CN113247570A - 一种检测刮板输送机链条裂纹的系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测刮板输送机链条裂纹的系统以及方法，系统包括：多个检测电路，环绕所述驱动链轮的周壁设置且按照链环的分布距离对应地均匀排布，用于接收激励信号产生交变磁场，并获取因与链环电磁感应而产生的反馈信号；触发电路，在每转过一个基本链环结构时产生一个位置触发信号；控制装置，接收所述驱动链轮转动过程中的所有位置触发信号，并在每接收到一次所述位置触发信号时选择处于测试位的检测电路执行一次测试，每一次测试包括：发送激励信号到检测电路，当反馈信号出现异常时确定当前所激励的检测电路对应的基本链环结构出现裂纹。本发明不仅投入成本低，可靠性高，实现刮板链环的动态裂缝检测，而且能适应恶劣工况的可靠性要求。

Description

一种检测刮板输送机链条裂纹的系统以及方法

技术领域

本发明涉及刮板输送机测试领域，尤其涉及一种检测刮板输送机链条裂纹的系统以及方法。

背景技术

刮板输送机是综采工作面的重要组成部分，是煤炭运输过程的一个重要环节。综采工作面的运输环节第一部分就是刮板输送机，然后通过转载机、带式输送机将煤炭运输到指定的区域，因此刮板输送机的稳定性决定了开采效率。刮板输送机主要由机头、中部槽、机尾、刮板链及相关附属装置构成。在各组成部分中，刮板链及刮板在设备运行过程中一直处于运动状态，是输送物料的关键部件，在设备实际使用过程中也是最容易出现问题、且出现问题后，是处理故障最麻烦的一个环节。

现如今刮板输送机也逐步向功能完善化、结构复杂化方向发展，然而其发生故障或失效的概率变的越来越大。刮板牵引机构发生故障主要表现为跳链、堵转、掉链、断链等。因此，及时发现链环上的裂纹，避免断链事故发生，对煤矿生产具有重要意义。

随着技术的进步，智能化工作面也越来越多，如何通过智能化的监测、监控手段来对刮板输送机链条进行实时监测，并对设备运行的工况参数进行实时分析已成为目前智能化刮板输送机的一个发展趋势。刮板运输机工作环境比较恶劣，环境中常充满着煤尘，刮板运输机链条及刮板上常带有煤泥，这些情况限制了当前很多裂痕检测方式。比如，工业相机扫描加机器视觉算法处理的裂纹检测方式在其它场景中有广泛应用，但是却不适合本场景，因为应用环境粉尘多，无法保持相机镜头清洁，而且链环测试部位互相遮挡，很多区域相机扫描无法覆盖。再比如，超声波探伤、渗透探伤、磁粉探伤等技术也可以用于链环的精确检测，但是一般只适用于静态检测，难以实现在刮板输送机运行时的动态检测。再比如，电涡流、电磁超声、应变变形采集等检测方法因传感器安装放置不方便、设备成本高，也难以广泛推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种检测刮板输送机链条裂纹的系统以及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种检测刮板输送机链条裂纹的系统，所述刮板输送机包括驱动链轮，所述链条绕在所述驱动链轮周壁上并与所述驱动链轮啮合，所述链条由多个基本链环结构串接形成，所述系统包括：

多个检测电路，环绕所述驱动链轮的周壁设置且按照链环的分布距离对应地均匀排布，所述检测电路用于接收激励信号产生交变磁场，并获取因与链环电磁感应而产生的反馈信号；

触发电路，用于在每转过一个基本链环结构时产生一个位置触发信号；

控制装置，与所述触发电路和多个检测电路分别连接，用于接收所述驱动链轮转动过程中的所有位置触发信号，并在每接收到一次所述位置触发信号时选择处于测试位的检测电路执行一次测试，每一次测试包括：发送激励信号到测试位的检测电路并获取反馈信号，当反馈信号出现异常变动时确定当前所激励的检测电路所对应的基本链环结构出现裂纹。

