CN1192958C - 输送带故障实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输送带故障实时监测装置，包括输送带，输送带表层中埋入有一个或若干个金属导线构成的闭合回路，设有使金属导线闭合回路中交链一个交变磁通的磁场发生器，设有探测由金属导线闭合回路中的感应电流产生交变磁场的磁场检测仪。本发明可实现纵向撕裂、横向断裂、堵煤或打滑引起的输送带转速下降等的多重报警保护；能做到在输送带撕裂或断裂前报警，有效保护输送带，延长输送带的使用寿命，降低由于撕裂或断裂造成的损失。本发明还具有结构简单、造价较低的优点。

Description

输送带故障实时监测装置

技术领域

本发明涉及一种输送带故障实时监测装置。

背景技术

在散料输送带输送技术领域中，需要解决输送带运行过程中出现的撕裂、断裂、打滑、堵转等故障监控和报警问题。

在现有的输送带撕裂防护措施方面，除了在初始装料处装上电磁除铁器、设计使大块物料能畅通的导料槽外，更多地使用的是纵向撕裂检测系统，即在撕裂可能性大的地方，安装撕裂保护传感器，并与主控制系统连接，当输送带发生撕裂时及时报警，使输送机停运，以减少输送带的撕裂长度。

目前在输送带防撕裂产品方面，主要有以下几种：

1)棒形防撕裂装置：主要是利用一根弯曲成与槽型输送带轮廓相似的棒或管子，将其安装在每组缓冲托辊之间，并紧贴输送带下面。若某物体刺穿输送带，使得该棒或管子偏斜，触发连接在杆上的限位开关或压力传感器，指令输送机停机。

2)弦线式装置：主要利用细钢丝或尼龙线，将其安装在缓冲托辊之间，与槽形输送带下表面贴合，线的一端装一个弹簧限位开关。若某物体刺穿输送带，使得该线断裂或拉力增大，启动开关，指令输送机停机。

3)条形板压力开关：主要利用数块条形板，将其安装在一起构成槽形输送带的外廓形式，安装在输送带的下表面缓冲托辊之间，任何刺穿输送带的物体都会使正对着该物体的条形板动作，触发开关，指令输送机停机。

4)物料泄漏检测：当输送带被撕裂时，输送的物料通过裂口泄漏出。监测器利用输送带撕裂后泄漏出来的物料，触发保护开关指令输送机停车。

5)超声波检测：利用超声波转换原理，在输送带容易发生纵向撕裂的位置装设传送超声波的波导管。一旦输送带发生纵向撕裂，波导管因弯曲而损坏，送波和受波成为不同状态，即发出纵向撕裂的信号，指令输送机停车。

6)压力传感形：利用两个压力传感器，分别安装在料斗壁活动门上及输送带网架下方，遇到大块异物或长条铁钎刺穿输送带时报警，指令输送机停机。

上述纵向撕裂报警技术存在的主要缺陷是：只有在输送带撕裂后才能工作，对于由于堆积堵塞或其它逐渐磨损输送带的情况，无法有效的进行预警，只有在输送带磨穿后才有所反应，因此不能有效降低事故损失。

在输送带横向断裂监测装置方面，主要有下列技术：

1)基于图像处理的方法：采用X射线投影成像方法进行无损探测，X射线束穿透运行中的输送带，由输送带另一侧的一维X射线光伏探测器接收，形成图像像素电信号，经放大、采集、转换后传输到微机系统，输送带运转一圈，就可实时、连续地观察到带内全部钢丝绳的动态图像，监视钢丝绳的全部状况。(《煤炭科学技术》第28卷第3期，2000年3月，P31-32；《煤矿自动化》1997年第3期，P40-42)

2)预埋磁块的方法：在输送带接头两端预埋磁块，通过霍尔传感器采集信号，用单片机进行实时处理，实现输送带接头伸长量的在线检测，以判断输送带接头是否断裂。(《煤炭科学技术》第28卷第12期，2000年12月，P14-15)

3)钢芯破损检测法：利用X光射线源产生的射线，穿过运行着的强力皮带后，照射到X光射线接收板的一维光电二极管阵列上，把强力皮带内钢芯映射图象转换为电流信号；再经过放大、滤波、采集等处理手段，计算皮带强度和接头伸长。(《煤矿自动化》1998年第4期，P49-51)

