CN113911671A - 基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置和监控方法 - Google Patents

基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置和监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置和监控方法，所述监控装置包括连接在带式输送机中间架上的基座，设置在基座上的监测组件。所述监测组件包括多个并排设置在托盘上的光纤形变传感器、覆盖在光纤形变传感器上的保护外套、光栅解调仪和控制器，所述光纤形变传感器与光栅解调仪光纤连接，所述光栅解调仪的输出端与控制器的输入端通过通讯介质连接。在本发明中由于利用光纤作为传输介质，采用本发明的监控方法，实现长距离带式输送机胶带纵向撕裂的监测及定位、长距离信号的传输和控制，解决了传统监测纵向撕裂装置存在的电磁干扰、信号不稳定、抗干扰性弱、可靠性不足的问题。

Description

基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置和监控方法
技术领域
本发明涉及带式输送机胶带防撕裂监测保护领域，尤其是一种基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置及监控方法。
背景技术
带式输送机因其输送能力强、输送距离长、可连续工作、稳定性高等优点在煤矿、冶金、港口、水泥等生产系统中被广泛应用。输送带是整条带式输送机的重要、关键组成部分，投资占比较大；一旦出现纵向撕裂，则会造成极其重大的直接和间接损失，甚至会出现重大安全事故；并且，发生纵向撕裂，修复难度大、修复周期长，严重影响用户的正常生产。带式输送机输送带的撕裂的检测问题一直是让用户头疼的难题，其中，发生横向撕裂时通常是整条胶带横向断开，相对容易检测；发生纵向撕裂时，通常整条胶带并未发生整体断裂，监测困难；现有技术中光检测、超声波监测和视觉监测等方法，用在复杂环境、干扰因素多、粉尘污染严重、光线不足的情况下，监测精确度和灵敏性大大降低，稳定性也欠佳。现有的仪器针对胶带纵向撕裂并未完全撕开的情况，无法精准监测判断。
针对胶带纵向撕裂问题，常用的处理方法是：安装防纵撕装置进行实时监测。现有防纵撕装置一般是采用压敏电阻或者红外线阻断原理，存在检测精度低、检测信号传输易受电磁干扰等检测问题，尤其是长距离传输时，由于电信号衰减、受干扰比较严重。
发明内容
为解决上述技术问题，在本发明的一方面提供一种基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置，包括连接在带式输送机机架上的基座，设置在基座上的监测组件。所述监测组件包括光纤形变传感器，在本发明中由于利用光纤作为传输介质，实现长距离带式输送机胶带纵向撕裂的监测及定位、长距离信号的传输和控制，解决了传统纵撕裂装置存在的电磁干扰、信号不稳定、抗干扰能力弱、可靠性不足的问题。
进一步地，基座包括边框和连接在边框上的托盘，所述托盘底部两端分别设置有带孔的固定板，所述固定板连接在带式输送机的机架上。
进一步地，监测组件包括多根并排设置在托盘上的光纤形变传感器、覆盖在光纤形变传感器上的保护外套、光栅解调仪和控制器，所述光纤形变传感器与光栅解调仪通过光缆连接，所述光栅解调仪的输出端与控制器的输入端通过通讯介质连接，所述光纤传感器垂直于输送带运行方向布设。
进一步地，所述光纤传感器平行于输送带运行方向布设。
进一步地，所述多根光纤传感器的分布规律为所有光纤传感器等距离分布在托盘上。
进一步地，所述光纤传感器的分布规律设置为从中间到两边逐渐稀疏，即中间密集两边稀疏。
进一步地，光纤传感器受到外力触发，执行将光纤中光的波长变化数据传输给光栅解调仪的功能，所述光栅解调仪执行把分析结果反馈给控制器的功能，所述控制器收到光栅解调仪的反馈，具有根据预设程序发出指令控制带式输送机传动机构停车待检的功能。