进一步地，所述基本链环结构是由一个横链环和一个纵链环串接形成，所述驱动链轮的周壁上凸出设置有多组凸块，所述多组凸块绕所述驱动链轮的周壁均匀隔开布置，每一组凸块是由互为镜像的两个凸块组成，每一所述纵链环卡在一组凸块之间且平行于该一组凸块的镜像面，每一所述横链环卡在相邻的两组凸块之间且于所述驱动链轮的径向方向垂直；

每一所述检测电路包括分布在一组凸块顶部的两个纵链环检测点，以及设置于所述驱动链轮的周壁上的位于该一组凸块与下一组凸块之间的横链环检测点。

进一步地，所述控制装置包括：

LCR表；

通道切换器，与所述多个检测电路以及LCR表分别连接，用于选择其中一个检测电路的横链环检测点或者两个纵链环检测点接通到所述LCR表；

控制处理单元，与所述触发电路、LCR表、通道切换器分别连接，用于在接收到所述位置触发信号时，控制所述通道切换器选择测试位对应的检测电路中的横链环检测点或者两个纵链环检测点接通，并触发所述LCR表执行一次测试。

进一步地，所述触发电路包括设置在驱动链轮和定子上的编码器。

进一步地，所述控制装置工作于第一测试模式时，在链条转一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时选择测试位的横链环检测点/两个纵链环检测点执行测试；在链条转下一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时选择测试位的两个纵链环检测点/横链环检测点执行测试。

进一步地，所述控制装置工作于第二测试模式时，在链条转一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时先选择测试位的横链环检测点/两个纵链环检测点执行测试，再选择测试位的横两个纵链环检测点/横链环检测点执行测试。

本发明还公开了一种检测刮板输送机链条裂纹的方法，基于前述系统实现，所述方法包括：

在每转过一个基本链环结构时产生一个位置触发信号；

在每接收到一次所述位置触发信号时选择处于测试位的检测电路执行一次测试，每一次测试包括：发送激励信号到测试位的检测电路产生交变磁场，并获取因与链环电磁感应而产生的反馈信号，当反馈信号出现异常变动时确定当前所激励的检测电路所对应的基本链环结构出现裂纹。

进一步地，所述方法还包括：在第一测试模式时，在链条转一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时选择测试位的横链环检测点/两个纵链环检测点执行测试；在链条转下一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时选择测试位的两个纵链环检测点/横链环检测点执行测试。

进一步地，所述方法还包括：在第二测试模式时，在链条转一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时先选择测试位的横链环检测点/两个纵链环检测点执行测试，再选择测试位的横两个纵链环检测点/横链环检测点执行测试。

本发明的检测刮板输送机链条裂纹的系统以及方法，具有以下有益效果：本发明在每转过一个基本链环结构时产生一个位置触发信号，在每接收到一次所述位置触发信号时选择处于测试位的检测电路执行一次测试，发送激励信号到检测电路产生交变磁场，并获取因与链环电磁感应而产生的反馈信号，当反馈信号出现异常变动时确定当前所激励的检测电路所对应的基本链环结构出现裂纹，此种方案不仅投入成本低，可靠性高，实现刮板链环的动态裂缝检测，而且能适应恶劣工况的可靠性要求。

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1a是驱动链轮带链环的示意图之一；

图1b是驱动链轮带链环的示意图之二；

图2是本发明的检测刮板输送机链条裂纹的系统的原理框图；

图3a是本发明检测原理示意图之一；

图3b是本发明检测原理示意图之二；

图4是本发明的检测刮板输送机链条裂纹的系统的较佳实施例的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。本文所述的“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

本发明总的思路是：在每转过一个基本链环结构时产生一个位置触发信号，在每接收到一次所述位置触发信号时选择处于测试位的检测电路执行一次测试，每一次测试包括：发送激励信号到测试位的检测电路产生交变磁场，并获取因与链环电磁感应而产生的反馈信号，当反馈信号出现异常变动时确定当前所激励的检测电路所对应的基本链环结构出现裂纹。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一

