CN111982508B - 一种连退线齿式联轴器故障检测装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连退线齿式联轴器故障检测装置、系统及方法，涉及连续退火生产线领域。装置包括：两个结构相同的环形光栅，环形光栅具有环绕其轴线均匀、交替分布的遮光区和透光区；以及光电传感器，其具有光源发射端和接收端；两个环形光栅分别与连接在齿式联轴器两端的主动轴和从动轴同轴线配合并固定连接，一个环形光栅上的遮光区与另一个环形光栅上的透光区沿轴向重合，光源发射端和接收端相向固定在两个环形光栅的外侧；系统包括与连退线中的齿式联轴器一一对应的若干检测装置，以及PLC控制系统；方法基于系统对连退线进行实时远程监控。本发明能够实现连退线齿式联轴器故障的及时检测，保证产品质量，同时安全性高。

Description

一种连退线齿式联轴器故障检测装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及连续退火生产线领域，具体是一种连退线齿式联轴器故障检测装置、系统及方法。

背景技术

硅钢连退线中有大量的主传动电机和炉辊电机，这些电机与其从动轴(辊)之间通常采用齿式联轴器连接，由于齿式联轴器上承担传递的载荷较大，使用过程中会出现齿磨损严重的问题，甚至导致滑齿或断齿故障。其中，主传动电机处的齿式联轴器一旦出现上述故障，会导致带钢张力出现波动；而炉辊电机处的齿式联轴器出现上述故障，会降低炉辊转速，甚至导致炉辊成为自由辊，致使炉辊与带钢表面产生速差，从而对硅钢表面产生划伤。因此，其运行状态直接影响着整条产线带钢张力控制以及带钢表面质量的稳定性。

现有的硅钢连退线中，当主传动电机处的齿式联轴器出现滑齿或断齿等故障时，会致使主传动电机跳电，机组故障停机；但是，当内齿磨损不严重时，主传动电机并不会跳电，其电流、转速也没有明显变化，却仍会导致带钢张力出现波动；而炉辊电机处的齿式联轴器即使出现滑齿或者断齿故障时，炉辊电机依然正常运转，无任何故障显示。因此，就增加了判断故障的难度，导致无法快速排出故障。

目前，主要是根据电机电流和速度来判断主传动电机处的齿式联轴器是否正常；而炉辊电机处的齿式联轴器，主要靠现场人工巡检来判断。这种故障判断方式存在故障发现相对滞后、检修延时等问题，直接影响了带钢的生产质量；并且，人工现场巡查安全性差。

经检索，现有的一种齿式联轴器磨损在线检测装置(中国专利，授权公告号：CN203337379U，授权公告日：2013.12.11)，包括联轴器本体，在联轴器本体的两侧分别通过卡箍竖直固接着一根杆体，杆体与联轴器本体的轴线相垂直，其中一根杆体的顶端固接着一块扇形刻度盘，另一根杆体的上部水平固接着一根测量杆，测量杆的另一端从扇形刻度盘下部的通孔中穿过，靠近扇形刻度盘盘面的测量杆杆体上固接着一根指针。该实用新型在实际应用过程中需要人工现场观察指针变化，并需要根据指针位置的变化计算出齿磨损情况；而连退线中齿式联轴器较多且分散分布，排查效率慢，故障发现相对滞后，工人长时间跟线排查，安全性差。

发明内容

发明要解决的技术问题

针对现有技术中连退线齿式联轴器故障发现相对滞后、检修延时的问题，本发明提供了一种连退线齿式联轴器故障检测装置，能够在第一时间发现齿式联轴器故障，提高了故障排查和维修效率，进而避免因故障检修延时导致的带钢质量问题；

本发明还提供了一种包含该检测装置的检测系统及基于该检测系统的检测方法，能够对连退线中的各齿式联轴器进行实时监控，快速、准确的判断连退线中出现磨损、滑齿和断齿故障的齿式联轴器的位置，及时排除故障、优化带钢质量的同时，无需人工跟线排查，低了工人的劳动强度，且安全性高。

