CN113753525A - 皮带机的故障保护系统及故障排除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种皮带机的故障保护系统及故障排除方法，属于皮带机技术领域，解决了皮带机运行故障，耗费人力的问题，其技术方案要点是包括机架，安装在机架上的电动机，电动机驱动连接主动滚筒，主动滚筒安装在机架上并套接有皮带，皮带的传输方向的另一端设置有改向滚筒和拉紧装置，改向滚筒和拉紧装置均安装在尾架上，在皮带的内侧设置有多个承载托辊，所述皮带外侧设置有安全保护装置，所述安全保护装置包括摄像头、数据处理终端，摄像头将采集到的图像数据反馈给数据处理终端，数据处理终端连接监控室，监控室用于呈现监控画面，以及报警信号，达到了数据集中化处理，提高工作效率和可靠性的效果。
Description
技术领域
本发明涉及皮带机领域，特别地，涉及一种皮带机的故障保护系统及故障排除方法。
背景技术
皮带机是一种重要的连续运输机械，在散装物料的运输中扮演着不可或缺的角色。但是皮带机的设备故障给企业带来了不利，需要对设备进行检修，同时还停止了作业，耽误生产。
目前，皮带机的故障保护系统都是依赖人工检修和排查，非常耗费人力，而且数据比较分散，无法集中汇集和处理。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，提供一种皮带机的故障保护系统及故障排除方法，具有提高设备运行监控力度，降低故障发送率，以及及时作出故障保护的处理的优势。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种皮带机的故障保护系统，包括机架，安装在机架上的电动机，电动机驱动连接主动滚筒，主动滚筒安装在机架上并套接有皮带，皮带的传输方向的另一端设置有改向滚筒和拉紧装置，改向滚筒和拉紧装置均安装在尾架上，在皮带的内侧设置有多个承载托辊，所述皮带外侧设置有安全保护装置，所述安全保护装置包括摄像头、数据处理终端，摄像头将采集到的图像数据反馈给数据处理终端，数据处理终端连接监控室，监控室用于呈现监控画面，以及报警信号。
优选的，所述安全保护装置还包括烟雾传感器，当现场发生火灾或者有异常烟雾时，烟雾将会被烟雾传感器的探头检测到，从而烟雾传感器输出一个开关量，表示烟雾超标或者发生火灾报警。
优选的，安全保护装置包括声音采集器、用于存储异常声音样本的样本存储器、比较模块、匹配输出模块、匹配输出阈值调节模块、以及报警模块，声音采集器和样本存储器分别连接比较模块，比较模块根据实际声音和样本声音进行对比并输出相似度值，匹配模块获取相似度值和匹配输出阈值调节模块输出的相似度下限值进行对比，在相似度值大于相似度下限值时输出报警信号，从而驱动报警模块工作。
优选的，还包括速度传感器、张力传感器、跑偏传感器、纵向撕裂传感器、以及温度传感器，
所述跑偏传感器、纵向撕裂传感器、烟雾传感器输出都为开关量，直接被PLC模块采集，速度传感器，张力传感器、温度传感器为模拟量输出，且输出为4-20mA的电流，PLC模块通过将模拟量转换为数字量进行采集。
优选的，所述PLC模块将采集到的电压数字量寄存器AIW值送给寄存器，然后PC机读取PLC寄存器中的内容；或者，
将寄存器AIW中电压数字值0～32000送给寄存器VW中，该数值除以6400，再送给寄存器VW中，上位机程序读取PLC寄存器中VW的数值就是电压实际值。
优选的，所述PLC模块和PC机进行通信，并且PC机搭载组态王软件。
另一方面，还提供一种皮带机的故障排除方法，
步骤一：在皮带机上安装摄像头，将摄像头连接数据处理终端，摄像头将采集到的图像数据反馈给数据处理终端，数据处理终端连接监控室，监控室用于呈现监控画面，以及报警信号；