参考图1，从两个视角展示了驱动链轮带链环，刮板输送机包括定子4和驱动链轮5，链条绕在所述驱动链轮5周壁上并与所述驱动链轮5啮合，所述链条由多个基本链环结构串接形成。

具体来说，所述基本链环结构是由一个横链环62和一个纵链环61串接形成，横链环62、纵链环61垂直。相应的，所述驱动链轮5的周壁上凸出设置有多组凸块51，所述多组凸块51绕所述驱动链轮5的周壁均匀隔开布置，每一组凸块51是由互为镜像的两个凸块51组成，每一所述纵链环61卡在一组凸块51之间且平行于该一组凸块51的镜像面，每一所述横链环62卡在相邻的两组凸块51之间且于所述驱动链轮5的径向方向垂直。

其中，参考图2，本发明的检测刮板输送机链条裂纹的系统包括：控制装置1、多个检测电路2、触发电路3。

多个检测电路2环绕所述驱动链轮5的周壁设置且按照链环的分布距离对应地均匀排布，所述检测电路2用于接收激励信号产生交变磁场，并获取因与链环电磁感应而产生的反馈信号。参考图3a和图3b，图3a中展示的是正常的链环，图3b中展示的是断裂的链环，链环材料为铁磁性材料，在穿过链环中心的交变电场作用下，在链环中会产生磁力感应，并作为交流阻抗反馈到电场中。链环断裂导致铁磁材料的磁阻特性出现显著差异，从而反馈作用到交变电场的交流阻抗也呈现显著差异，可以利用该差异特性来检测链环断裂情况。

参考图1a、图1b，每一检测电路2包括分布在一组凸块51顶部的两个纵链环检测点21，以及设置于所述驱动链轮5的周壁上的位于该一组凸块51与下一组凸块51之间的横链环检测点22。纵链环检测点21、横链环检测点22可以是包覆了绝缘层的金属片，以免跟驱动链轮5或链条接触而短路。

触发电路3，用于在每转过一个基本链环结构时产生一个位置触发信号。具体的，触发电路3包括设置在驱动链轮5和定子上的编码。

控制装置1，与所述触发电路3和多个检测电路2分别连接，用于接收所述驱动链轮5转动过程中的所有位置触发信号，并在每接收到一次所述位置触发信号时选择处于测试位的检测电路2执行一次测试，每一次测试包括：发送激励信号到测试位的检测电路2并获取反馈信号，当反馈信号出现异常变动时确定当前所激励的检测电路2所对应的基本链环结构出现裂纹。

理论上测试位可以是驱动链轮5与链条一直保持接触的任一位置，本实施例中选择图1b中虚线位置作为测试位。驱动链轮5与链条一直在转动，我们始终选择虚线所指位置处的基本链环结构作为测试对象进行测试，比如图1b中虚框内的基本链环结构就是需要进行测试的，随着驱动链轮5与链条转动，被选择作为测试对象的基本链环结构也就不断的更换。

假设驱动链轮5的周壁上分布N组凸块51，我们可以配置编码器在检测到每转过360/N度的角度时发送一个位置触发信号，由于驱动链轮5一圈是360度，因为N组凸块51在驱动链轮5上的位置是确定好的，所以我们可以预先知晓每一组凸块51、每一个检测电路2对应的角度位置，所以在启动测试时，可以根据编码器的角度检测结果确定刚开始启动测试时处于测试位的检测电路2，然后接下来在每次接收到位置触发信号时直接切到下一个检测电路2即可。

参考图4，具体的，所述控制装置1包括：

LCR表13，也称电感-电容-电阻表，可以发送激励信号，并检测电感、电容、电阻。用户可以选择测试项，比如本实施例中测试项为交流电感和交流电阻，即根据检测点的反馈信号测试出交流电感和交流电阻，如果交流电感和交流电阻出现异常，比如变化太大，则确定是否出现裂纹。更进一步地，链环断裂情况还可以根据LCR表测量的电流/电阻的大小来评估。

