CN206126174U - 分布式光纤测温装置和测温预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种分布式光纤测温装置和测温预警系统，属于机械自动化领域，所述分布式光纤测温装置包括数据收集器以及与所述数据收集器电连接的用于测量温度的探测光缆。所述探测光缆包括第一探测光缆、第二探测光缆、第三探测光缆以及第四探测光缆。所述第一探测光缆、所述第二探测光缆、所述第三探测光缆以及所述第四探测光缆分别沿着连接所述货物运转站的第一皮带和第二皮带铺设到多个货物运转站的末端设备。所述分布式光纤测温装置能够对货物运转站的皮带机的电机、减速机、托辊的温度以及滚筒的表面温度进行在线监控，解决传统人工巡查所需时间较长，存在较多盲区的问题。

Description

分布式光纤测温装置和测温预警系统

技术领域

本实用新型涉及机械自动化领域，具体而言，涉及一种分布式光纤测温装置和测温预警系统。

背景技术

皮带机作为煤炭码头装卸主要设备，因其连续化、大运量的作业方式和自动化、专业化程度较高，在装卸生产中发挥了重要的作用。但随着设备的使用和逐年老化，皮带机上安装防尘罩，现场工作环境恶劣等原因，数量众多的电机、滚筒和托辊存在的故障，导致滚筒、托辊打滑等减少皮带使用寿命及火灾隐患的因素随之增多。然而传统的单纯依靠人工进行巡检所需时间较长，而且很难全面地发现问题所在，存在诸多盲区。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种分布式光纤测温装置和测温预警系统，所述分布式光纤测温装置能够对皮带机的电机、减速机、托辊温度以及各种滚筒的表面温度进行在线监控，解决传统人工巡查所需时间较长，存在较多盲区的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种分布式光纤测温装置，所述分布式光纤测温装置用于测量两个货物运转站之间的皮带机的电机、减速机、托辊温度以及各种滚筒的表面温度。所述滚筒为所述货物运转站的末端设备，滚筒上缠绕有第一皮带和第二皮带，用于将货物从一个所述货物运转站传送到另一个所述货物运转站。所述分布式光纤测温装置包括数据收集器以及与所述数据收集器电连接的用于测量温度的探测光缆。所述探测光缆包括第一探测光缆、第二探测光缆、第三探测光缆以及第四探测光缆；所述第一探测光缆和所述第二探测光缆分别沿着所述第一皮带和所述第二皮带朝向的一个所述货物运转站铺设到该货物运转站的末端设备，所述第三探测光缆和所述第四探测光缆分别沿着所述第一皮带和所述第二皮带朝向的另一个所述货物运转站铺设到该货物运转站的末端设备。该分布式光纤测温装置能够对皮带机的电机、减速机、托辊温度以及各种滚筒的表面温度进行在线监控，解决传统人工巡查所需时间较长，存在较多盲区的问题。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一皮带向两端延伸，所述第二皮带向两端延伸，用于连接多个货物运转站，所述第一探测光缆和所述第二探测光缆沿着所述铺设方向延伸到所述第一皮带和所述第二皮带连接到的末端货物运转站对应的末端设备，所述第三探测光缆和所述第四探测光缆沿着所述铺设方向延伸到所述第一皮带和所述第二皮带连接到的末端货物运转站对应的末端设备，所述分布式光纤测温装置用于测量多个货物运转站之间的皮带机的电机、减速机、托辊的温度以及滚筒的表面温度。

在本实用新型较佳的实施例中，以所述第一皮带向两端延伸的方向和所述第二皮带向两端延伸的方向为初始延伸方向，所述第一皮带和所述第二皮带的延伸方向与所述初始延伸方向垂直，用于连接各个方位的货物运转站所述。

