CN113753528A - 一种皮带打滑检测装置以及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种皮带打滑检测装置，所述检测装置包括从滚筒测速器、动力滚筒测速器、动力滚筒调速装置和控制系统；从滚筒测速器通过柔性联轴器直接安装在从滚筒的运行中心轴上，编码器通过信号电缆将测得的从滚筒转速Va发给控制系统，动力滚筒测速器通过联轴器直接安装在动力滚筒的运行中心轴上，将测得的动力滚筒转速Vb发给控制系统；该方案解决了目前皮带输送机常遇到了因皮带打滑和积料导致的生产中断问题。

Description

一种皮带打滑检测装置以及检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测装置，具体涉及一种皮带打滑检测装置，属于电气设备控制技术领 域。

背景技术

皮带输送机大量运用于工业生产环境中，用于将物料从一个位置通过一条或数条皮带转 运移送到另一个位置。皮带输送机通常主要部件包括由液力耦合器或减速机驱动的动力滚筒、 皮带和依靠皮带摩擦力带动的从滚筒，由于动力滚筒和从滚筒因动力来源不同所导致的皮带 打滑问题不但会加剧皮带摩擦受热磨损，而且也会导致物料的异常积滞，累加在皮带上的物 料在未及时清理情况下启动皮带，造成皮带起动电流高、更易发生打滑现象，为后继皮带的 恢复运行造成困难。在由多条皮带组成的运料系统中，造成皮带积料的原因有两条：1.皮带 停机时间协调错误，即在上游皮带未停止送料或本皮带还有物料的情况下就停止了皮带的运 行，造成皮带积料；2.皮带打滑导致物料无法及时运出导致积料。因此，迫切的需要一种新 的方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种皮带打滑检测装置，该技术方案通过 打滑检测装置识别皮带打滑情况的发生，并通过控制方法消除皮带的打滑现象，减少皮带上 的积料。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种皮带打滑检测装置，皮带打滑检测装 置，其特征在于，所述检测装置包括从滚筒测速器4、动力滚筒测速器、动力滚筒调速装置 和控制系统，从滚筒测速器通过柔性联轴器直接安装在从滚筒的运行中心轴上，编码器通过 信号电缆将测得的从滚筒转速Va发给控制系统，动力滚筒测速器通过联轴器直接安装在动力 滚筒的运行中心轴上，将测得的动力滚筒转速Vb发给控制系统；在皮带运行正常的情况下(可 在皮带轻载无料的情况下由人工确认未发生打滑现象)，Va和Vb的比值一定是恒定的，在皮 带发生打滑的情况下，Va和Vb的比值必将发生变化，因此控制系统可以将Va和Vb的比值 变化作为判断打滑依据，并通过控制算法来调节动力滚筒调速装置6的输出速度消除打滑情 况的发生。调节动力滚筒调速装置接受来自控制系统的调速信号，通过减速机电机等传动装 置驱动动力滚筒进行启动、停止和速度调整，最终实现皮带的防打滑和防积料功能。

一种皮带打滑的检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：控制系统通过分别安装在从滚筒和动力滚筒上的编码器直接采集可以反映滚筒 运行情况的转速Va和Vb，测定从滚筒的半径为ra，测定动力滚筒的半径为rb，则可由控制 系统分别计算出从滚筒和动力滚筒的理论线速度分别为2πraVa和2πrbVb；

步骤2：在皮带未发生打滑的情况下，不管Va和Vb如何变化，其从滚筒和动力滚筒线 速度的比值是恒定的，计算2πraVa和2πrbVb的比值P0＝2πraVa/2πrbVb＝raVa/rbVb，作为标准比值；

步骤3：在皮带生产运行过程中，控制系统实时计算2πraVa和2πrbVb的实际比值P1＝raVa1/rbVb1，将P1和P0作为对比，若绝对值

超过设定范围0.02(可根据实际工况进 行调整)以上，则可判断皮带发生了打滑；

步骤4：皮带打滑后进行调整消除。

作为本发明的一种改进，所述步骤4具体如下：

以从滚筒编码器测定的皮带线速度为基准，通过和动力滚筒编码器测定的皮带线速度作 为比较，自动调整动力滚筒的输出转数：

步骤4-1：在

达到或超出预设值的情况下,控制系统即可自动判断动力滚筒的输 出线速度大于皮带的实际运行速度，在皮带动力滚筒侧发生了打滑；

步骤4-2：控制系统立即调整动力滚筒输出的转速，确保动力滚筒输出的线速度和从滚 桶的线速度速度一致，即确保P1的值尽快恢复到P0，具体做法就是确保实现P1＝P0，即

