CN117228227B - 一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置及控制方法 - Google Patents
一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置及控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置及控制方法，属于重型刮板输送机安全保障与智能控制技术领域。解决了刮板输送机中很难第一时间发现掉链事故，且发现后无法自动修复的技术问题。其技术方案为：一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置，包括刮板输送机的主体，还包智能上链装置和括监测装置；智能上链装置设置于刮板输送机链环无载段的下方，监测装置包括激光测距传感器、信号调理箱、工控机和上位机，本发明的有益效果为：本发明通过监测装置可以第一时间发现脱链故障，并控制智能上链装置与机头电机的协同配合，以此短时间内完成无人智能上链工作。
Description
技术领域
本发明涉及重型刮板输送机安全保障与智能控制技术领域，尤其涉及一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置及控制方法。
背景技术
煤矿井下综采工作面需要采煤机、刮板输送机、液压支架配套使用，实现煤炭的开采、运输、支护，综采工作面三机一个出现故障整个工作面都将停止运行。重型刮板输送机通过链环与链轮的啮合运动传递电动机的动力，带动刮板进行循环运转实现物料输送。刮板链的运行稳定性和可靠性直接关系到物料的平稳输送和智能控制。一旦链环出现松动、断裂或偏移等问题，将会导致重型刮板输送机的运行故障，进一步导致整个综采面停产检修。
现有技术中，刮板输送机一旦发生掉链故障，很难第一时间发现，当发现掉链故障时，机头电机往往已经继续高速转运转一段距离，这样很容易造成链环高负荷的冲击力，从而引发断链事故导致结构破坏，导致整个刮板链环缠绕断裂；其次由于重型刮板输送机无载侧空间狭小，检修员很难进入中部槽以下安装，导致维修不便；同时重载刮板输送机工作时速度较快，发生故障时人一旦靠近，存在很大的安全隐患。
因此，亟需一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置及控制方法来解决以上技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置及控制方法，能够对刮板输送机链环脱链故障进行监测和自动修复，实现刮板输送机脱链故障的快速与无人智能化处理。
本发明的整体思想为：通过激光测距传感器监测重型刮板输送机无载段的悬垂量，来判断是否发生脱链故障，并将脱链信号传输给控制设备，控制机头电机停止高速运转，并使智能上链装置将与机头电机协同工作，从而实现链环与链轮的再次啮合。
为了实现上述发明目的，本发明采用技术方案具体为：一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置，包括智能上链装置和监测装置；所述智能上链装置设置于刮板输送机链环无载段的下方，包括伺服电机和与主体固定连接的两个支撑梁，两个所述支撑梁之间转动设有传动轴，所述伺服电机输出轴通过直角减速器与传动轴的其中一端连接，所述传动轴外侧壁固定设置有托盘手柄，所述托盘手柄远离传动轴一端设置有托盘；所述监测装置包括激光测距传感器、信号调理箱、工控机和上位机，所述激光测距传感器输出端、信号调理箱的输入端、工控机接收端、上位机控制接口、机头电机的驱动端、伺服电机驱动端依次连接，构成信号监测与控制电路，用于对链轮与链环啮合点至链轮中部槽的底板之间距离的监测以及对机头电机、伺服电机的控制。
进一步地，所述激光测距传感器设置于链轮中部槽底部。
进一步地，所述托盘手柄设置两个，所述托盘与链环上下相对设置，这样的设置，方便上链装置工作中，通过托盘将链环向上托起，并使刮板输送机重新恢复正常运转。
进一步地，所述传动轴与支撑梁之间安装有深沟球轴承。
进一步地，所述支撑梁与主体之间设置有安装板，所述安装板上设置多个安装孔，安装板焊接在支撑梁上，通过在安装板上设置安装孔，方便上链装置的整体安装。
本发明还提供一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤一：在工控机内设定链轮与链环啮合点至链轮中部槽的底板之间的垂直距离为安全阀值X；