在本实用新型较佳的实施例中，所述分布式光纤测温装置还包括夹具，所述探测光缆通过所述夹具固定在所述皮带机的电机、减速机、托辊以及滚筒上。

在本实用新型较佳的实施例中，所述探测光缆通过所述夹具固定在所述滚筒的轴端盖上。

在本实用新型较佳的实施例中，所述探测光缆通过所述夹具固定在承载托辊轴的两个夹角处。

在本实用新型较佳的实施例中，所述探测光缆通过所述夹具固定在托辊支架下端及皮带机桁架槽钢内。

在本实用新型较佳的实施例中，所述探测光缆从内到外依次为光纤、芳纶纤维、不锈钢软管、不锈钢编织层以及阻燃PVC披覆。

在本实用新型较佳的实施例中，所述探测光缆是一种多模光缆。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种测温预警系统，所述温预警系统包括主机、通信光缆以及上述实施例中任意一项实施例所包括的分布式光纤测温装置，所述分布式光纤测温装置中的数据收集器通过所述通信光缆与所述主机电连接。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型实施例提供了一种分布式光纤测温装置和测温预警系统，该分布式光纤测温装置用于测量两个货物运转站之间的皮带机的电机、减速机、托辊的温度以及滚筒的表面温度，所述滚筒为所述货物运转站的末端设备，所述滚筒上缠绕有第一皮带和第二皮带，用于将货物从一个所述货物运转站传送到另一个所述货物运转站。该光纤测温装置包括数据收集器以及与所述数据收集器电连接的用于测量温度的探测光缆。所述第一探测光缆和所述第二探测光缆分别沿着所述第一皮带和所述第二皮带朝向的一个所述货物运转站铺设到该货物运转站的末端设备，所述第三探测光缆和所述第四探测光缆分别沿着所述第一皮带和所述第二皮带朝向的另一个所述货物运转站铺设到该货物运转站的末端设备。所述分布式光纤测温装置能够对皮带机的电机、减速机、托辊的温度以及各种滚筒的表面温度进行在线监控，解决传统人工巡查所需时间较长，存在较多盲区的问题。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的分布式光纤测温装置的结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供的分布式光纤测温装置的探测光缆监测滚筒的温度的示意图；

图3为本实用新型第一实施例提供的分布式光纤测温装置的探测光缆在皮带机托辊支架的走线及固定示意图；

图4为本实用新型第一实施例提供的分布式光纤测温装置的探测光缆在皮带机桁架的槽钢的走线示意图；

图5为本实用新型第一实施例提供的分布式光纤测温装置的探测光缆在监测电机的温度的示意图；

图6为本实用新型第一实施例提供的分布式光纤测温装置的光纤的结构示意图；

图7为本实用新型第一实施例的一种实施方式提供的分布式光纤测温装置的结构示意图；

图8为本实用新型第一实施例的另一种实施方式提供的分布式光纤测温装置的结构示意图；

图9为本实用新型第二实施例提供的测温预警系统的结构示意图。

图标：100-分布式光纤测温装置；110-数据收集器；120-探测光缆；1201-光纤；1202-芳纶纤维；1203-不锈钢软管；1204-不锈钢编织层；1205-阻燃PVC披覆；121-第一探测光缆；122-第二探测光缆；123-第三探测光缆；124-第四探测光缆；200-货物运转站；210-托辊；220-滚筒；230-皮带机桁架；240-第一皮带；250-第二皮带；260-电机；261-接线盒；310-主机；320-通信光缆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“垂直”并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“垂直”仅仅是指其方向相对“水平”而言更加竖直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请结合图1、图2以及图3，本实施例提供一种分布式光纤测温装置100，所述分布式光纤测温装置100用于测量两个货物运转站200之间的皮带机的减速机、托辊210、电机260的温度以及滚筒220的表面温度。所述分布式光纤测温装置100包括数据收集器110以及探测光缆120。所述探测光缆120与所述数据收集器110电连接，用于测量温度。