其中Va1和Vb1分别为从滚筒和动力滚筒的当前转速，可得：

即动力滚筒实时输出转速要调整为：

步骤4-3：若动力滚动速度调整后，

仍未降低到预设值以下，则判断为皮带与动 力滚筒的摩擦力降低，原因为皮带负载重或动力滚筒与皮带的机械结构出现问题，控制系统 将发出报警或停机信号，避免异常持续。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该技术方案以从滚筒转速作为运算基础，较 为精确地计算皮带的实际线速度；2)通过比较从滚筒和动力滚筒的转速比，可以自动检测和 判断皮带的打滑状态；3)通过动态调节动力滚筒速度，及时消除打滑现象；4)该方案设计 了一种动态调节动力滚筒速度的方法,保证皮带速度可控；5)通过消除打滑现象避免皮带积 料的发生；6)设计一种控制皮带停机时间的方法，减少皮带的开机空转时间，避免积料的发 生。

附图说明

图1滚筒测速器安装结构图(主视图和侧视图)；

图2皮带防滑装置结构图；

图3物料转运系统示意图；

其中1-皮带；2-动力滚筒；3-从滚筒；4-从滚筒测速器；5-动力滚筒测速器；6-动力滚筒调 速装置，7-柔性联轴器，8-编码器信号电缆，9-编码器固定支架。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种皮带打滑检测装置，所述检测装置包括从滚筒测速器4、动力 滚筒测速器5、动力滚筒调速装置6和控制系统，从滚筒测速器4通过柔性联轴器直接安装 在从滚筒的运行中心轴上，机械安装结构如图1所示，编码器通过信号电缆将测得的从滚筒 转速Va发给控制系统，动力滚筒测速器5通过联轴器直接安装在动力滚筒的运行中心轴上， 将测得的动力滚筒转速Vb发给控制系统；在皮带运行正常的情况下(可在皮带轻载无料的情 况下由人工确认未发生打滑现象)，Va和Vb的比值一定是恒定的，在皮带发生打滑的情况下， Va和Vb的比值必将发生变化，因此控制系统可以将Va和Vb的比值变化作为判断打滑依据， 并通过控制算法来调节动力滚筒调速装置6的输出速度消除打滑情况的发生。调节动力滚筒 调速装置6接受来自控制系统的调速信号，通过减速机电机等传动装置驱动动力滚筒进行启 动、停止和速度调整，最终实现皮带的防打滑和防积料功能。

实施例2：参见图1，一种皮带打滑的检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：控制系统通过分别安装在从滚筒和动力滚筒上的编码器直接采集可以反映滚筒 运行情况的转速Va和Vb，测定从滚筒的半径为ra，测定动力滚筒的半径为rb，则可由控制 系统分别计算出从滚筒和动力滚筒的理论线速度分别为2πraVa和2πrbVb；

步骤2：在皮带未发生打滑的情况下，不管Va和Vb如何变化，其从滚筒和动力滚筒线 速度的比值是恒定的，计算2πraVa和2πrbVb的比值P0＝2πraVa/2πrbVb＝raVa/rbVb，作为标准比值；

步骤3：在皮带生产运行过程中，控制系统实时计算2πraVa和2πrbVb的实际比值P1＝raVa1/rbVb1，将P1和P0作为对比，若绝对值

超过设定范围0.02(可根据实际工况进 行调整)以上，则可判断皮带发生了打滑；

步骤4：皮带打滑后进行消除。

作为本发明的一种改进，所述步骤4具体如下：

以从滚筒编码器测定的皮带线速度为基准，通过和动力滚筒编码器测定的皮带线速度作 为比较，自动调整动力滚筒的输出转数：

步骤4-1：在

达到或超出预设值的情况下,控制系统即可自动判断动力滚筒的输 出线速度大于皮带的实际运行速度，在皮带动力滚筒侧发生了打滑；

步骤4-2：控制系统立即调整动力滚筒输出的转速，确保动力滚筒输出的线速度和从滚 桶的线速度速度一致，即确保P1的值尽快恢复到P0，具体做法就是确保实现P1＝P0，即