步骤二：在皮带机上安装速度传感器、张力传感器、跑偏传感器、纵向撕裂传感器、烟雾传感器、以及温度传感器，将所有传感器连接PLC模块进行数据采集；
步骤三：将PLC模块通过串口通信的方式连接PC机，PC机搭载组态王软件；
步骤四：安排对上述传感器采集到的数据进行监控。
优选的，在皮带机工作状态下，采集设备运行声音，通过对声音的分析比对，来判断设备运行状态。
优选的，设置安全保护装置，安全保护装置包括声音采集器、用于存储异常声音样本的样本存储器、比较模块、匹配输出模块、匹配输出阈值调节模块、以及报警模块，声音采集器和样本存储器分别连接比较模块，比较模块根据实际声音和样本声音进行对比并输出相似度值，匹配模块获取相似度值和匹配输出阈值调节模块输出的相似度下限值进行对比，在相似度值大于相似度下限值时输出报警信号，从而驱动报警模块工作。
相比于背景技术，本发明技术效果主要体现在以下方面：
1、利用视频监控画面来对设备运行进行实时监控，并且即使反馈故障信息，设置多种传感器来识别设备运行状态，能够及时判断故障；
2、减少人员监控，只需要安排一个人员能过对多个皮带机进行集中监控。
附图说明
图1为实施例中皮带机的结构示意图；
图2为实施例中皮带机的俯视结构图，示意电动机的安装位置；
图3为实施例中声音故障识别模块方框图；
图4为实施例中系统模块方框图。
附图标记：1、机架；2、主动滚筒；3、安全保护装置；4、皮带；5、承载托辊；6、改向滚筒；7、拉紧装置；8、尾架；9、清扫装置；10、电动机；200、声音采集器；300、样本存储器；400、比较模块；500、匹配输出模块；600、匹配输出阈值调节模块；700、报警模块。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
实施例：
一种皮带机的故障保护系统，参考图1和图2所示，包括机架1，安装在机架1上的电动机10，电动机10驱动连接主动滚筒2，主动滚筒2安装在机架1上并套接有皮带4，皮带4的传输方向的另一端设置有改向滚筒6和拉紧装置7，改向滚筒6和拉紧装置7均安装在尾架8上，在皮带4的内侧设置有多个承载托辊5，皮带4外侧设置有安全保护装置3，安全保护装置3包括摄像头、数据处理终端，摄像头将采集到的图像数据反馈给数据处理终端，数据处理终端连接监控室，监控室用于呈现监控画面，以及报警信号。摄像头能够采集设备运行的画面，并将此画面在监控室中集中展示，另外，在本方案中，皮带机具有多台，所以通过在每一台设备上，设置摄像头，能够采集每个设备的运行画面，以及反馈运行状态。
托辊的作用是用来支撑上下段的皮带4，以减少皮带4运行中的阻力，使皮带4的垂度在要求范围之内，以保证皮带机的平稳运行。机架1主要是用来安装和固定托辊，起到支撑的作用，支撑起皮带4，托辊和物料。
皮带机运行时皮带4既承担起牵引的作用，又是一种承载机构，一般要求皮带4具有足够大的强度，还有适度的弹性，皮带4在皮带机中占份最大，尤其是皮带4的两端是皮带机故障的高发地点。拉紧装置7是能起到将皮带4张紧的作用，使皮带4与主动滚筒2之间有足够的摩擦力以保证皮带机的正常运行。
打滑时，皮带4与主动滚筒2之间产生很大的摩擦，导致皮带4温度升高，当情况严重时有可能会发生火灾，从而会烧毁皮带4。为了避免上述故障，安全保护装置3还包括烟雾传感器，当现场发生火灾或者有异常烟雾时，烟雾将会被烟雾传感器的探头检测到，从而烟雾传感器输出一个开关量，表示烟雾超标或者发生火灾报警。
皮带4跑偏时会引起皮带4和托辊的磨损，降低皮带4以及托辊的使用寿命，当跑偏超过一定限度的时候，跑偏量过大时会致使皮带4翻边，甚至皮带4撕裂。
皮带4纵撕故障产生的原因较多，诸如落料中有锋利的杂物将皮带4刺穿，或者卡在机架1和托辊上，随着皮带4运行，会对皮带4造成连续的刮擦，而且会越卡越紧，给皮带4施加越来越大的压力，使得皮带4划痕越来越深，严重的时候造成大面积的划开，造成皮带4撕裂。或者是滚筒清扫装置9的刮板刃口挂住了皮带4，托辊端盖焊接缺陷等都有可能造成皮带4纵撕。
