刮板输送机故障在线监测方法和装置

647 编辑：中冶有色技术网来源：辽宁工程技术大学

2023-11-09 15:18:32

权利要求书： 1.一种刮板输送机故障在线监测系统，其特征在于，该系统包括图像采集模块、照明模块、中心链轮、链轮齿、环形压力传感器、信号转换器、无线信号发射器、链轮防护壳、计算机、蓄电池，图像采集模块与照明模块均固定在刮板运输机中板下方，中心链轮通过花键与链轮轴固定，链轮齿通过螺栓与中心链轮固定，链轮齿上螺栓穿过环形压力传感器，将环形压力传感器埋置于链轮齿与中心链轮之间；环形压力传感器使用导线与信号转换器相连，信号转换器使用导线与无线信号发射器相连，蓄电池使用导线与信号转换器、无线信号发射器相连，其中，信号转换器、无线信号发射器、蓄电池与链轮防护壳均通过螺钉与中心链轮固定；计算机实时监测两个链轮上各个压力传感器数值变化，刮板输送机空载运转，各个压力传感器在链轮空载转动一圈所测对应最小压力，即为对应螺栓预紧力，压力传感器所测数值减去螺栓预紧力即为实测压力，刮板输送机正常工作时，同排压力传感器间实测压力变化同步且相差不大，当同排压力传感器中a与b实测压力迅速降低，且c与d实测压力迅速增大，或一排压力传感器中a与b实测压力迅速增大，且c与d实测压力迅速降低，均说明刮板输送机发生断链故障，计算机发出警报。

2.根据权利要求1所述的一种刮板输送机故障在线监测系统，其特征在于，所述刮板输送机为双圆环链。

3.根据权利要求1所述的一种刮板输送机故障在线监测系统，其特征在于，所述图像采集模块通过数据传输导线实时将采集信号传输给计算机，通过计算机分析圆环链五环磨伸长率、平环裂纹状态。

4.根据权利要求1所述的一种刮板输送机故障在线监测系统，其特征在于，所述环形压力传感器密封性能良好，所测压力为圆环链作用在链轮齿后，链轮齿对中心链轮的压力。

5.根据权利要求1所述的一种刮板输送机故障在线监测系统，其特征在于，所述无线信号发射器将采集信号实时传递给计算机，计算机通过对压力信号进行分析，从而判断刮板输送机工作状态。

说明书：一种刮板输送机故障在线监测方法和装置技术领域

本发明涉及故障在线监测技术领域，具体涉及一种刮板输送机故障在线监测方法和装置。

背景技术

刮板输送机是井下综合开采重要设备之一，刮板输送机持续稳定运行是综采工作面正常工作的必要条件，由于井下环境复杂，刮板输送机经常出现一些故障，其中链轮磨损是较为常见故障之一，当链轮磨损严重时需要将链轮从刮板输送机上拆卸并更换，而刮板输送机链轮质量大更换所用时间长，影响采煤工作效率；刮板运输机圆环链受循环应力载荷作用，容易导致圆环链疲劳断裂，目前，刮板输送机断链监测，主要通过断链前后链条张紧程度与刮板倾角变化来判断，该故障检测方式存在较长的时间滞后性，圆环链断链将导致刮板输送机过负荷运行，而且圆环链断裂后可能会随刮板运输机工作而产生移动，需要维修人员花费大量时间进行搬运调整，降低采煤机正常工作效率，圆环链工作循环中平环与立环因摩擦运动而导致链环磨损, 继而链条会出现伸长现象，两条链条伸长量不同导致两条圆环链承受载荷不均，易发生断链风险。

因此，有必要设计一种刮板输送机故障在线监测方法和装置，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种刮板输送机故障在线监测方法和装置，通过视觉识别系统实时监测圆环链五环伸长率与圆环链平链图像信息，当圆环链整体伸长率超过预设值时，计算机发出警示，提醒工作人员及时对圆环链进行更换，当平链因疲劳破坏而出现可视裂纹，计算机通知工作人员对该平环进行更换，采用可组装链轮，并在每个链轮齿下方埋置压力传感器，实时监测圆环链作用在链轮齿上的压力变化，通过实时监测圆环链作用在链轮齿上的压力变化，判断圆环链工作状态以及是否存在问题，当判断圆环链出现故障时发出警告通知工作人员及时检修。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该装置包括图像采集模块、照明模块、中心链轮、链轮齿、环形压力传感器、信号转换器、无线信号发射器、链轮防护壳、计算机、蓄电池。图像采集模块与照明模块均固定在刮板运输机中板下方，中心链轮通过花键与链轮轴固定，链轮齿通过螺栓与中心链轮固定，链轮齿上螺栓穿过环形压力传感器，将环形压力传感器埋置于链轮齿与中心链轮之间，环形压力传感器使用导线与信号转换器相连，信号转换器使用导线与无线信号发射器相连，蓄电池使用导线与信号转换器、无线信号发射器相连，其中，信号转换器、无线信号发射器、蓄电池与链轮防护壳均通过螺钉与中心链轮固定。