其中，所述滚筒220为每个所述货物运转站200的末端设备，所述滚筒220包括驱动滚筒与改向滚筒。所述驱动滚筒与所述皮带机头部相连，所述改向滚筒与所述与皮带机的减速机相连，所述电机260与所述减速机电连接。所述皮带减速机的滚筒220上缠绕有第一皮带240和第二皮带250。所述皮带机带动所述第一皮带240以及所述第二皮带250转动，用于将货物从一个所述货物运转站200传送到另一个所述货物运转站200。

所述探测光缆120包括第一探测光缆121、第二探测光缆122、第三探测光缆123以及第四探测光缆124。所述第一探测光缆121和所述第二探测光缆122分别沿着所述第一皮带240和所述第二皮带250朝向的一个所述货物运转站200铺设到该货物运转站200的末端设备，所述第三探测光缆123和所述第四探测光缆124分别沿着所述第一皮带240和所述第二皮带250朝向的另一个所述货物运转站200铺设到该货物运转站200的末端设备。

请参看图2，图2为探测光缆120监测所述滚筒220的温度的示意图。用所述夹具将探测光缆120固定在所述滚筒220的轴端盖上，以使所述探测光缆120对滚筒220进行温度监测。一旦皮带打滑，滚筒220的表面温度上升，热量传递到滚筒220的端盖处，与所述滚筒220的端盖处接触的探测光缆120监测到的温度也对应上升，并把该处的温度反馈给数据收集器110。请参看图3和图4，所述探测光缆120可以通过所述夹具固定在托辊210支架下端，并同时设置在与承载托辊210的轴的两个夹角处。此外，所述探测光缆120在皮带机桁架230的槽钢的走线可以是通过所述夹具固定在托辊210支架下端以及皮带机桁架230的槽钢内。将探测光缆120用工装夹具固定于承载托辊210的轴的两个夹角处，可以对托辊210进行实时温度监测。一旦托辊210不转动或者皮带出现打滑现象，托辊210的表面温度上升，热量传递到托辊210的轴后被探测光缆120监测到，探测光缆120把该处的温度反馈给数据收集器110。

请参看图5，所述电机260上设有接线盒261，所述探测光缆120可以通过固定在所述电机260的电机轴两端对电机260进行测温。进一步地，所述探测光缆120汇聚到所述接线盒261内，对电机绕组进行测温。

由于皮带机的减速机的温度测量与所述电机260的温度测量类似，即在减速机的表面设置测温点，探测电缆120经过测温点进行温度监测，此处就不再赘述。

请参看图6，所述探测光缆120从内到外依次为光纤1201、芳纶纤维1202、不锈钢软管1203、不锈钢编织层1204以及阻燃PVC披覆1205。

光纤1201的表层采用可触变的芳纶纤维1202加以保护，在芳纶纤维1202的表层依次套设不锈钢软管1203以及不锈钢编织层1204，在不锈钢编织层1204外套设高性能的阻燃PVC材料，使得光纤1201被很好的密封以保证不受外界环境的影响和破坏，同时使得探测光缆120具有优良的热传导特性、机械性能、防水性能及抗腐蚀特性，可以在恶劣的环境中长期使用。

光纤的测温机理是依据后向拉曼(Raman)散射效应。拉曼散射是由于光纤分子的热振动时，光纤分子会产生一个比光源波长长的光，称为斯托克斯(Stokes)光，和一个比光源波长短的光，称为反斯托克斯(Anti-Stokes)光。光纤受外部温度的调制，使得光纤中的反斯托克斯(Anti-Stokes)光的光强发生变化，Anti-Stokes与Stokes的光强比值提供了温度的绝对指示。利用这一原理可以实现对光纤沿线温度场的分布式测量。

此外，作为一种实施方式，所述探测光缆120可以是一种多模光缆，多模光缆可传多种模式的光。于本实施例中，所述多模光缆可以选用直径为3.3mm，内径为50μm，外径为125μm。所述多模光缆最大承受压力和张力至少分别为3000N和2000N，短期温度范围是-40℃—100℃，长期温度范围为-20℃—80℃。该多模光缆具有体积小、重量轻、结构简单、使用方便、耐高压高温和电磁干扰，在长距离测试中具有高灵敏度的优势。

