CN205204106U - 带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统，所述带式输送机包括多个托辊架，各所述托辊架均安装有托辊，所述系统包括：安装于各所述托辊架的声音传感器，用于检测各所述托辊架上托辊的实际噪声信号；采集单元，其与所述声音传感器信号连接，以采集所述声音传感器检测的实际噪声信号；故障预估单元，其预存有对应于各所述托辊架的托辊的标准噪声信号，以根据所述标准噪声信号与所述实际噪声信号的对比实现故障定位和预警。该系统能够实现对托辊的故障定位和预警，缩短故障排除的时间及避免故障扩大化，从而确保带式输送机运行的安全性和稳定性。

Description

带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统。

背景技术

带式输送机是一种通过摩擦力驱动并以连续方式运输物料的机械，主要由位于两端的滚筒及紧套于其上的闭合输送带组成。它可以在一定的输送带上，将物料从最初的供料端输送至最终的卸料端。

随着带式输送机输送技术的不断发展，长距离带式输送机在各种复杂线路的矿石输送方案中得到广泛应用，并且成为了最经济有效的矿石输送方式。

托辊是带式输送机的主要构件之一，占整机成本的比例较大。托辊为易损件，若托辊处于非正常运行状态，会严重缩短其使用寿命，增加生产成本，另外，损坏的托辊也容易划伤输送带，造成更大的经济损失，因此，对托辊的运行状态进行检测，以及时发现故障托辊，对其进行检修和维护很有必要。

现阶段，对于带式输送机的托辊的检查和维护主要是通过人工巡检观察和定期更换托辊实现。显然，人工巡检的方式无法实时获知各托辊的实际运行状态，不能对托辊故障进行预警，并，当有托辊发生故障时，无法在短时间内定位故障托辊的位置，需要较长时间的检修恢复时间。

另外，人工巡检只能通过定期更换托辊来预防故障发生，存在将状态良好的托辊更换掉的可能，如此便造成浪费，增加成本。

有鉴于此，如何对带式输送机的托辊进行故障预警和定位，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统，该系统能够对带式输送机的托辊进行噪声监测，以对其故障进行预警和定位，确保带式输送机运行的安全性和稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统，所述带式输送机包括多组托辊架，各所述托辊架均安装有托辊，所述系统包括：

安装于各所述托辊架的声音传感器，用于检测各所述托辊架上托辊的实际噪声信号；

采集单元，其与所述声音传感器信号连接，以采集所述声音传感器检测的实际噪声信号；

故障预估单元，其预存有对应于各所述托辊架的托辊的标准噪声信号，以根据所述标准噪声信号与所述实际噪声信号的对比实现故障定位和预警。

经研究分析发现，托辊的噪声反映其运行状态，所以可以基于其噪声信号的变化来判断或识别托辊的运行状态，以此对其进行维护和检修。该系统在带式输送机各托辊架上均设置了声音传感器，声音传感器能够实时检测该托辊的实际噪声信号，所检测到的实际噪声信号通过采集单元采集后输送至故障预估单元，与故障预估单元中预存的托辊的标准噪声信号进行比对，即可实现故障定位和预警。由于声音传感器可以实时检测托辊的实际噪声信号，所以能够获知带式输送机上各部位托辊的实时运行状态，对异常运行的托辊进行检修和维护，确保带式输送机运行的稳定性和可靠性。与现有技术中人工巡检的方式相比，该系统显然能够对托辊故障进行预警，并且当有故障发生时可快速定位，以缩短故障恢复时间。