进一步，所述刮板输送机为双圆环链。

进一步，所述视觉识别装置通过数据传输导线实时将采集信号传输给计算机，通过计算机分析圆环链五环磨伸长率、平环裂纹状态。

进一步，所述环形压力传感器密封性能良好，所测压力为圆环链作用在链轮齿后，链轮齿对中心链轮的压力。

进一步，所述无线信号发射器将采集信号实时传递给计算机，计算机通过对压力信号进行分析，从而判断刮板输送机工作状态。

本发明的有益效果：

通过视觉识别系统实时采集刮板输送机圆环链图像数据，并根据采集数据对圆环链五环伸长率与平环裂纹状态在线实时监测，工作人员通过计算机能够实时掌握刮板输送机圆环链磨损与疲劳状态，及时更换磨损严重的圆环链与更换较大断裂风险的圆环，降低刮板输送机故障率，提高采煤效率，通过压力传感器直接感知刮板输送机圆环链拉力变化，测量结果准确，时间无滞后，根据圆环链拉力变化判断刮板输送机断链、卡链故障准确可靠，有效避免刮板输送机故障后超负荷运行，组装链轮便于拆卸，更换磨损严重的链轮不需要将链轮从刮板输送机上拆卸，通过更换磨损严重的链轮齿替代更换整个链轮，节约成本与更换时间，提高采煤效率，降低企业生产成本。

附图说明

图1为本发明图像采集模块与照明模块安装位置示意图；

图2为本发明图像采集分析结果示意图；

图3为本发明刮板输送机断链示意图；

图4为本发明链轮装配示意图；

图5为本发明中心链轮示意图；

图6为本发明链轮齿示意图；

图7为本发明压力传感器安装位置示意图；

图8为本发明同排压力传感器位置示意图；

图9为本发明工作流程图；

图10为本发明控制程序框图；

图中，1-刮板输送机中板；2-照明模块；3-图像采集模块；4-刮板输送机链轮；5-链轮防护壳；6-链轮齿；7-中心链轮；8-压力传感器放置槽；9-导线孔；10-压力传感器；

L-五环磨损后长度；B-可视裂纹；Ⅰ-断链；Ⅱ-未断链条；a-压力传感器；b-压力传感器；c-压力传感器；d-压力传感器。

具体实施方式

如图1，照明模块2与图像采集模块3固定在刮板输送机中板1下方，图像采集模块3实时采集刮板输送机圆环链图像信息，并通过数据导线将数据实时传递给计算机。

如图2，计算机通过圆环链图片进行特征识别，确定圆环链五环磨损后长度L，根据五环原始长度

计算五环伸长率：，通过图像判断圆环链是否存在可视裂纹B，设定圆环链五环伸长率与可视裂纹B的危险值，当圆环链五环磨损率或圆环链可视裂纹B超过设定阈值，视为有较高断裂风险的圆环链，计算机发出警告通知工作人员及时对该圆环链进行处理。

如图3，刮板输送机发生断链后，断链Ⅰ将无法继续传递牵引力，刮板输送机牵引力全部由未断链条Ⅱ进行传递，此时，圆环链作用在刮板输送机链轮4上的外力明显发生变化。

如图4，图5，图6，图7，链轮齿6通过螺钉与中心链轮7装配固定，链轮齿6拆卸简单易更换，环形压力传感器10放置于压力传感器放置槽8中，环形压力传感器10的数据传输导线从导线孔9中穿过，与链轮防护壳5内的信号转换器连接，无线信号发射器通过导线与信号转换器相连接，并实时将环形压力传感器10的转换信号传递给计算机，其中，蓄电池、信号转换器与无线信号发射器均固定于链轮防护壳5内部，蓄电池为信号转换器与无线信号发射器提供电源，保证环形压力传感器10的压力信号实时传输给计算机，刮板输送机正常工作时，链轮转动的同时，通过链轮齿6卡住圆环链进行拖拽为刮板运动提供牵引力，圆环链作用在链轮齿6上的外力，将导致链轮齿6一侧螺栓连接处受压另一侧螺栓连接处受拉，随着链轮齿6上的外力增加，受压侧压力也会随之增大。

如图8，计算机实时监测两个链轮上各个压力传感器数值变化，刮板输送机空载运转，各个压力传感器在链轮4空载转动一圈所测对应最小压力，即为对应螺栓预紧力，压力传感器所测数值减去螺栓预紧力即为实测压力，刮板输送机正常工作时，同排压力压力传感器间实测压力变化同步且相差不大，当同排压力传感器中a与b实测压力迅速降低，且c与d实测压力迅速增大，或一排压力传感器中a与b实测压力迅速增大，且c与d实测压力迅速降低，均说明刮板输送机发生断链故障，计算机发出警报，提醒工作人员及时维修。