进一步地，所述监控装置设置在带式输送机机尾的上输送带和下输送带之间，设置在落料点一端的两托辊组之间的输送带垂度最大处，有利于准确监测到输送带的纵向撕裂情况。
在本发明中，保护外套为具有弹性的橡胶外套，所述保护外套上部一端设置有用于固定光纤传感器的光缆的压片。
在本发明的另一个方面，还提供了一种基于光纤形变的输送带撕裂监控方法，其步骤是：物料经输送带撕裂处跌落至前述输送带纵向撕裂监控装置上，碰触到光纤形变传感器上的保护外套，保护外套受到挤压，进一步挤压位于保护外套下方的光纤形变传感器，光纤形变传感器发生形变导致波长变化，光纤形变传感器会将光纤中的光的波长变化经过光纤传输到光栅解调仪，光栅解调仪将分析结果传给控制器，进而控制器根据预设程序发出指令，控制带式输送机的传动机构停车待检。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明中使用光纤作为传输介质，根据光纤中光的波长进行检测，不需要提供电源，更安全可靠，完全避免了电磁干扰问题，解决了使用电信号通信的干扰、信号不稳定的问题。
2、本发明使用了弹性橡胶材料为保护外套的材料，既有利于物料滑落至保护外套上时保护外套发生形变激发触动光纤形变传感器，又有利于物料滑落时候对传感器的保护，延长传感器的使用寿命。
3、本发明中托盘设计有利于传感器的安置并有效固定在带式输送机上，当输送机运行时不容易震动损坏传感器。
4、本发明中使用的方法，通过光纤中光的波长判断是否发生纵向撕裂，有效避免了传统监控装置容易误动作或者动作失效的问题，使用寿命长、抗震能力强、检测准确。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
图1本发明截面示意图。
图2本发明的第一实施例光纤形变传感器分布示意图。
图3本发明的第二实施例光纤形变传感器分布示意图。
图4本发明的安装位置示意图。
图5本发明的控制流程图。
标号说明： 11-边框、12-托盘、13-固定板、21-光纤形变传感器、22-保护外套、23-光栅解调仪、24-控制器、3压片、4上输送带、5下输送带、6钢丝绳。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步详细的说明。本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的部件以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它部件的情形。
在本文的描述中，使用了“上”、“下”、“前”、“后”等方位术语中，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对位置的描述和澄清，其对应的具体定向可以根据带式输送机的方位的变化而相应地发生变化。
如图1和图2所示，一种基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置，包括连接在带式输送机机架上的基座，设置在基座上的监测组件。所述监测组件包括光纤形变传器21，在本实施例中由于利用光纤作为传输介质，实现长距离带式输送机胶带纵向撕裂的监测及定位、长距离信号的传输和控制，解决了传统纵撕裂装置存在的电磁干扰、信号不稳定、抗干扰能力弱、可靠性不足的问题。
如图4所示，本发明的基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置设置在带式输送机机尾的上输送带4和下输送带5之间，距离落料点附近，在本实施中设置为距离落料点3~5米处。其技术目的在于：落料点处受到的物料跌落冲击力最大也最频繁，当出现输送带破裂时，在距离落料点附近，3~5米这个位置最容易承接到落下来的物料，可以及时感应报警停机，避免胶带撕裂的长度过长。
在本实施例中，基座包括边框11和连接在边框11上的托盘12，托盘12底部两端分别设置有带孔的固定板13，固定板13连接在带式输送机的机架上，钢丝绳6穿过托盘12底部两端的固定板13上的孔，将托盘12两端固定在带式输送机的中间机架上，所述托盘12的长度设置为大于等于输送带4的宽度。其技术目的在于：有利于传感器的安置并有效固定在带式输送机上，提供一定的缓冲，当输送机运动时不容易震动损坏传感器。