所述探测光缆120通过直接与被测物体直接接触的方式进行温度采集。为了防止在测温时，探测光缆120脱离被测物体，作为一种实施方式，所述分布式光纤测温装置100还可以包括夹具，所述探测光缆120通过所述夹具固定在所述皮带机的电机260、减速机、托辊210以及滚筒220上。

此外，请参看图7，为了同时监测多个货物运转站200的温度情况，作为一种实施方式，所述第一皮带240向两端延伸，同时，所述第二皮带250也向两端延伸，即所述第一皮带240与所述第二皮带250用于连接多个货物运转站200。相应地，所述第一探测光缆121和所述第二探测光缆122沿着所述铺设方向延伸到所述第一皮带240和所述第二皮带250连接到的末端货物运转站200对应的末端设备；所述第三探测光缆123和所述第四探测光缆124沿着所述铺设方向延伸到所述第一皮带240和所述第二皮带250连接到的末端货物运转站200对应的末端设备。由此，所述分布式光纤测温装置100可以用于测量多个货物运转站200之间的皮带机的电机260、减速机、托辊210的温度以及滚筒220的表面温度。

由于多个货物运转站200不一定在同一条直线上，作为一种实施方式，请参看图8，以所述第一皮带240向两端延伸的方向以及所述第二皮带250向两端延伸的方向为初始延伸方向，所述第一皮带240和所述第二皮带250的延伸方向可以与所述初始延伸方向垂直，用于连接各个方位的货物运转站200。响应地，所述第一探测光缆121和所述第二探测光缆122沿着所述铺设方向延伸到所述第一皮带240和所述第二皮带250连接到的末端货物运转站200对应的末端设备；所述第三探测光缆123和所述第四探测光缆124沿着所述铺设方向延伸到所述第一皮带240和所述第二皮带250连接到的末端货物运转站200对应的末端设备。

分布式光纤测温装置100的工作原理是：通过与所述数据收集器110电连接的第一探测光缆121、第二探测光缆122、第三探测光缆123以及第四探测光缆124分成四路分别对不同的货物运转站200的各个皮带机的电机260、减速机、托辊210以及各个滚筒220铺设，以使四路探测光缆120能够对不同的货物运转站200的各个皮带机的电机260、减速机、托辊210以及各个滚筒220进行实时温度监测，解决传统人工巡查所需时间较长，存在较多盲区的问题。

第二实施例

请参照图9，本实用新型第二实施例提供一种测温预警系统，所述温预警系统包括主机310、通信光缆320以及上述实施例中包括的分布式光纤测温装置100。所述分布式光纤测温装置100中的数据收集器110通过所述通信光缆320与所述主机310电连接。

所述主机310兼容性强，采用开放式通信结构，可与第三方网络，如以太网、工业标准(OPC)、数据采集与监视控制系统(SCADA)等可靠方便的连接，具有灵活的远程控制和数据输入输出功能。所述主机310内置数据处理软件，可以将来自数据收集器110的各点温度数据通过易于理解的直观图表向操作人员展示。此外，所述主机310内配置警报系统，用户可以在警报系统内对不同的监控点预设一个温度阈值，当数据收集器110传递回的温度数据超过所述温度阈值，所述报警系统向操作人员发出当前或者潜在过热部位及其它不良事件的警告。

