CN200995920Y - 刚性罐道状态检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种刚性罐道状态检测装置，由至少3只加速度传感器、倾角传感器、计程传感器、信号调理电路、滤波电路、温度补偿电路、信号采集卡及电脑组成，每只加速度传感器信号输出端都经电荷放大电路接到信号调理电路输入端，信号调理电路输出端接到数据采集卡的输入端，倾角传感器信号输出端通过滤波电路接到数据采集卡的输入端，计程传感器信号输出端经过另一个调理电路接到数据采集卡的输入端，数据采集卡通过标准接口电路与电脑相连。本测量装置利用MEMS倾角传感器测量罐道中心线的偏斜情况；加速度传感器测量提升容器的振动信号，结合计程传感器的井深信息判断罐道的典型故障及提升容器在罐道中的运行状态。其结构简单，操作简便，便于安装，测量数据准确，实用性强。
Description
技术领域
本实用新型涉及刚性罐道状态检测装置，尤其适用于对竖井煤矿刚性罐道运行状态的检测。
背景技术
提升机系统是煤矿生产的关键设备，它的工作状态直接关系到整个矿井的安全生产，被称为“矿井的咽喉”。而罐道系统是提升机系统的一部分，由提升容器在罐道上运行的导轨及支撑梁构成，在生产过程中起着保持提升容器运行平稳、导向的作用，是竖井提升中罐道装备的重要组成部分。理论上讲，提升容器是在竖直方向上运行的，罐道系统所受的力不太大；但是由于提升容器中心与罐道中心的不完全重合、罐道的安装误差、提升容器偏载等原因，使罐道系统承受较大的冲击力，尤其当罐道系统出现故障时(例如：罐道接头不平齐、间隙过大、支撑梁螺栓松动、罐道随井筒变形等现象)，提升容器在这样的系统上运行时会产生巨大的冲击力，冲击力又会加剧故障缺陷的发展，造成提升容器运行不平稳，从而影响矿井的正常提升，甚至会引起灾难性事故发生。同时随着矿井开采能力的提高，高速重载提升容器对罐道系统的要求更加严格，但是目前还没有明确竖井罐道检测标准和检测方法。目前对罐道检测多采用吊钢丝绳法、出击和测距、专业仪器、振动加速度、惯性平台及运动梁等监测方法，这些测试方法虽然都在一定程度上反映了罐道系统的运行状态，但是多数测量仪器和方法存在检测所需要的仪器多、品种杂、操作繁琐，需要手工操作，测试时间长，影响矿井生产，同时测试精度也不高，另外这些方法的测试结果不能反映容器运行的平稳状态，获取信号过于单一，可靠程度不高，满足不了生产实际的要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单、操作方便、无需手工操作、省时省力的刚性罐道状态检测装置。
为实现上述目的，本实用新型的刚性罐道状态检测装置，由至少3只加速度传感器、倾角传感器、计程传感器、信号调理电路、滤波电路、温度补偿电路、信号采集卡及电脑组成，每只加速度传感器信号输出端都经电荷放大电路接到信号调理电路输入端，信号调理电路输出端接到数据采集卡的输入端，倾角传感器信号输出端通过滤波电路接到数据采集卡的输入端，计程传感器信号输出端经过另一个调理电路接到数据采集卡的输入端，数据采集卡通过际准接口电路与电脑相连。
所述的倾角传感器与温度补偿电路并联，温度补偿电路输出端同倾角传感器输出端一同接到滤波电路的输入端；所述的计程传感器为霍尔传感器。
本实用新型的刚性罐道状态检测装置，适用于检测矿井刚性罐道的倾斜、接头错位、整体弯曲等典型故障及提升容器在罐道中的运行状态。利用MEMS倾角传感器测量罐道中心线的偏斜情况；加速度传感器测量提升容器的振动信号，结合计程传感器的井深信息判断罐道的典型故障及提升容器在罐道中的运行状态。通过采集卡将采集到的数据送入到计算机内存，利用计算机进行信号的分析处理及故障判断，可以及时了解提升容器在罐道中的运行情况，便于及时采取有效的措施减少和杆绝罐道故障引起的提升系统安全事故的发生，社会经济效益十分显著，其结构紧凑，便于安装，无需人工操作，操作简单，维修方便，具有广泛的实用性。
附图说明
