动的回归直线水平倾向角度小于30°且最高振动数据值不大于0.1mm，皮带机轴承振动运行正常。

优选的，所述传感器架包括内支架、内筒体和外筒体，所述内支架包括两条支撑杆和两端板，所述端板呈圆形结构，所述支撑杆上下平行且端部固定在端板上，两所述支撑杆与端板中心点连线的夹角为90°；所述内筒体设置至少一个，内筒体沿轴向方向一侧设有两对应所述支撑杆的安装槽，所述内筒体通过安装槽固定在支撑杆上并且内筒体中心轴线与端板的中心轴线重合；所述内筒体上两安装槽之间还设有相同开口方向的总线槽，内筒体上相对安装槽的另一侧形成角度为240°的扇形安装区，扇形安装区与总线槽之间设有多个贯通的引线孔；所述扇形安装区沿内筒体轴向间隔设置的安装板，所述安装板外轮廓与所述端板轮廓弧形对应；相邻的所述安装板之间设置多个有安装卡槽，所述安装卡槽由以内筒体中心轴线为中心放射性设置的安装卡板构成；所述外筒体将内筒体套设在内，所述外筒体为透光率大于96%的透明亚克力板制成；

所述夹持座设置两个并分别固定在内支架两端，所述夹持座包括升降杆和夹持组件，所述升降杆一端连接所述内支架端板，另一端连接所述夹持组件，所述夹持组件包括倒U型夹以及设置在倒U型夹侧边的拧紧螺钉，所述升降杆与倒U型夹上端中间连接；

还包括第二温度传感器、速度传感器和位置传感器，所述第二温度传感器和速度传感器分别通过插卡在安装卡槽上并朝向传动滚筒、传动滚筒上下两侧皮带，所述第二温度传感器和速度传感器沿内筒体轴向间隔布置；所述位置传感器通过插卡在安装卡槽上并呈轴向排列，且并对应上下两侧皮带侧边；

所述通信模块设置在内筒体的扇形安装区，并且连接各传感器，并将数据信息发送到监测上位机中。

优选的，所述支撑杆横截面为圆角长方形设置，所述支撑杆较大面积侧面相对朝向设置。

优选的，两所述支撑杆较大面积侧面形成90°夹角，且夹角方向指向，并且与安装槽对应。

优选的，所述第一温度传感器、第二温度传感器、位置传感器、速度传感器均采用红外感应传感器。

优选的，所述内筒体内设有设备电路板的设备安装区，所述设备安装区设置在所述扇形安装区之间，所述设备安装区有均布通孔的隔板间隔而成，所述隔板与所述安装板对齐。

优选的，所述端板通过螺栓与支撑杆可拆连接。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明通过设置第一温度传感器和振动传感器到轴承上，并将不同功能类型轴承分到不同工作组，通过预警单元可以得到两两传感器测量差值形成的回归直线，通过回归直线可以很好判断整体浮动状态，并结合最高检测值，即可以很好判断皮带机运行健康状况，给监控者更多分析视角，完善对皮带机运行监测分析。

附图说明

图1是本发明功能流程示意图。

图2是本发明温度数据回归直线示意图。

图3是本发明振动数据回归直线示意图。

图4是本发明与皮带机位置关系图。

图5是本发明结构示意图。

图6是图5中C-C剖视图，含外筒体。

图7是图5中C-C剖视图，不含外筒体。

附图中，1-传感器架、2-支架、21-升降杆、22-倒U型夹、23-拧紧螺钉、3-内支架、31-端板、32-支撑杆、4-内筒体、41-安装槽、42-总线槽、43-扇形安装区、44-安装板、45-安装卡板、5-外筒体、6-速度传感器、7-第二温度传感器、8-位置传感器、9-传动滚轮、10-传送带。

具体实施方式

以下结合附图对发明的具体实施进一步说明。

如图1所示，本发明皮带机运行监控预警系统包括皮带机、预警单元和多个监控组件。其中，监控组件包括传感器架、夹持座、第一温度传感器、振动传感器和通信模块。传感器架设置在皮带机上下皮带之间，并且通过夹持座安装在皮带机机架上。

其中，第一温度传感器和振动传感器安装在传感器架两端附近的轴承内，并连接安装在传感器架上的通信模块，根据监控组件监控轴承类型将监控组件归纳到不同预警区域组，并对应一个预警单元，相同预警区域组中监控组件通过通信模块将监测到的温度数据和振动数据分别发送到预警单元中，分别进行对比得到各监控组件相互两两比较的差值，并分别根据高低排序后分析得到回归直线；所述预警单元根据回归直线水平倾向角度及最高温度数据值、最高振动数据值分析得到皮带机轴承运行状况。

如图2所示，在t时间内，间隔t1时间采集一次多个监控组件对轴承温度的测量数据，分别记为S1、S2、S3...，采集多组数据后，相同预警区域组中监控组件同一间隔时间段内温度数据S1、S2、S3...分别进行差值比较，得到Y1、Y2、Y3...；以Y1、Y2、Y3...及t1构建直角坐标系并标记，通过回归线性方程获取得到回归直线，并且得到回归直线水平倾向角度及最高温度数据值。回归直线水平倾向角度小于40°且最高温度数据值不大于80℃，皮带机轴承温度运行正常。