技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

本发明首先提供了一种连退线齿式联轴器故障检测装置，包括第一环形光栅和第二环形光栅，两个环形光栅结构相同，且均具有环绕其轴线均匀、交替分布的遮光区和透光区；还包括光电传感器，其具有光源发射端和接收端；所述两个环形光栅分别与连接在齿式联轴器两端的主动轴和从动轴同轴线配合并固定连接，且第一环形光栅上的遮光区与第二环形光栅上的透光区沿轴向重合，所述光源发射端和接收端相向固定在所述两个环形光栅的外侧。两个环形光栅隔挡在光源发射端与接收端之间，使接收端接收不到光源发射端发射的光信号，当齿式联轴器出现磨损、滑齿和断齿故障时，两个环形光栅相对转动使两者的透光区部分或全部重合，光信号穿过重合的透光区射到接收端，接收端接收到光信号后转化为电信号进行反馈，以提示工作人员及时停线维修。

进一步地，还包括固定设置的支架，所述支架呈桥型，其两个支撑腿分别通过轴承连接在位于所述两个环形光栅外侧的所述主动轴和从动轴上，所述光源发射端和接收端固定在所述支架的两个支撑腿上。

本发明还提供了一种包含上述连退线齿式联轴器故障检测装置的检测系统。

在一个优选的实施方案中，所述检测系统包括与连退线中的齿式联轴器一一对应的若干所述检测装置，以及PLC控制系统；所述检测装置中的光电传感器均联接所述PLC控制系统。

进一步地，还包括与所述PLC控制系统联接的若干报警器，所述报警器分别设置在对应的所述齿式联轴器处。

进一步地，还包括与所述PLC控制系统联接的显示终端。

进一步地，所述显示终端为电脑或手机。

最后，本发明提供了一种基于上述检测系统的检测方法，步骤为：

一、启动连退线的同时，控制光电传感器的光源发射端向接收端持续发射光信号；

二、接收端将接收到的光信号转换为电信号反馈给PLC控制系统；

三、PLC控制系统收到信号后给相应位置的报警器发送指令控制报警器启动。

进一步地，在显示终端上通过过程监控系统采集PLC控制系统的信号信息并生成动态曲线。

进一步地，所述PLC控制系统的信号扫描周期在100ms以内。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明提供的一种连退线齿式联轴器故障检测装置，当齿式联轴器出现磨损、滑齿和断齿故障时，两个环形光栅相对转动使两者的透光区部分或全部重合，光信号穿过重合的透光区射到接收端，接收端接收到光信号后转化为电信号进行反馈，因此能够在第一时间发现齿式联轴器故障，提高了故障排查和维修效率，进而避免因故障检修延时导致的带钢质量问题；

(2)本发明提供的一种连退线齿式联轴器故障检测系统，能够对连退线中的各齿式联轴器进行实时监控，快速、准确的判断连退线中出现磨损、滑齿和断齿故障的齿式联轴器的位置，为及时排除故障提供了保证，进而优化了带钢张力控制，减少了带钢表面划伤，提高了成材率；同时无需人工跟线排查，降低了工人的劳动强度，且安全性高；

(3)本发明提供的一种连退线齿式联轴器故障检测方法，基于所述检测系统对连退线中的各齿式联轴器进行实时远程监控，降低了工人的劳动强度，提高了安全性；同时降低了连退线因齿式联轴器的停机时间，提高了产出带钢的质量和成材率。

附图说明

图1为本发明连退线齿式联轴器故障检测装置的结构示意图；

图2为本发明中两个环形光栅正常状态下的透光和遮光区域对应状态示意图；

图3为本发明连退线齿式联轴器故障检测系统示意图；

附图中：1、第一环形光栅；2、第二环形光栅；3、光源发射端；4、接收端；5、支架；6、轴承；10、主动轴；20、从动轴；30、齿式联轴器；a、遮光区；b、透光区。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