为了分别上述故障点，上述结构中，还包括速度传感器、张力传感器、跑偏传感器、纵向撕裂传感器、以及温度传感器，跑偏传感器、纵向撕裂传感器、烟雾传感器输出都为开关量，直接被PLC模块采集，速度传感器，张力传感器、温度传感器为模拟量输出，且输出为4-20mA的电流，PLC模块通过将模拟量转换为数字量进行采集。
皮带4向同一侧跑偏是皮带4跑偏常见的故障，当出现这种故障时，皮带4会向同一侧一直跑偏，并在某一位置跑偏明显。如果不及时调整跑偏状态，皮带4会一直向偏移一端运行，造成皮带4边胶磨损严重或撕刮皮带4，跑偏特别严重时，还会发生皮带4漏料、皮带4拉断或支架拉坏等重大事故。在实际生产中，皮带4同侧跑偏的原因有几种，例如机架1基础不牢固、长时间工作导致支架扭曲、皮带4两侧受力不同等。当发现皮带4一直向一侧跑偏时要及时的停机并进行故障排除。首先检查机架1及滚筒的安装质量，如果发现机架1不稳或者扭曲时要及时的进行校正，如果皮带4磨损严重导致两侧受力不均时，要及时的更换皮带4。
参考图3和图4所示，安全保护装置3包括声音采集器200、用于存储异常声音样本的样本存储器300、比较模块400、匹配输出模块500、匹配输出阈值调节模块600、以及报警模块700，声音采集器200和样本存储器300分别连接比较模块400，比较模块400根据实际声音和样本声音进行对比并输出相似度值，匹配模块获取相似度值和匹配输出阈值调节模块600输出的相似度下限值进行对比，在相似度值大于相似度下限值时输出报警信号，从而驱动报警模块700工作。
PLC模块将采集到的电压数字量寄存器AIW值送给寄存器，然后PC机读取PLC寄存器中的内容；或者，将寄存器AIW中电压数字值0～32000送给寄存器VW中，该数值除以6400，再送给寄存器VW中，上位机程序读取PLC寄存器中VW的数值就是电压实际值。
在实际实施的时候，PLC能够直接将数值读取出来，不需要在上为机中进行运算。
优选的，PLC模块和PC机进行通信，并且PC机搭载组态王软件。
具体方法如下：一种皮带机的故障排除方法，
步骤一：在皮带机上安装摄像头，将摄像头连接数据处理终端，摄像头将采集到的图像数据反馈给数据处理终端，数据处理终端连接监控室，监控室用于呈现监控画面，以及报警信号；
步骤二：在皮带机上安装速度传感器、张力传感器、跑偏传感器、纵向撕裂传感器、烟雾传感器、以及温度传感器，将所有传感器连接PLC模块进行数据采集；
步骤三：将PLC模块通过串口通信的方式连接PC机，PC机搭载组态王软件；
步骤四：安排对上述传感器采集到的数据进行监控。
优选的，在皮带机工作状态下，采集设备运行声音，通过对声音的分析比对，来判断设备运行状态。
综上可见：简单的说，就是在不停机，不拆机的状态下，判别皮带机运行状态故障与否，也就是利用仪器仪表等设备获取相关数据，通过对系统状态参数的检测和分析，对皮带机的实时运行状态做一个判断，及时发现设备中隐形故障，准确的分辨出故障类型、故障数量和位置，为后期故障诊断分析工作提供有效的支撑。系统能在皮带机工作的状态下实时监测到皮带机的状态，对传感器采集到的皮带机的的各种故障信号数据，作出分析诊断，以此来判断皮带机在运行中有无安全隐患，为工程维护人员提供很好的数据参考。利用下位机PLC与上位机组态王组态软件建立皮带机监控系统，实时观测到皮带机运行时的状况，