步骤二：激光测距传感器检测实际距离信号，信号调理箱将实际距离信号转化成电压信号后传给工控机，工控机判断刮板输送机链轮与链环啮合点至链轮中部槽底板之间的实际垂直距离hE是否大于设定的安全阈值X，具体判别方法如下：
a、如果hE＞X，工控机输出未超限信号；
b、如果hE＜X，工控机输出刮板输送机脱链故障发生判定信号；
步骤三：上位机收接收到刮板输送机脱链故障发生判定信号后，控制机头电机与智能上链装置协同工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、通过设置监测装置，可以对链轮与链环啮合点至中部槽底板之间的垂直距离进行实时监控，一旦出现刮板输送机脱链故障，监测装置能够第一时间发现并将拖链信号传送给工控机，工控机控制智能上链装置第一时间进行处理，这样就克服了刮板输送机在实际工作过程中出现拖链事故时无法第一时间发现的缺点，从而避免引发断链事故导致结构破坏的情况出现。
2、工控机接收到拖链故障信号后，控制机头电机停止高速运转并反转，然后再使智能上链装置中的托盘托起链环，同时使机头电机正转，从而实现链环与链轮的重新啮合，这样的设置，在监测装置第一时间发现拖链故障后，智能上链装置能够自动快速对拖链故障进行修复，大大提高了煤矿运输过程中的工作效率与安全性能。
3、将智能上链装置设置于刮板输送机链环无载段的下方，在发现拖链故障后，不再需要检修人员钻进狭小的中部槽内进行维护，这样有利于降低检修人员的工作强度和检修难度。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明中的整体结构示意图。
图2为本发明中部分检测装置的示意图。
图3为发明中智能上链装置的结构示意图。
图4为本发明的部分结构示意图。
图5为为本发明智能上链装置控制原理图。
图6为本发明刮板链啮合动力学原理图。
其中，附图标记为：1、智能上链装置；1.1、安装板；1.2、深沟球轴承；1.3、伺服电机；1.4、直角减速器；1.5、托盘；1.6、托盘手柄；1.7、传动轴；1.8、端盖；2、链轮；3、激光测距传感器；4、链轮中部槽；5、机头电机；6、三级减速器；7、上位机；8、工控机；9、信号调理箱；10、链环；11、支撑梁。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：
本发明提供一种重型刮板输送机智能监测与上链装置，主要包括监测装置和智能上链装置1两部分；
监测装置包括激光测距传感器3，用于测量刮板输送机链轮2与链环10啮合点至链轮中部槽4底板的垂直距离，同时激光测距传感器2与信号调理箱9相连接，将激光测距传感器2测得的距离信号转化为工控机8可识别的电压信号，最后通过TCP/IP协议将采集到的数据传输至上位机7传输给工控机8，进而工控机8控制机头电机11的转向和转速，防止进一步发生断链故障；当链环10完全脱离链轮2之后，信号再次通过上位机7传递给智能上链装置1，进行链环10重装工作。
作为优选：工控机7内安装有研华1块PCI-1716模拟量采集板卡、1块PCI-6208驱动板卡、网卡和xPC实时内核，信号调理箱9内安装有1块模拟量调理板卡，1块电流驱动调理板卡和多种输出电压的传感器供电模块，模拟量调理板卡将激光测距传感器输出的4～20mA电流信号，转化为A/D板卡PCI-1716可采的-10V～10V电压信号，PCI-6208驱动板卡将控制器计算出的数字信号转变为-10V～10V电压信号，并经过信号调理系统转变为电流信号控制机头电机11的转向转速和智能上链装置1进行工作，然后实现脱链故障的智能修复；工控机8中所有传感器采集到的数据都会通过TCP/IP协议传输到工控机中进行计算和存储，应力传感器数据直接由DH5960数据采集器经千兆以太网传输至上位机7，采用以上装置可以实现对刮板机相关数据的实时直接监测。
智能上链装置1设置于刮板输送机链环10无载段的下方，智能上链装置1包括伺服电机1.3和与主体固定连接的两个支撑梁11，两个支撑梁11之间转动设有传动轴1.7，伺服电机1.3输出轴通过直角减速器1.4与传动轴1.7的其中一端连接，传动轴1.7外侧壁固定设置有托盘手柄1.6，托盘手柄1.6远离传动轴1.7一端设置有托盘1.5；托盘手柄1.6设置两个，托盘1.5与链环10上下相对设置，这样方便智能上链装置1工作中，通过托盘1.5将链环10向上托起，并使刮板输送机重新恢复正常运转；传动轴1.7与支撑梁11之间安装有深沟球轴承1.2；支撑梁11与主体之间设置有安装板1.1，安装板1.1上设置多个安装孔，安装板焊接在支撑梁11上，通过在安装板1.1上设置安装孔，方便智能上链装置1的整体安装。