实施例1

如图1和图2中所示，本实施例中的一种连退线齿式联轴器故障检测装置，包括第一环形光栅1和第二环形光栅2，两个环形光栅结构相同，均具有呈扇形的遮光区a和透光区b，所述遮光区a和透光区b环绕环形光栅的轴线均匀、交替分布；还包括光电传感器，所述光电传感器具有光源发射端3和接收端4；所述两个环形光栅分别与连接在齿式联轴器30两端的主动轴10和从动轴20同轴线配合并固定连接，且第一环形光栅1上的遮光区a与第二环形光栅2上的透光区b沿轴向重合，所述光源发射端3和接收端4相向固定在所述两个环形光栅的外侧，两个环形光栅隔挡在光源发射端3与接收端4之间，使接收端4接收不到光源发射端3发射的光信号。

连退线启动后，光电传感器的光源发射端3持续发射光信号给接收端4，两个环形光栅分别随主动轴10和从动轴20转动，在齿式联轴器30未出现磨损、滑齿和断齿故障时，两个环形光栅转动同步，接收端4接收不到光源发射端3发射的光信号；当齿式联轴器30出现上述故障时，主动轴10和从动轴20发生相对转动带动两个环形光栅相对转动一定角度，使得两个环形光栅上相重合遮光区a和透光区b发生错位，此时两个环形光栅上的透光区b部分或全部重合，光源发射端3发射的光信号穿过重合的透光区b射到接收端4，接收端4接收到光信号后转化为电信号进行反馈，以提示工作人员及时停线维修。

如图1中所示，本实施例中还包括固定设置的支架5，所述支架5呈桥型，其两个支撑腿分别通过轴承6连接在位于所述两个环形光栅外侧的所述主动轴10和从动轴20上，所述光源发射端3和接收端4固定在所述支架5的两个支撑腿上。所述支架5能够保证在主动轴10和从动轴20转动的情况下光源发射端3和接收端4固定不动，同时保证光源发射端3和接收端4位置始终对正。

本实施例中的连退线齿式联轴器故障检测装置，能够在第一时间发现齿式联轴器故障，提高了故障排查和维修效率，进而避免因故障检修延时导致的带钢质量问题。

实施例2

本实施例中提供了一种包含实施例1中所述连退线齿式联轴器故障检测装置的检测系统。所述检测系统用于实时检测、监控连退线中各齿式联轴器是否出现磨损、滑齿和断齿故障。

如图3中所示，本实施例中所述检测系统包括与连退线中的齿式联轴器30一一对应的若干所述检测装置和PLC控制系统，所述检测装置中的光电传感器均联接所述PLC控制系统，通过所述PLC控制系统接收和分析光电传感器的接收端4反馈的信号，并输出提示信息给工作人员。

如图3中所示，本实施例中所述检测系统还包括与所述PLC控制系统联接的若干报警器，所述报警器分别设置在对应的所述齿式联轴器30处。本实施例中所述报警器分别固定安装在与各个齿式联轴器30对应的所述支架5上。当某一位置的齿式联轴器30出现磨损、滑齿和断齿故障时，所述PLC控制系统接收到该位置处的光电传感器反馈的信号，然后向该位置出的报警器发出报警指令，以提示工作人员快速找到故障位置。

如图3中所示，本实施例中所述检测系统还包括与所述PLC控制系统联接的显示终端，用于直观显示各齿式联轴器30的运行状态，以方便工作人员远程监控。所述显示终端为电脑或手机，也可以为其他类型的具有显示器的装置。所述显示终端上载有过程监控系统，用于采集PLC控制系统的信号信息并生成动态曲线，以使工作人员能够更加快速、直观的观察到故障信息，从而加快处理故障的响应速度。本实施例中，所述过程监控系统为SIMATICWinCC(Windows Control Center)--视窗控制中心。