上述横向断裂报警技术存在的主要缺陷是：技术复杂，成本较高。

发明内容

本发明就是针对上述问题提供一种输送带故障实时监测装置，该装置不仅能在输送带撕裂或断裂之前报警，而且结构简单、造价较低。

本发明提供的技术方案是：一种输送带故障实时监测装置，包括输送带，输送带表层中埋入有一个或若干个金属导线构成的闭合回路，设有使金属导线闭合回路中交链一个交变磁通的磁场发生器，设有探测由金属导线闭合回路中的感应电流产生交变磁场的磁场检测仪。

上述磁场发生器由方波发生器、分频电路、整形电路、功率放大电路组成，方波发生器的输出端与分频电路的输入端连接，分频电路的输出端与整形电路的输入端连接，整形电路的输出端与功率放大电路的输入端连接，功率放大电路的输出端与螺旋管的输入端连接。

上述磁场检测仪包括信号采集部分、信号处理部分和信号显示部分，信号采集部分的输出与信号处理部分的输入联接、信号处理部分的输出与信号显示部分的输入联接，信号采集部分采用测量探头，信号处理部分由串联谐振电路、放大电路、采样及A/D转换电路、单片机组成，串联谐振电路的输出与放大电路的输入联接、放大电路的输出与采样及A/D转换电路的输入联接、采样及A/D转换电路的输出与单片机的输入联接，信号显示部分为LED显示电路，测量探头采集到的磁场信号经串联谐振电路滤波、放大电路放大后，再经过采样及A/D转换后送入单片机处理、储存，LED显示电路显示现实测量结果和查询数据。

上述测量探头为空间三维正交的感应线圈。

本发明还设有控制上述单片机的中断控制电路；中断控制电路的输出与磁场检测仪的单片机的输入相联。

本发明由于采用上述结构，输送带在运行过程中，磁场发生器产生一个一定频率的交变磁场激励源，使金属导线闭合回路中交链一个交变的磁通，从而感应出电动势，并产生感应电流；另一方面，利用磁场检测仪，探测由金属导线闭合回路中的感应电流产生的交变磁场。输送带运行过程中，在输送带表层没有被割伤，金属导线闭合回路没有被割断的情况下，磁场检测仪发出“正常”的工作信号；，当输送带表层被割伤，金属导线闭合回路被割断时，磁场检测仪发出报警信号；当输送带由于打滑、堵转而引起带速下降时，磁场检测仪可以探测到磁场信号的变化，并发出报警信号。因而本发明可实现纵向撕裂、横向断裂、堵煤或打滑引起的输送带转速下降等的多重报警保护；能做到在输送带撕裂或断裂前报警，有效保护输送带，延长输送带的使用寿命，降低由于撕裂或断裂造成的损失。本发明还具有结构简单、造价较低的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明磁场发生器的电路结构框图；

图3为本发明磁场检测仪的电路结构框图。

具体实施方式

参见图1，本发明包括输送带1，输送带1表层中埋入有一个或若干个金属导线构成的闭合回路2，设有使金属导线闭合回路2中交链一个交变磁通的磁场发生器3，设有探测由金属导线闭合回路2中的感应电流产生交变磁场的磁场检测仪4。

磁场发生器3由方波发生器7、分频电路8、整形电路9、功率放大电路10组成，方波发生器7选用多谐振荡器或石英晶体振荡器(推荐使用石英晶体振荡器)，产生频率固定的脉冲信号。分频电路8由计数器和频率选择开关构成，将来自方波发生器7的输入信号转变成特定频率的方波信号。整形电路9利用谐振滤波技术将来自分频电路8的方波信号转变成正弦信号。功率放大电路10利用多级功率三极管将来自整形电路9的正弦信号放大到额定功率。功率放大电路10的输出电流经分压电阻供给螺线管5。螺线管5可以根据需要，绕制成空间特定的路径，螺线管5内部可选择放置铁心，以提高磁通密度。变压整流电路11一方面将220V交流电整流滤波，供给由螺线管5和功率放大电路10的最后一级构成的回路；另一方面经过变压器和整流滤波，得到两种直流电压V1和V2，分别供给分频电路8、整形电路9以及功率放大电路10。

磁场检测仪4包括信号采集部分、信号处理部分和信号显示部分，信号采集部分采用测量探头6，信号处理部分由串联谐振电路12、放大电路13、采样及A/D转换电路14、单片机15组成，信号显示部分为LED显示电路16，测量探头6采集到的磁场信号经串联谐振电路12滤波、放大电路13放大后，再经过采样及A/D转换后送入单片机15处理、储存，LED显示电路16显示现实测量结果和查询数据。