其中Va1和Vb1分别为从滚筒和动力滚筒的当前转速，可得：

即动力滚筒实时输出转速要调整为：

步骤4-3：若动力滚动速度调整后，

仍未降低到预设值以下，则判断为皮带与动 力滚筒的摩擦力降低，原因为皮带负载重或动力滚筒与皮带的机械结构出现问题，控制系统 将发出报警或停机信号，避免异常持续。

为避免皮带因顺停时间错误或打滑产生积料，在一个完整的物料转运系统中(包含储料 仓)，需要运送物料时，先要将距离储料仓最远端的皮带打开，在确认最远端的皮带打开后， 才能连锁打开次远端的皮带……，以此类推，直至物料从储料仓料斗中出来，物料流转示意 图见图3所示。本技术在实现皮带运行速度可测和可控的前提下，以所有皮带的从滚筒运转 线速度测算皮带的运料时间，通过对皮带上物料位置的精确测算，确认每条皮带的停机时间， 避免皮带因顺停时间错误或打滑产生积料以及减少电能的浪费。假设第一条皮带长度L1，从 滚筒半径r1，运行速度Va1；假设第二条皮带长度L2，从滚筒半径r2，运行速度Va2……， 则当整套转运系统停机时，控制系统从料斗闸门关闭时算起，计算第一条皮带清空完其上的 物料所用的时间

第二条皮带清空完其上的物料所用的时间

……最后一条皮带清空完其上的物料所用的时间

因此在皮带系统停止时，控制系统关闭进料阀门后，只要保证第 一条皮带再运行t1时间、第二条皮带再运行t2时间、第n条皮带运行tn时间即可将物料完 全移出该物料转运系统。在某条皮带打滑出现可能的积料情况时，控制系统除了可以控制料 斗的落料速度，减少皮带的负荷，还以该皮带从滚筒的转速Va为基准，除了将该皮带动力滚 筒输出速度快速调速使得P1＝P0，及时消除打滑故障，还确保控制系统能跟踪好整个皮带系 统上物料的实际位置，调整下游皮带的持续运行时间，达到消除积料的目的。

工作原理过程：参照图1和图2，制造滚筒测速器，分别安装于每条皮带的动力滚筒和 从滚筒上，组装和调试皮带防滑装置，在本实施例中，从滚筒测速器采用增量式旋转编码器 测得皮带从滚筒的转速Va，增量式旋转编码器安装在从滚筒的运行中心轴上，动力滚筒测速 器采用增量式旋转编码器测得皮带动力滚筒的转速Vb，动力滚筒测速器安装在动力滚筒的运 行中心轴上，动力滚筒调速装置采用变频驱动的方式驱动皮带动力滚筒，控制系统采集从滚 筒的转速Va和动力滚筒的转速Vb，向动力滚筒驱动变频器发送速度调节信号。测定从滚筒 的半径为ra，测定动力滚筒的半径为rb，则可在控制系统中分别计算出从滚筒和动力滚筒的 实际线速度为2πraVa和2πrbVb。在皮带未发生打滑的情况下，控制系统计算2πraVa和2 πrbVb的比值P0，作为标准比值。在皮带生产运行过程中，控制系统实时计算2πraVa和2 πrbVb的比值P1，将P1和P0作为对比，若超过设定范围则判断皮带发生了打滑，在本例中， 若

大于0.02，则可认为皮带发生了明显的打滑现象，将产生打滑报警。

为消除打滑现象，控制系统将立即调整动力滚筒输出速度，确保其输出的速 度和从滚桶的速度一致，达到消除打滑的目的，即确保P1的值尽快恢复到P0， 具体做法就是动态调整动力滚筒的运行速度，确保尽快实现P1＝P0，即

其中Va1和Vb1分别为从滚筒和动力滚筒的当前 转速，通过约分计算，可得：

即：

由 于Vb和Va的值为皮带未打滑时的采样值，而且比值都是恒定的，而Va1的值 是实时采样从滚筒的速度值，因此Vb1的值也会动态跟随Va1进行变化，实现 P1的值尽快恢复到P0。