可选的，还包括与所述声音传感器信号连接的前端处理器，其用于将所述实际噪声信号由模拟信号转换为电信号，并将对应于所述实际噪声信号的电信号输送至所述采集单元。

可选的，所述前端处理器包括衰减电路和A/D转换电路。

可选的，所述采集单元包括声卡和基于所述声卡的数据采集驱动程序。

可选的，所述故障预估单元包括：

LabView平台，其预存有表征所述标准噪声信号的标准噪声频谱曲线，并能够对与所述实际噪声信号对应的电信号进行频谱分析以形成实际噪声频谱曲线；

显示单元，用于显示所述标准噪声频谱曲线和所述实际噪声频谱曲线。

可选的，所述故障预估单元还包括预警单元，当所述实际噪声频谱曲线的幅值超过所述标准噪声频谱曲线一定比例时，所述预警单元发出预警信号。

可选的，所述预警信号包括轻故障预警信号和重故障预警信号。

附图说明

图1为一种带式输送机的结构简示图；

图2为本实用新型所提供托辊运行噪声监测与损坏预估系统设于带式输送机的一种具体实施例的结构示意图；

图3为本实用新型所提供带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统的一种具体实施例的结构框图。

其中，图1至图2中部件名称与附图标记之间的一一对应关系如下所示：

头部支架1，尾部支架2，输送带装置3，托辊架4，托辊5，声音传感器6。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统，该系统能够对带式输送机的托辊进行噪声监测，以对其故障进行预警和定位，确保带式输送机运行的安全性和稳定性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1和图2理解，图1为一种带式输送机的结构简示图；图2为本实用新型所提供托辊运行噪声监测与损坏预估系统设于带式输送机的一种具体实施例的结构示意图。

该实施例中，带式输送机包括头部支架1、尾部支架2以及支撑于头部支架1和尾部支架2的输送带装置3。

输送带装置3包括输送带、沿输送带长度方向布置的多个托辊架4，各托辊架4上均安装有托辊5，所述输送带由托辊5支撑。

请一并结合图3，图3为本实用新型所提供带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统的一种具体实施例的结构框图。

该实施例中，所述托辊运行噪声监测与损坏预估系统包括安装于各托辊架4的声音传感器6，声音传感器6用于检测托辊架4上托辊5的实际噪声信号。该托辊运行噪声监测与损坏预估系统还包括采集单元和故障预估单元，所述采集单元与声音传感器6信号连接，用以采集声音传感器6检测的实际噪声信号，所述故障预估单元预存有对应于各所述托辊架的托辊的标准噪声信号，并可根据所述标准噪声信号与所述实际噪声信号的对比实现故障的定位和预警。

经过研究发现，托辊5运行时发出的声音能够基本反映托辊5的运行状态，所以通过监测分析带式输送机上各托辊5运行时发出的噪声变化可以判断或识别托辊5的工作状态，继而实现对故障的定位和预警，达到对其维护和检修的目的。

该托辊运行噪声监测与损坏预估系统在带式输送机的各托辊架4上均设置了声音传感器6，声音传感器6能够实时检测托辊5的实际噪音信号，并通过采集单元采集后实时输送至故障预估单元，与故障预估单元中预存的托辊5的标准噪声信号进行比对，也就是说，在控制室内即可实时掌握带式输送机上各托辊5的运行状态，即能够及时发现异常运行的托辊5的位置，与现有技术中人工巡检的方式相比，显然该系统能够实现托辊5的故障预警，并在故障发生时能够快速定位故障托辊5的位置，以缩短故障恢复的时间。

进一步地，所述托辊运行噪声监测与损坏预估系统还包括与声音传感器信号连接的前端处理器，该前端处理器用于将声音传感器检测的实际噪声信号由模拟信号转换为电信号，并将该电信号输送至采集单元。

如此，便于采集单元采集和后续故障预估系统的处理。

具体地，所述前端处理器包括衰减电路和A/D转换电路，其中，衰减电路用于将声音传感器检测的模拟信号进行衰减处理，之后经A/D转换电路转换为电信号后，输送至采集单元。

需要指出的是，应用时可以根据实际情形确定是否需要设置衰减电路，也就是说，根据实际需求，所述前端处理器也可仅包括A/D转换电路。

具体地，所述采集单元包括声卡和基于所述声卡的数据采集驱动程序。

带式输送机的托辊的实际噪声信号经前端处理器处理后，通过采集单元的声卡及声卡的数据采集驱动程序采集，将采集到的表征实际噪声信号的电信号输送至故障预估单元。

具体的，所述故障预估单元可包括LabView平台(LaboratoryVirtualInstrumentationEngineeringWorkbench，实验室虚拟仪器工程平台)，该LabView平台内预存有表征托辊5标准噪声信号的标准噪声频谱曲线，并且LabView平台能够对采集的电信号进行频谱分析仪形成托辊5的实际噪声频谱曲线；另外，所述故障预估单元还可包括显示单元，用于显示频谱曲线。

其中，托辊5的固有频率可通过下式计算得到：f＝n/60，其中n为托辊5的转速，依此可形成托辊5的标准噪声频谱曲线。

工作时，当采集单元采集的托辊5的实际噪声信号输送至故障预估单元后，所述LabView平台可对该信号进行频谱分析，揭示该信号的频率结构，即组成该信号的各频率分量的幅值、相位与频率的对应关系，并形成实际噪声信号的实际噪声频谱曲线；具体地，LabView平台对采集单元采集的信号的频谱分析过程建立在快速傅里叶变换(FFT)基础之上。