一方面减少了工作人员的工作强度，提高了工作效率，另一方面也降低了因故障而导致的财产损失的可能性，在很大程度为井下设备和人员提供了安全保障，大大的降低了生产过程中成本造价。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种皮带机的故障保护系统，包括机架(1)，安装在机架(1)上的电动机(10)，电动机(10)驱动连接主动滚筒(2)，主动滚筒(2)安装在机架(1)上并套接有皮带(4)，皮带(4)的传输方向的另一端设置有改向滚筒(6)和拉紧装置(7)，改向滚筒(6)和拉紧装置(7)均安装在尾架(8)上，在皮带(4)的内侧设置有多个承载托辊(5)，其特征是：所述皮带(4)外侧设置有安全保护装置(3)，所述安全保护装置(3)包括摄像头、数据处理终端，摄像头将采集到的图像数据反馈给数据处理终端，数据处理终端连接监控室，监控室用于呈现监控画面，以及报警信号。
2.根据权利要求1所述的皮带机的故障保护系统，其特征是：所述安全保护装置(3)还包括烟雾传感器，当现场发生火灾或者有异常烟雾时，烟雾将会被烟雾传感器的探头检测到，从而烟雾传感器输出一个开关量，表示烟雾超标或者发生火灾报警。
3.根据权利要求1所述的皮带机的故障保护系统，其特征是：安全保护装置(3)包括声音采集器(200)、用于存储异常声音样本的样本存储器(300)、比较模块(400)、匹配输出模块(500)、匹配输出阈值调节模块(600)、以及报警模块(700)，声音采集器(200)和样本存储器(300)分别连接比较模块(400)，比较模块(400)根据实际声音和样本声音进行对比并输出相似度值，匹配模块获取相似度值和匹配输出阈值调节模块(600)输出的相似度下限值进行对比，在相似度值大于相似度下限值时输出报警信号，从而驱动报警模块(700)工作。
4.根据权利要求2所述的皮带机的故障保护系统，其特征是：还包括速度传感器、张力传感器、跑偏传感器、纵向撕裂传感器、以及温度传感器，
所述跑偏传感器、纵向撕裂传感器、烟雾传感器输出都为开关量，直接被PLC模块采集，速度传感器，张力传感器、温度传感器为模拟量输出，且输出为4-20mA的电流，PLC模块通过将模拟量转换为数字量进行采集。
5.根据权利要求4所述的皮带机的故障保护系统，其特征是：所述PLC模块将采集到的电压数字量寄存器AIW值送给寄存器，然后PC机读取PLC寄存器中的内容；或者，
将寄存器AIW中电压数字值0～32000送给寄存器VW中，该数值除以6400，再送给寄存器VW中，上位机程序读取PLC寄存器中VW的数值就是电压实际值。
6.根据权利要求5所述的皮带机的故障保护系统，其特征是：所述PLC模块和PC机进行通信，并且PC机搭载组态王软件。
7.一种皮带机的故障排除方法，其特征是：
步骤一：在皮带机上安装摄像头，将摄像头连接数据处理终端，摄像头将采集到的图像数据反馈给数据处理终端，数据处理终端连接监控室，监控室用于呈现监控画面，以及报警信号；
步骤二：在皮带机上安装速度传感器、张力传感器、跑偏传感器、纵向撕裂传感器、烟雾传感器、以及温度传感器，将所有传感器连接PLC模块进行数据采集；
步骤三：将PLC模块通过串口通信的方式连接PC机，PC机搭载组态王软件；
步骤四：安排对上述传感器采集到的数据进行监控。
8.根据权利要求7所述的一种皮带机的故障排除方法，其特征是：在皮带(4)机工作状态下，采集设备运行声音，通过对声音的分析比对，来判断设备运行状态。
9.根据权利要求8所述的一种皮带机的故障排除方法，其特征是：设置安全保护装置(3)，安全保护装置(3)包括声音采集器(200)、用于存储异常声音样本的样本存储器(300)、比较模块(400)、匹配输出模块(500)、匹配输出阈值调节模块(600)、以及报警模块(700)，声音采集器(200)和样本存储器(300)分别连接比较模块(400)，比较模块(400)根据实际声音和样本声音进行对比并输出相似度值，匹配模块获取相似度值和匹配输出阈值调节模块(600)输出的相似度下限值进行对比，在相似度值大于相似度下限值时输出报警信号，从而驱动报警模块(700)工作。
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