通过快速消除打滑现象，确保了皮带上的物料不会出现积滞。在皮带需要顺停时，为避 免皮带停机过程中长时间空转运行和皮带因顺停时间错误产生积料(见图3所示)，需要用一 种顺停皮带的控制方法来消除皮带积料。本技术在皮带运行速度可测和可控的前提下，以所 有皮带的从滚筒速度测算皮带的运料时间，通过对物料位置的精确测算，确认每条皮带的停 机时间，避免皮带因顺停时间错误或打滑产生积料。在本例中，设计了一套包含一个储料仓 和3条转运皮带的物料转运系统，设第一条皮带长度L1，从滚筒半径r1，运行速度Va1；第 二条皮带长度L2，从滚筒半径r2，运行速度Va2，第三条皮带长度L3，从滚筒半径r3，运 行速度Va3，则当整套转运系统需要停机时，控制系统计算从料斗闸门关闭时算起，第一条 皮带清空完其上的物料所用的时间

第二条皮带清空完其上的物料所用 的时间

第三条皮带清空完其上的物料所用的时间

因此在皮带系统顺停过程中，控制系统关闭进料阀门后，只要保 证第一条皮带再运行t1时间、第二条皮带再运行t2时间、第3条皮带运行t3时间即可将物 料完全移出皮带，避免物料积滞在皮带上造成后继启动困难情况的发生。若某一条皮带发生 打滑，导致皮带积料隐患的发生，则会产生打滑报警，可由控制系统调节给料阀门的开度来 控制料流并调节该条皮带动力滚筒的输出速度，减轻皮带运行负荷，消除皮带上的积料，同 时由于控制系统依靠从滚筒的转速计算出了该皮带的实际线速度，在进行顺序停机的过程中， 可以实时的估算为将皮带物料清空所需要的时间，只有皮带运行的实际时间大于计算的时间 后才允许停机，避免有物料积滞在该皮带上。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上 所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (3)

1.一种皮带打滑检测装置，其特征在于，所述检测装置包括从滚筒测速器、动力滚筒测速器、动力滚筒调速装置和控制系统，从滚筒测速器通过柔性联轴器直接安装在从滚筒的运行中心轴上，编码器通过信号电缆将测得的从滚筒转速Va发给控制系统，动力滚筒测速器通过联轴器直接安装在动力滚筒的运行中心轴上，将测得的动力滚筒转速Vb发给控制系统。

2.采用权利要求1中检测装置进行皮带打滑的检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：控制系统通过分别安装在从滚筒和动力滚筒上的编码器直接采集可以反映滚筒运行情况的转速Va和Vb，测定从滚筒的半径为ra，测定动力滚筒的半径为rb，则可由控制系统分别计算出从滚筒和动力滚筒的理论线速度分别为2πraVa和2πrbVb；

步骤2：在皮带未发生打滑的情况下，不管Va和Vb如何变化，其从滚筒和动力滚筒线速度的比值是恒定的，计算2πraVa和2πrbVb的比值P0＝2πraVa/2πrbVb＝raVa/rbVb，作为标准比值；

步骤3：在皮带生产运行过程中，控制系统实时计算2πraVa和2πrbVb的实际比值P1＝raVa1/rbVb1，将P1和P0作为对比，若绝对值

超过设定范围0.02以上，则可判断皮带发生了打滑；

步骤4：皮带打滑后进行消除。

3.根据权利要求2所述的一种皮带打滑的检测方法，其特征在于，所述步骤4具体如下：

步骤4-1：在

达到或超出预设值的情况下,控制系统即可自动判断动力滚筒的输出线速度大于皮带的实际运行速度，在皮带动力滚筒侧发生了打滑；

步骤4-2：控制系统立即调整动力滚筒输出的转速，确保动力滚筒输出的线速度和从滚桶的线速度速度一致，即确保P1的值尽快恢复到P0，具体做法就是确保实现P1＝P0，即

其中Va1和Vb1分别为从滚筒和动力滚筒的当前转速，可得：

即动力滚筒实时输出转速要调整为：

步骤4-3：若动力滚动速度调整后，

仍未降低到预设值以下，则判断为皮带与动力滚筒的摩擦力降低，原因为皮带负载重或动力滚筒与皮带的机械结构出现问题，控制系统将发出报警或停机信号，避免异常持续。

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