在本实施例中，监测组件包括多个并排设置在托盘上的光纤形变传感器21、覆盖在光纤形变传感器上的保护外套22、光栅解调仪23和控制器24，所述光纤形变传感器21与光栅解调仪22光纤连接，所述光栅解调仪22的输出端与控制器23的输入端电连接。其技术目的在于：由于托盘12的长度设置等于输送带4的宽度，并且在托盘12设置多个并排放置的光纤形变传感器21，因此传感器分布的范围等于输送带的宽度范围，当物料从输送带的撕裂处跌落时，光纤形变传感器21能够完全感应到变化，发出信号，将光纤的波长变化数据传输给光栅解调仪23，光栅解调仪23把分析结果反馈给控制器24的，控制器24收到光栅解调仪23的反馈，根据预设程序发出指令控制带式输送机传动机构停车待检。
图2是本发明的第一实施例之一，在本实施例中，光纤传感器平行于输送带运行方向布设，且光纤传感器密度分布不等距，以120cm宽度的带式输送机为例，设置托盘12的长度为130cm，并排设计有30个光纤传感器器21，其中光纤传感器21的分布密度从托盘21中间到两侧逐渐减小。分布规律如图2所示。其技术目的是：在日常使用中，输送带磨损程度从中间到两边逐渐递减，发生撕裂的概率也是从中间到两端逐渐递减，采取光纤传感器21的分布密度从托盘12中间到两侧逐渐减小有利于更精准的捕捉到物料从输送带撕裂出跌落的信号，也有利于减少光纤传感器的使用，节约成本。
在本实施例中，保护外套22为具有弹性的橡胶外套，既有利于物料跌落至保护外套22上时保护外套22发生形变激发触动光纤形变传感器21，又有利于物料跌落时候对传感器21的保护，延长传感器的使用寿命；保护外套22上部一端设置有用于固定光纤传感器的光纤光缆的压片3，有利于压片3通过螺栓将光纤传感器的光纤光缆固定在托盘上，起到固定的作用。
本发明的第一实施例之二，在本实施例中与第一实施例的区别在于，多根光纤传感器等距离的设置在托盘12上。也可以根据现场的工况情况设置光纤传感器的分布。
图3是本发明的第二实施例之一，在本实施例中的光纤形变传感器分布示意图。光纤传感器垂直于输送带运行方向布设，光纤传感器在托盘上等距分布，即光纤传感器21的均匀分布在密度从托盘21上。分布规律如图3所示。其技术目的是：在日常使用中，采用光纤传感器垂直输送带运行方向的分布，每根传感器的长度等于输送带的宽度，有利于使用较少的传感器监测输送带的撕裂情况。
本发明的第二实施例之二，与本发明的第二实施例之一的区别在于，所述光纤传感器的分布规律设置为从中间到两边逐渐稀疏，即中间密集两边稀疏。也可以将根据现场工况情况设置传感器的分布。
在上述实施例中，所述监控装置设置在带式输送机机尾的上输送带和下输送带之间，设置在落料点一端的两托辊组之间的输送带垂度最大处，有利于准确监测到输送带的纵向撕裂情况。为支撑带式输送机的运行，在带式输送机上设置有若干组托辊组，相邻两组托辊组之间的输送带在重力作用下会产生一定的垂度，在水平位置时，输送带垂度最大处在两托辊组中间位置；在非水平位置时，带式输送机具有倾角的情况下，相邻两组托辊组之间的输送带在重力作用下产生的垂度，此时输送带的垂度最大处就会向较低的一个托辊组处偏移，因此设置该监控装置两托辊组之间的输送带垂度最大处，最大垂度处受到的物料压力最大，有利于准确监测到输送带的纵向撕裂情况。
在本发明的另一个方面，还提供了一种基于光纤形变的输送带撕裂监控方法，其步骤是：物料经输送带撕裂处跌落至上述中的监控装置上，或因撕带形变较大,碰触到光纤形变传感器21上的保护外套22，保护外套22受到挤压进一步挤压位于保护外套22下方的光纤形变传感器21，光纤形变传感器21发生形变，光纤形变传感器21会将光纤中光的波长变化经过光纤传输到光栅解调仪23，光栅解调仪23将分析结果传给控制器24，进而控制器24根据预设程序发出指令，控制带式输送机的传动机构停车待检。通过光纤中光的波长变化判断是否发生纵向撕裂，有效避免了传统监控装置干扰严重，容易误动作或者动作失效的问题，使用寿命长、抗震能力强、检测准确。