具体地，可以将该测温预警系统运用到港口煤炭码头，主机310将实时采集的温度数据传送至中央控制室，值机员可通过监控终端实时查看皮带机的电机260、减速机、托辊210以及滚筒220的轴承运行温度情况，依据温度数据判断皮带机相关设备的工作状态，为皮带机安全监测提供科学的管理手段。随着港口吞吐量的上升，研发集可视化、智能化、无人化于一身的数字化港口储运及装卸设备状态在线监测技术已经刻不容缓。先进的该测温预警系统将为港口的生产安全提供更多领域的技术支持和保障，因此，全面发展分布式测温技术在港口各个领域的应用势在必行、意义重大。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种分布式光纤测温装置100和测温预警系统，该分布式光纤测温装置100通过与所述数据收集器110电连接的第一探测光缆121、第二探测光缆122、第三探测光缆123以及第四探测光缆124分成四路分别对不同的货物运转站200的各个皮带减速机的滚筒220以及各个托辊210铺设，以使四路探测光缆120能够对不同的货物运转站200的各个皮带机的电机260、减速机、托辊210以及各个滚筒220进行实时温度监测，解决传统人工巡查所需时间较长，存在较多盲区的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分布式光纤测温装置，其特征在于，所述分布式光纤测温装置用于测量两个货物运转站之间的皮带机的电机、减速机、托辊的温度以及滚筒的表面温度，所述滚筒为所述货物运转站的末端设备，所述滚筒上缠绕有第一皮带和第二皮带，用于将货物从一个所述货物运转站传送到另一个所述货物运转站；所述分布式光纤测温装置包括数据收集器以及与所述数据收集器电连接的用于测量温度的探测光缆，所述探测光缆包括第一探测光缆、第二探测光缆、第三探测光缆以及第四探测光缆；所述第一探测光缆和所述第二探测光缆分别沿着所述第一皮带和所述第二皮带朝向的一个所述货物运转站铺设到该货物运转站的末端设备，所述第三探测光缆和所述第四探测光缆分别沿着所述第一皮带和所述第二皮带朝向的另一个所述货物运转站铺设到该货物运转站的末端设备。

2.根据权利要求1所述的分布式光纤测温装置，其特征在于，所述第一皮带向两端延伸，所述第二皮带向两端延伸，用于连接多个货物运转站，所述第一探测光缆和所述第二探测光缆沿着所述铺设方向延伸到所述第一皮带和所述第二皮带连接到的末端货物运转站对应的末端设备，所述第三探测光缆和所述第四探测光缆沿着所述铺设方向延伸到所述第一皮带和所述第二皮带连接到的末端货物运转站对应的末端设备，所述分布式光纤测温装置用于测量多个货物运转站之间的皮带机的电机、减速机、托辊的温度以及滚筒的表面温度。

3.根据权利要求1所述的分布式光纤测温装置，其特征在于，以所述第一皮带向两端延伸的方向和所述第二皮带向两端延伸的方向为初始延伸方向，所述第一皮带和所述第二皮带的延伸方向与所述初始延伸方向垂直，用于连接各个方位的货物运转站。

4.根据权利要求1所述的分布式光纤测温装置，其特征在于，所述分布式光纤测温装置还包括夹具，所述探测光缆通过所述夹具固定在所述皮带机的电机、减速机、托辊的温度以及滚筒的表面温度。

5.根据权利要求4所述的分布式光纤测温装置，其特征在于，所述探测光缆通过所述夹具固定在所述滚筒的轴端盖上。

6.根据权利要求4所述的分布式光纤测温装置，其特征在于，所述探测光缆通过所述夹具固定在承载托辊轴的两个夹角处。

7.根据权利要求4所述的分布式光纤测温装置，其特征在于，所述探测光缆通过所述夹具固定在托辊支架下端及皮带机桁架槽钢内。

8.根据权利要求1所述的分布式光纤测温装置，其特征在于，所述探测光缆从内到外依次为光纤、芳纶纤维、不锈钢软管、不锈钢编织层以及阻燃PVC披覆。

9.根据权利要求1所述的分布式光纤测温装置，其特征在于，所述探测光缆是一种多模光缆。

10.一种测温预警系统，其特征在于，所述测温预警系统包括主机、通信光缆以及如权利要求1-9中任意一项权利要求中所包括的分布式光纤测温装置，所述分布式光纤测温装置中的数据收集器通过所述通信光缆与所述主机电连接。