如图3所示，在t时间内，间隔t1时间采集一次多个监控组件对轴承振动的测量数据，分别记为B1、B2、B3...，采集多组数据后，相同预警区域组中监控组件同一间隔时间段内振动数据C1、C2、C3...分别进行差值比较，得到K1、K2、K3...；以K1、K2、K3...及t1构建直角坐标系并标记，通过回归线性方程获取得到回归直线，并且得到回归直线水平倾向角度及最高振动数据值。回归直线水平倾向角度小于30°且最高振动数据值不大于0.1mm，皮带机轴承振动运行正常。

如图4-5所示，监测组件还包括若干第二温度传感器7、若干位置传感器8、若干速度传感器6。

传感器架1包括内支架3、内筒体4和外筒体5，内支架3包括两条支撑杆32和两端板31，端板31呈圆形结构，支撑杆32上下平行且端部固定在端板31上，两支撑杆32与端板31中心点连线的夹角为90°。内筒体4设置至少一个，内筒体4长度为20-40mm。这里采用内筒体4长度为40mm作为示例，对应一个传动滚轮9宽度。内筒体4沿轴向方向一侧设有两对应支撑杆32的安装槽41，内筒体4通过安装槽41固定在支撑杆32上并且内筒体4中心轴线与端板31的中心轴线重合。内筒体4上两安装槽41之间还设有相同开口方向的总线槽42，内筒体4上相对安装槽41的另一侧形成角度为240°的扇形安装区43，扇形安装区43与总线槽42之间设有多个贯通的引线孔。扇形安装区43沿内筒体4轴向间隔设置的安装板44，安装板44外轮廓与端板31轮廓弧形对应；相邻的安装板44之间设置多个有安装卡槽，安装卡槽由以内筒体4中心轴线为中心放射性设置的安装卡板45构成；外筒体5将内筒体4套设在内，外筒体5为透光率大于96%的透明亚克力板制成。总线槽42用于传感器及其他电路器件的布线，其中第二温度传感器7、位置传感器8、速度传感器6安装在安装卡槽上，具体是第二温度传感器7和速度传感器6作为一组，分别检测传动滚轮9的温度和转速，还检测传送带10的相对传动滚轮9上下两侧的温度和转速；这里温度可以用于对照温度变化，例如传送带10打滑时，传动滚轮9和传送带10下侧的温度会有明显变化。若上下皮传送带10置偏移，传送带10相对传动滚轮9左右侧会有明显的移位，通过位置传感器8可以检测得到。

本发明重点还在于通过传感器架1可以将多个传感器集中安装，结构整体安装，数据集中传输，方便了设备维护和使用。特别是现有对传动滚轮9打滑的检测一般是在传动滚轮9上直接安装第二温度传感器7和速度传感器6；但是传动滚轮9大小不一，对于大一些的传动滚轮9，打滑和传送带10跑遍，断裂、扯边等问题，单侧的温度和速度检测并不能及时发现传送带10和传动滚轮9的情况发展趋势，发现问题时，已经是较严重或者已经发送断裂、扯边、打滑等问题。而本方案可以通过传感器架1对传动滚轮9与传送带10结合处，及轴向方向多点测量，对于传送带10通过传动滚轮9前后的温度速度情况进行分析，结合传动滚轮9的各点的温度速度；可以形成一个立体的观察面，分析更加可靠。

这里，夹持座设置两个并分别固定在内支架3两端，夹持座包括升降杆21和夹持组件，升降杆21一端连接内支架3端板31，另一端连接夹持组件，夹持组件包括倒U型夹22以及设置在倒U型夹22侧边的拧紧螺钉23，升降杆21与倒U型夹22上端中间连接。夹持座可以将传感器架1安装在皮带机中上，可以满足不同位置安装。

具体的，第二温度传感器7和速度传感器6分别通过插卡在安装卡槽上并朝向传动滚筒、传动滚筒上下两侧皮带，第二温度传感器7和速度传感器6沿内筒体4轴向间隔布置。位置传感器8通过插卡在安装卡槽上并呈轴向排列，且并对应上下两侧皮带侧边。

通信模块设置在内筒体4的扇形安装区43，并且连接各传感器，并将数据信息发送到监测上位机中。内筒体4内设有设备电路板的设备安装区，设备安装区设置在扇形安装区43之间，设备安装区有均布通孔的隔板间隔而成，隔板与安装板44对齐。

作为可选择实施方式，支撑杆32横截面为圆角长方形设置，支撑杆32较大面积侧面相对朝向设置。两支撑杆32较大面积侧面形成90°夹角，并且与安装槽41对应。

其中，端板31通过螺栓与支撑杆32可拆连接；这样方便设备拆卸及维护。

这里，还包括清洁组件，清洁组件包括能够套设在外筒体5上的清洁环、螺杆和电机，清洁环滑动套设在外筒体5，螺杆沿外筒体5长度方向平行设置，螺杆端部均与端板31转动，且螺杆一端还连接安装在该端板31上的电机；清洁环与螺杆螺旋连接。电机带动螺杆旋转，螺杆通过螺旋设置带动清洁环沿外筒体5移动，这样定时往复运动实现对外筒体5清洁。