本发明的工作原理如图5所述示：物料经输送带撕裂处跌落至光纤形变传感器上的保护外套22上，保护外套22受到挤压进一步挤压位于保护外套22下方的光纤形变传感器21，光纤形变传感器21发生形变，光纤形变传感器21会将光纤中光的波长变化经过光纤传输到光栅解调仪23，光栅解调仪23将分析结果传给控制器24，进而控制器24根据预设程序发出指令，控制带式输送机的传动机构停车待检。本发明中使用光纤作为传输介质，根据光纤中光波长进行检测，不需要提供电源，更安全可靠，完全避免了电磁干扰问题，解决了使用电信号通信的干扰、信号不稳定的问题。通过光纤中光的波长变化判断是否发生纵向撕裂，有效避免了传统监控装置容易误动作或者动作失效的问题，使用寿命长、抗震能力强、检测准确。
上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置，其特征在于：包括连接在带式输送机机架上的基座，设置在基座上的监测组件。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置，其特征在于：所述基座包括边框和连接在边框上的托盘，所述托盘底部两端分别设置有带孔的固定板，所述固定板连接在带式输送机的机架上。
3.根据权利要求2所述的一种基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置，其特征在于：所述监测组件包括多根设置在托盘上的光纤形变传感器、覆盖在光纤形变传感器上的保护外套、光栅解调仪和控制器，所述光纤形变传感器与光栅解调仪通过光缆连接，所述光栅解调仪的输出端与控制器的输入端通过通讯介质连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置，其特征在于：所述光纤传感器垂直于输送带运行方向布设；或，所述光纤传感器平行于输送带运行方向布设。
5.根据权利要求4所述的一种基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置，其特征在于：所述多根光纤传感器的分布规律为所有光纤传感器等距离分布在托盘上。
6.根据权利要求4所述的一种基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置，其特征在于：所
述光纤传感器的分布规律设置为从中间到两边逐渐稀疏，即中间密集两边稀疏。
7.根据权利要求1~6中任一项权利要求所述的一种基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置，其特征在于：所述光纤传感器受到外力触发，执行将光纤中光的波长变化数据传输给光栅解调仪的功能，所述光栅解调仪执行把分析结果反馈给控制器的功能，所述控制器收到光栅解调仪的反馈，具有根据预设程序发出指令控制带式输送机传动机构停车待检的功能。
8.根据权利要求7所述的一种基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置，其特征在于：所述监控装置设置在带式输送机机尾的上输送带和下输送带之间，设置在落料点一端的两托辊组之间的输送带垂度最大处，有利于准确监测到输送带的纵向撕裂情况。
9.根据权利要求8所述的一种基于光纤形变的输送带纵向撕裂监控装置，其特征在于：所述保护外套为具有弹性的橡胶外套，所述保护外套上部一端设置有用于固定光纤传感器的光缆的压片。
10.一种基于光纤形变的输送带撕裂监控方法，其特征在于：其步骤是：物料经输送带撕裂处跌落至如权利要求1~9中任一项所述输送带纵向撕裂监控装置上，碰触到光纤形变传感器上的保护外套，保护外套受到挤压，进一步挤压位于保护外套下方的光纤形变传感器，光纤形变传感器发生形变导致波长变化，光纤形变传感器会将光纤中的光的波长变化经过光纤传输到光栅解调仪，光栅解调仪将分析结果传给控制器，进而控制器根据预设程序发出指令，控制带式输送机的传动机构停车待检。
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