通道切换器12，与所述多个检测电路2以及LCR表13分别连接，用于选择其中一个检测电路2的横链环检测点22或者两个纵链环检测点21接通到所述LCR表13。

控制处理单元11，与所述触发电路3、LCR表13、通道切换器12分别连接，用于在接收到所述位置触发信号时，控制所述通道切换器12选择测试位对应的检测电路2中的横链环检测点22或者两个纵链环检测点21接通，并触发所述LCR表13执行一次测试。参考图4，纵链环检测点21、横链环检测点22分别引线到定子4，从定子4引出到控制处理单元11。

本发明提供两种测试模式，一种是在测试间隙不进行通道切换，一次触发只进行一次测试，在整个链条长度都测试完成后才进行一次纵横链环通道切换，对LCR表的测试速度和通道切换速度要求较低。另一种是在测试间隙会进行一次通道切换，一次触发进行两次测试，能立即完成纵横两个链环的测试，但是对LCR表的测试速度和通道的切换速度都有较高的要求。可以根据实际选用的LCR性能、切换速度、刮板链条运行速度等情况综合决定选用哪种测试方式。下面详细介绍两种测试模式：

1）所述控制装置1工作于第一测试模式时，在链条转一圈（链条的链环数量是已知的，所以可以根据位置触发信号的个数确定链条是否转了一圈）的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时选择测试位的两个纵链环检测点21执行测试；在链条转下一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时选择测试位的横链环检测点22执行测试。即先让链条转一圈完成纵链环61的测试，再让链条转一圈完成横链环62的测试，这样需要两圈才可以测试完毕整条链条。当然，在其他实施例中，也可以是反过来，先让链条转一圈完成横链环62的测试，再让链条转一圈完成纵链环61的测试。

2）所述控制装置1工作于第二测试模式时，在链条转一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时先选择测试位的两个纵链环检测点21执行测试，再选择测试位的横链环检测点22执行测试。即在链条转一圈的过程中，每一次接收到位置触发信号，会先后执行纵链环61、横链环62的测试，这样一圈就可以测试完毕整条链条。当然，在其他实施例中，也可以反过来，先后执行横链环62、纵链环61的测试。

实施例二

本实施例公开一种检测刮板输送机链条裂纹的方法，基于实施例的系统实现，所述方法包括：在每转过一个基本链环结构时产生一个位置触发信号；在每接收到一次所述位置触发信号时选择处于测试位的检测电路执行一次测试，每一次测试包括：发送激励信号到测试位的检测电路产生交变磁场，并获取因与链环电磁感应而产生的反馈信号，当反馈信号出现异常变动时确定当前所激励的检测电路所对应的基本链环结构出现裂纹。

进一步地，所述方法还包括：在第一测试模式时，在链条转一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时选择测试位的横链环检测点/两个纵链环检测点执行测试；在链条转下一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时选择测试位的两个纵链环检测点/横链环检测点执行测试。

进一步地，所述方法还包括：在第二测试模式时，在链条转一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时先选择测试位的横链环检测点/两个纵链环检测点执行测试，再选择测试位的横两个纵链环检测点/横链环检测点执行测试。

更多内容可以参考实施例一的系统实施例，此处不再赘述。

综上所述，本发明的检测刮板输送机链条裂纹的系统以及方法，具有以下有益效果：本发明在每转过一个基本链环结构时产生一个位置触发信号，在每接收到一次所述位置触发信号时选择处于测试位的检测电路执行一次测试，发送激励信号到检测电路产生交变磁场，并获取因与链环电磁感应而产生的反馈信号，当反馈信号出现异常变动时确定当前所激励的检测电路所对应的基本链环结构出现裂纹，此种方案不仅投入成本低，可靠性高，实现刮板链环的动态裂缝检测，而且能适应恶劣工况的可靠性要求。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种检测刮板输送机链条裂纹的系统，所述刮板输送机包括驱动链轮，所述链条绕在所述驱动链轮周壁上并与所述驱动链轮啮合，所述链条由多个基本链环结构串接形成，其特征在于，所述系统包括：