附图是本实用新型的刚性罐道状态检测装置结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的一个实例作进一步说明：
附图所示：它由3个加速度传感器、倾角传感器、计程传感器、信号调理电路、滤波电路、温度补偿电路、信号采集卡及电脑组成。3个加速度传感器信号输出端都经电荷放大电路连接信号调理电路1输入端，信号调理电路1输出端连接到数据采集卡的输入端，可分别测量提升容器三个方向上的振动加速度信号。根据提升容器的水平振动是以低频为主，而垂直方向的振动是以中高频为主，可采用两个KD1100加速度传感器采集提升容器水平方向的振动信号，一个KD1010加速度传感器采集提升容器垂直方向的信号。采用KD5001T多通道电荷放大器将信号转换成电压信号，然后以差分方式输入到A/D转换卡中；倾角传感器连接信号滤波电路同数据采集卡的输入口相连，倾角测量传感器采用美国ADI公司生产的ADXL203CEMEMS微硅传感器，以提高测量精度，对激励电源和输出信号做相应的处理。倾角传感器信号输出端通过滤波电路接到数据采集卡的输入端，测量井筒中心线的偏斜情况；倾角传感器采用ADXL203CEMEMS型加速度传感器；倾角传感器与滤波电路之间连有温度补偿电路，温度补偿电路对采集的倾角信号进行物理修正，以此减小或消除温度对测量信号的干扰，其输出端同倾角传感器输出端一同接到数据采集卡输入端。计程传感器信号输出端经过调理电路2连接数据采集卡的输入端，计程传感器为霍尔传感器，测量提升容器在罐道中的行程；数据采集卡通过标准USB接口电路与电脑相连，通过数据采集卡将采集到的数据送入到计算机内存，利用计算机进行信号的分析处理及故障判断。通过多种类型的传感器采集倾角、行程、加速度信号，通过采集卡将其输入到计算机，利用虚拟分析仪进行信号的分析处理及故障判断。提升容器、罐道和罐道梁组成一个大的耦合系统，当罐道存在缺陷时，提升容器以较高的运行速度通过，缺陷激励提升容器，由此提升容器产生动态振动响应。罐道中心线的倾斜是衡量提升容器运行的重要指标，也是进行罐道检测的重要内容，同时也附加振动信号测试提升容器在罐道中运行的平稳性。计程单元由计程轮和霍儿传感器组成，用压紧装置将计程轮卡在罐道上，随容器在罐道上运行。计程轮在罐道上每转动一定角度，霍儿传感器就产生若干个正脉冲，利用PC将脉冲数换算成井筒深度，完成计程功能。
为了降低系统的功耗，本实用新型采用USB外挂式数据采集卡，从笔记本的USB端口直接获取电源，不需要从电路板获得电源支持。而且可以采用数据采集卡上的5V标准电压输出作为MEMS倾角芯片的激励电源，从而进一步简化了本实用新型的结构。采集卡将信号转换成数字信号后，直接输入到电脑，利用电脑的存储器将信号存储起来，再利用测量分析软件进行处理，从而判断罐道局部弯曲及整体倾斜情况；振动数据的幅值域分析和时域平均、时域特征参量、速率变换及概率密度函数，作为罐道缺陷故障诊断的重要依据；倾斜信号和振动信号结合井深信息综合判断提升容器在罐道中具体位置的运行状况。
Claims (3)
1.刚性罐道状态检测装置，其特征在于：由至少3只加速度传感器、倾角传感器、计程传感器、信号调理电路、滤波电路、温度补偿电路、信号采集卡及电脑组成，每只加速度传感器信号输出端都经电荷放大电路接到信号调理电路输入端，信号调理电路输出端接到数据采集卡的输入端，倾角传感器信号输出端通过滤波电路接到数据采集卡的输入端，计程传感器信号输出端经过另一个调理电路接到数据采集卡的输入端，数据采集卡通过标准接口电路与电脑相连。
2.根据权利要求1所述的刚性罐道状态检测装置，其特征在于：所述的倾角传感器与温度补偿电路并联，温度补偿电路输出端同倾角传感器输出端一同接到滤波电路的输入端。
3.根据权利要求1所述的刚性罐道状态检测装置，其特征在于：所述的计程传感器为霍尔传感器。
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