所述显示单元可以同时显示某一托辊5的标准噪声频谱曲线和实际噪声频谱曲线，如此，操作人员可以对某处托辊5的运行状态有直观的了解，方便对该处托辊5的运行状态进行分析。

显然，两条频谱曲线的横坐标、纵坐标参量一致，通常，横坐标为频率，纵坐标为声音强度。

如此，当发生故障时，操作人员可通过LabView平台调取故障发生时段各托辊5的实际噪声频谱曲线，并与对应的标准噪声频谱曲线对照，找到纵坐标(即声音强度)发生畸变的频率点，即可快速确认发生故障的托辊5所在位置，对其进行检修或更换，与背景技术中人工巡检的方式相比，该系统显然能够快速实现故障定位，缩短故障恢复的时间。

由于所述故障预估系统能够实时监测各托辊5的噪声，了解各托辊5的实时运行状态，所以在此基础上还能够实现对故障的预警，以期降低故障发生的频率。

具体地，所述故障预估单元还包括预警单元，当某托辊5的实际噪声频谱曲线的幅值超过其标准噪声频谱曲线的一定比例时，该预警单元能够发出预警信号，如此，操作人员即可对该处托辊5进行检修维护，损坏更严重地，对其进行更换，以避免故障的发生。

更具体地，所述预警信号可以包括轻故障预警信号和重故障预警信号，当预警信号为轻故障预警信号时，操作人员只需对相应的托辊5进行提前维护和更换，当预警信号为重故障预警信号时，操作人员需要即时对相应的托辊5进行现场检查，必要时停机维护，以免造成故障扩大化。

其中，轻故障和重故障可以根据实际噪声频谱曲线的幅值超过对应标准噪声频谱曲线的程度确定，比如，当某托辊5的声音强度发生明显变化，幅值超过其标准噪声频谱曲线的50％时，预警单元生成轻故障预警信号，以提示该托辊5已经发生轻度损坏，以便警示维护人员对该托辊5附近的相应部件进行记录，待检修时对其进行重点维护，必要时更换；当某托辊5的声音强度发生畸变，幅值超过其标准噪声频谱曲线的70％时，预警单元生成重故障预警信号，以提示该托辊5已发生重度损坏，以便警示维护人员需要立即对该托辊5附近的相应部件进行现场检查，必要时可停机进行维护，避免造成更大的损失。

此外，采集单元及LabView平台均可安装于工控机。

以上对本实用新型所提供的托辊运行噪声监测与损坏预估系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统，所述带式输送机包括多个托辊架，各所述托辊架均安装有托辊，其特征在于，所述系统包括：

安装于各所述托辊架的声音传感器，用于检测各所述托辊架上托辊的实际噪声信号；

采集单元，其与所述声音传感器信号连接，以采集所述声音传感器检测的实际噪声信号；

故障预估单元，其预存有对应于各所述托辊架的托辊的标准噪声信号，以根据所述标准噪声信号与所述实际噪声信号的对比实现故障定位和预警。

2.根据权利要求1所述的带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统，其特征在于，还包括与所述声音传感器信号连接的前端处理器，其用于将所述实际噪声信号由模拟信号转换为电信号，并将对应于所述实际噪声信号的电信号输送至所述采集单元。

3.根据权利要求2所述的带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统，其特征在于，所述前端处理器包括衰减电路和A/D转换电路。

4.根据权利要求1-3任一项所述的带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统，其特征在于，所述采集单元包括声卡和基于所述声卡的数据采集驱动程序。

5.根据权利要求4所述的带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统，其特征在于，所述故障预估单元包括：

LabView平台，其预存有表征所述标准噪声信号的标准噪声频谱曲线，并能够对与所述实际噪声信号对应的电信号进行频谱分析以形成实际噪声频谱曲线；

显示单元，用于显示所述标准噪声频谱曲线和所述实际噪声频谱曲线。

6.根据权利要求5所述的带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统，其特征在于，所述故障预估单元还包括预警单元，当所述实际噪声频谱曲线的幅值超过所述标准噪声频谱曲线一定比例时，所述预警单元发出预警信号。

7.根据权利要求6所述的带式输送机托辊运行噪声监测与损坏预估系统，其特征在于，所述预警信号包括轻故障预警信号和重故障预警信号。