采用电磁感应原理，以空间三维正交的感应线圈为测量探头6，这样可以测量空间任意分布的磁场，将待测磁场变换为与之成正比的弱电压信号，并记录各个分量。探头6采集到的磁场信号包含的频率成分非常丰富，对于要测量的特定频率的磁场信号，采用串联谐振电路12实现窄带滤波，对于频率较低的磁场信号，采用回转器产生大电感，以满足谐振条件。对谐振后的单一频率的信号由放大电路13进行放大，放大倍数根据原始信号的大小自动调节，以实现量程的自动切换。对放大后的模拟信号通过采样及A/D转换电路14进行采样、A/D转换，然后送入单片机15处理。在单片机15中，采用了高效的滤波算法，消除噪声并还原信号，按要求存储结果。LCD显示电路16显示测量结果或查询数据，并通过I/O接口电路18向上位机输出测量结果。中断控制电路17可灵活控制单片机15的运行状态，包括实时测量、查询数据等。电源部分19采用可充电电池，产生符合电子线路工作要求的直流电压源。

本发明一方面由磁场发生器3产生一个一定频率的交变磁场激励源，使金属导线闭合回路中交链一个交变的磁通，从而感应出电动势，并产生感应电流；另一方面，利用磁场检测仪4，探测由金属导线闭合回路中的感应电流产生的交变磁场。

本发明的磁场发生器3及磁场检测仪4可与输送带上位机控制系统连接，当输送带1开机运行时，磁场发生器3及磁场检测仪4接通电源开始工作，并向输送带上位机控制系统输送“正常”或“非正常”的工作信号(数字信号)。输送带1停机时，切断磁场发生器3及磁场检测仪4的电源，系统停止工作。

输送带1运行过程中，在输送带1表层没有被割伤，金属导线闭合回路2没有被割断的情况下，磁场检测仪4向输送带上位机控制系统输送“正常”的工作信号。

输送带1运行过程中，当输送带1表层被割伤，金属导线闭合回路2被割断时，磁场检测仪4向输送带上位机控制系统输送“非正常”的报警信号，供上位机处理，如停机检查等。

输送带1运行过程中，当输送带1由于打滑、堵转而引起带速下降时，磁场检测仪4可以探测到磁场信号的变化，并向上位机输出报警信号。

采用上述结构本发明能实现纵向撕裂、横向断裂、堵煤或打滑引起的输送带转速下降等的多重报警保护。能做到在输送带撕裂或断裂前报警，有效保护输送带，延长输送带的使用寿命，降低由于撕裂或断裂造成的损失。还可实现与上位机或输送带监控系统无缝的连接，保护已有投资。

Claims (5)

1.一种输送带故障实时监测装置，包括输送带(1)，其特征是：输送带(1)表层中埋入有一个或若干个金属导线(2)构成的闭合回路，设有使金属导线闭合回路中交链一个交变磁通的磁场发生器(3)，设有探测由金属导线闭合回路中的感应电流产生交变磁场的磁场检测仪(4)。

2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征是：磁场发生器(3)由方波发生器(7)、分频电路(8)、整形电路(9)、功率放大电路(10)组成，方波发生器(7)的输出端与分频电路(8)的输入端连接，分频电路(8)的输出端与整形电路(9)的输入端连接，整形电路(9)的输出端与功率放大电路(10)的输入端连接，功率放大电路(10)的输出端与螺旋管(5)的输入端连接。

3.根据权利要求1或2所述的监测装置，其特征是：磁场检测仪(4)包括信号采集部分(6)、信号处理部分(12、13、14、15)和信号显示部分(16)，信号采集部分(6)的输出与信号处理部分(12、13、14、15)的输入联接、信号处理部分(12、13、14、15)的输出与信号显示部分(16)的输入联接，信号采集部分(6)采用测量探头，信号处理部分(12、13、14、15)由串联谐振电路(12)、放大电路(13)、采样及A/D转换电路(14)、单片机(15)组成，串联谐振电路(12)的输出与放大电路(13)的输入联接、放大电路(13)的输出与采样及A/D转换电路(14)的输入联接、采样及A/D转换电路(14)的输出与单片机(15)的输入联接，信号显示部分(16)为LED显示电路。

4.根据权利要求3所述的监测装置，其特征是：磁场检测仪(4)设有控制单片机(15)的中断控制电路(17)，中断控制电路(17)的输出与磁场检测仪(4)的单片机(15)的输入相联。

5.根据权利要求3所述的监测装置，其特征是：测量探头(6)为空间三维正交的感应线圈。

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