本实施例中的检测系统，能够对连退线中的各齿式联轴器30进行实时监控，快速、准确的判断连退线中出现磨损、滑齿和断齿故障的齿式联轴器30的位置，为及时排除故障提供了保证，进而优化了带钢张力控制，减少了带钢表面划伤，提高了成材率；同时无需人工跟线排查，安全性高。

实施例3

本实施例中提供了一种基于实施例2中所述检测系统的检测方法，步骤为：

一、启动连退线的同时，通过PLC控制系统控制各齿式联轴器30位置处的光电传感器的光源发射端3向其接收端4持续发射光信号；

二、所述PLC控制系统以100ms的信号扫描周期扫描各齿式联轴器30位置处的光电传感器的反馈信号，当某一位置的齿式联轴器30出现磨损、滑齿和断齿故障时，该位置处的光电传感器的接收端4将接收到的光信号转换为电信号反馈给PLC控制系统的中央处理器；

三、PLC控制系统的中央处理器收到信号后给相应位置的报警器发送指令控制该报警器启动，同时在显示终端上通过过程监控系统采集PLC控制系统的信号信息生成动态曲线，并发出报警信息。

工作人员在看到显示终端上的报警信息后，远程控制连退线停止工作，然后根据发出警报的报警器的位置快速找到故障的齿式联轴器30，并及时维护或更换。

本实施例中的检测方法，对连退线中的各齿式联轴器30进行实时监控，能够在齿式联轴器30故障的第一时间发现故障源，降低了连退线因齿式联轴器30的停机时间，优化了带钢张力控制，减少带钢表面划伤，提高了成材率。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种连退线齿式联轴器故障检测装置，其特征在于，包括：

第一环形光栅(1)和第二环形光栅(2)，两个环形光栅结构相同，且均具有环绕其轴线均匀、交替分布的遮光区(a)和透光区(b)；以及

光电传感器，其具有光源发射端(3)和接收端(4)；

所述两个环形光栅分别与连接在齿式联轴器(30)两端的主动轴(10)和从动轴(20)同轴线配合并固定连接，且第一环形光栅(1)上的遮光区(a)与第二环形光栅(2)上的透光区(b)沿轴向重合，所述光源发射端(3)和接收端(4)相向固定在所述两个环形光栅的外侧。

2.根据权利要求1所述的连退线齿式联轴器故障检测装置，其特征在于：还包括固定设置的支架(5)，所述支架(5)呈桥型，其两个支撑腿分别通过轴承(6)连接在位于所述两个环形光栅外侧的所述主动轴(10)和从动轴(20)上，所述光源发射端(3)和接收端(4)固定在所述支架(5)的两个支撑腿上。

3.一种包含权利要求1或2中所述连退线齿式联轴器故障检测装置的检测系统，其特征在于：包括与连退线中的齿式联轴器(30)一一对应的若干所述检测装置，以及PLC控制系统；所述检测装置中的光电传感器均联接所述PLC控制系统。

4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于：还包括与所述PLC控制系统联接的若干报警器，所述报警器分别设置在对应的所述齿式联轴器(30)处。

5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于：还包括与所述PLC控制系统联接的显示终端。

6.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于：所述显示终端为电脑或手机。

7.一种基于权利要求5或6中所述检测系统的检测方法，其特征在于，步骤为：

一、启动连退线的同时，控制光电传感器的光源发射端(3)向接收端(4)持续发射光信号；

二、接收端(4)将接收到的光信号转换为电信号反馈给PLC控制系统；

三、PLC控制系统收到信号后给相应位置的报警器发送指令控制报警器启动。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于：在显示终端上通过过程监控系统采集PLC控制系统的信号信息并生成动态曲线。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：所述PLC控制系统的信号扫描周期在100ms以内。

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