多个检测电路，环绕所述驱动链轮的周壁设置且按照链环的分布距离对应地均匀排布，所述检测电路用于接收激励信号产生交变磁场，并获取因与链环电磁感应而产生的反馈信号；

触发电路，用于在每转过一个基本链环结构时产生一个位置触发信号；

控制装置，与所述触发电路和多个检测电路分别连接，用于接收所述驱动链轮转动过程中的所有位置触发信号，并在每接收到一次所述位置触发信号时选择处于测试位的检测电路执行一次测试，每一次测试包括：发送激励信号到测试位的检测电路并获取反馈信号，当反馈信号出现异常变动时确定当前所激励的检测电路所对应的基本链环结构出现裂纹。

2.根据权利要求1所述的检测刮板输送机链条裂纹的系统，其特征在于，所述基本链环结构是由一个横链环和一个纵链环串接形成，所述驱动链轮的周壁上凸出设置有多组凸块，所述多组凸块绕所述驱动链轮的周壁均匀隔开布置，每一组凸块是由互为镜像的两个凸块组成，每一所述纵链环卡在一组凸块之间且平行于该一组凸块的镜像面，每一所述横链环卡在相邻的两组凸块之间且于所述驱动链轮的径向方向垂直；

每一所述检测电路包括分布在一组凸块顶部的两个纵链环检测点，以及设置于所述驱动链轮的周壁上的位于该一组凸块与下一组凸块之间的横链环检测点。

3.根据权利要求2所述的检测刮板输送机链条裂纹的系统，其特征在于，所述控制装置包括：

LCR表；

通道切换器，与所述多个检测电路以及LCR表分别连接，用于选择其中一个检测电路的横链环检测点或者两个纵链环检测点接通到所述LCR表；

控制处理单元，与所述触发电路、LCR表、通道切换器分别连接，用于在接收到所述位置触发信号时，控制所述通道切换器选择测试位对应的检测电路中的横链环检测点或者两个纵链环检测点接通，并触发所述LCR表执行一次测试。

4.根据权利要求3所述的检测刮板输送机链条裂纹的系统，其特征在于，所述触发电路包括设置在驱动链轮和定子上的编码器。

5.根据权利要求2所述的检测刮板输送机链条裂纹的系统，其特征在于，所述控制装置工作于第一测试模式时，在链条转一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时选择测试位的横链环检测点/两个纵链环检测点执行测试；在链条转下一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时选择测试位的两个纵链环检测点/横链环检测点执行测试。

6.根据权利要求2所述的检测刮板输送机链条裂纹的系统，其特征在于，所述控制装置工作于第二测试模式时，在链条转一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时先选择测试位的横链环检测点/两个纵链环检测点执行测试，再选择测试位的横两个纵链环检测点/横链环检测点执行测试。

7.一种检测刮板输送机链条裂纹的方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一项所述系统实现，所述方法包括：

在每转过一个基本链环结构时产生一个位置触发信号；

在每接收到一次所述位置触发信号时选择处于测试位的检测电路执行一次测试，每一次测试包括：发送激励信号到测试位的检测电路产生交变磁场，并获取因与链环电磁感应而产生的反馈信号，当反馈信号出现异常变动时确定当前所激励的检测电路所对应的基本链环结构出现裂纹。

8.根据权利要求7所述的检测刮板输送机链条裂纹的方法，其特征在于，所述方法还包括：在第一测试模式时，在链条转一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时选择测试位的横链环检测点/两个纵链环检测点执行测试；在链条转下一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时选择测试位的两个纵链环检测点/横链环检测点执行测试。

9.根据权利要求7所述的检测刮板输送机链条裂纹的方法，其特征在于，所述方法还包括：在第二测试模式时，在链条转一圈的过程中，在每接收到一次所述位置触发信号时先选择测试位的横链环检测点/两个纵链环检测点执行测试，再选择测试位的横两个纵链环检测点/横链环检测点执行测试。

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