使用时，首先，在重型刮板输送机一个工作周期内，通过运动学和动力学理论建立刮板输送机链环10无载段与链轮2啮合处的悬垂量和脱链故障的关系；然后，通过激光测距传感器3测得链轮2与链环啮合点的悬垂量与脱链临界悬垂量进行对比；根据对比判断是否发生脱链故障，将脱链监测信号上传给工控机8，上位机7一旦接收到刮板输送机脱链故障发生判定信号，首先控制机头电机5停止高速运转并反转，然后再启动伺服电机1.3，伺服电机1.3输出轴通过直角减速器1.4带动传动轴1.7转动，传动轴1.7通过托盘手柄1.6带动托盘1.5向上运动，托盘1.5将链环10向上托起，同时使机头电机5正转，从而可以实现链环10与链轮2的重新啮合，所有动作由智能上链装置1与机头电机5的协同配合，以此短时间内完成无人智能上链工作。
为了更好地实现本发明的技术效果，本发明还提供了一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置的控制方法，具体实施过程为：
步骤一：根据刮板输送机正常运行情况下历史数据，在工控机8内设定链轮2与链环10啮合点至链轮中部槽4的底板之间的垂直距离为安全阀值X；
步骤二：激光测距传感器3检测实际距离信号，信号调理箱9将实际距离信号转化成电压信号后传给工控机8，工控机8判断刮板输送机链轮2与链环10啮合点至链轮中部槽4底板之间的实际垂直距离hE是否大于设定的安全阈值X，具体判别方法如下：
a、如果hE＞X，工控机8输出未超限信号；
b、如果hE＜X，工控机8输出刮板输送机脱链故障发生判定信号；
步骤三：上位机7一旦接收到刮板输送机脱链故障发生判定信号，即控制机头电机5与智能上链装置1协同工作，机头电机5停机反转，保证链环10自然下垂，进一步智能上链装置1托起链环10，机头电机5同时正转，实现链环10与链轮2的重新啮合，从而快速完成脱链故障的修复工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置，其特征在于，包括智能上链装置(1)和监测装置；
所述智能上链装置(1)设置于刮板输送机链环(10)无载段的下方，且包括伺服电机(1.3)和与主体固定连接的两个支撑梁(11)，两个所述支撑梁(11)之间转动设有传动轴(1.7)，所述伺服电机(1.3)输出轴通过直角减速器(1.4)与传动轴(1.7)的其中一端连接，所述传动轴(1.7)外侧壁固定设置有托盘手柄(1.6)，所述托盘手柄(1.6)远离传动轴(1.7)一端设置有托盘(1.5)；
所述监测装置包括激光测距传感器(3)、信号调理箱(9)、工控机(8)和上位机(7)，所述激光测距传感器(3)输出端、信号调理箱(9)的输入端、工控机(8)接收端、上位机(7)控制接口、机头电机(5)的驱动端、伺服电机(1.3)驱动端依次连接，构成信号监测与控制电路，用于对链轮(2)与链环(10)啮合点至链轮中部槽(4)的底板之间距离的监测以及对机头电机(5)、伺服电机(1.3)的控制。
2.根据权利要求1所述的一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置，其特征在于，所述激光测距传感器(3)设置于链轮中部槽(4)底部。
3.根据权利要求1所述的一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置，其特征在于，所述托盘手柄(1.6)设置两个，所述托盘(1.5)与链环(10)上下相对设置。
4.根据权利要求1所述的一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置，其特征在于，所述传动轴(1.7)与支撑梁(11)之间安装有深沟球轴承(1.2)。
5.根据权利要求1所述的一种重型矿用刮板输送机智能监测与上链装置，其特征在于，所述支撑梁(11)与主体之间设置有安装板(1.1)，所述安装板(1.1)上设置多个安装孔。
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