这里，清洁环对应内筒体4一侧为橡胶刮板。橡胶刮板很好清理附着在外筒体5上的灰尘，且也避免灰尘在橡胶刮板沉积，使得每次清洁效果一致。位置传感器8至少三个并排且间隔5-7mm设置。这里位置传感器8间隔方向为传送带10传送方向垂直，位置传感器8用于监测传送带10边缘的纵向移动情况，从而监测传送带10皮带跑偏情况。通信模块为ZigBee通信模块。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (8)

1.皮带机运行监控预警系统，包括皮带机、预警单元和多个监控组件，其特征在于：所述监控组件包括传感器架、夹持座、第一温度传感器、振动传感器、第二温度传感器、速度传感器和位置传感器和通信模块；

所述传感器架设置在皮带机上下皮带之间，并且通过夹持座安装在皮带机机架上；

所述第一温度传感器和振动传感器安装在传感器架两端附近的轴承内，并连接安装在传感器架上的通信模块，根据监控组件监控轴承类型将监控组件归纳到不同预警区域组，并对应一个预警单元，相同预警区域组中监控组件通过通信模块将监测到的温度数据和振动数据分别发送到预警单元中，分别进行对比得到各监控组件相互两两比较的差值，并分别根据时间排序后分析得到回归直线；所述预警单元根据回归直线水平倾向角度及最高温度数据值、最高振动数据值分析得到皮带机轴承运行状况；

所述传感器架包括内支架、内筒体和外筒体，所述内支架包括两条支撑杆和两端板，所述端板呈圆形结构，所述支撑杆上下平行且端部固定在端板上，两所述支撑杆与端板中心点连线的夹角为90°；所述内筒体设置至少一个，内筒体沿轴向方向一侧设有两对应所述支撑杆的安装槽，所述内筒体通过安装槽固定在支撑杆上并且内筒体中心轴线与端板的中心轴线重合；所述内筒体上两安装槽之间还设有相同开口方向的总线槽，内筒体上相对安装槽的另一侧形成角度为240°的扇形安装区，扇形安装区与总线槽之间设有多个贯通的引线孔；所述扇形安装区沿内筒体轴向间隔设置的安装板，所述安装板外轮廓与所述端板轮廓弧形对应；相邻的所述安装板之间设置多个有安装卡槽，所述安装卡槽由以内筒体中心轴线为中心放射性设置的安装卡板构成；所述外筒体将内筒体套设在内，所述外筒体为透光率大于96%的透明亚克力板制成；

所述夹持座设置两个并分别固定在内支架两端，所述夹持座包括升降杆和夹持组件，所述升降杆一端连接所述内支架端板，另一端连接所述夹持组件，所述夹持组件包括倒U型夹以及设置在倒U型夹侧边的拧紧螺钉，所述升降杆与倒U型夹上端中间连接；

所述第二温度传感器和速度传感器分别通过插卡在安装卡槽上并朝向传动滚筒、传动滚筒上下两侧皮带，所述第二温度传感器和速度传感器沿内筒体轴向间隔布置；所述位置传感器通过插卡在安装卡槽上并呈轴向排列，且并对应上下两侧皮带侧边；

所述通信模块设置在内筒体的扇形安装区，并且连接各传感器，并将数据信息发送到监测上位机中。

2.根据权利要求1所述的皮带机运行监控预警系统,其特征在于：轴承温度的回归直线水平倾向角度小于40°且最高温度数据值不大于80℃，皮带机轴承温度运行正常。

3.根据权利要求1所述的皮带机运行监控预警系统,其特征在于：轴承振动的回归直线水平倾向角度小于30°且最高振动数据值不大于0.1mm，皮带机轴承振动运行正常。

4.根据权利要求1所述的皮带机运行监控预警系统,其特征在于：所述支撑杆横截面为圆角长方形设置，所述支撑杆较大面积侧面相对朝向设置。

5.根据权利要求1所述的皮带机运行监控预警系统,其特征在于：两所述支撑杆较大面积侧面形成90°夹角，且夹角方向指向，并且与安装槽对应。

6.根据权利要求1所述的皮带机运行监控预警系统,其特征在于：所述第一温度传感器、第二温度传感器、位置传感器、速度传感器均采用红外感应传感器。

7.根据权利要求1所述的皮带机运行监控预警系统,其特征在于：所述内筒体内设有设备电路板的设备安装区，所述设备安装区设置在所述扇形安装区之间，所述设备安装区有均布通孔的隔板间隔而成，所述隔板与所述安装板对齐。

8.根据权利要求1所述的皮带机运行监控预警系统,其特征在于：所述端板通过螺栓与支撑杆可拆连接。

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