[發明專利]刮板輸送機鏈條狀態監控及保護系統

有效

• 申請號: 201310340137.7
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN103434816A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 宋建成;李艷偉;雷志鵬;席慶祥;李建華;樊建軍;田慕琴;許春雨;高云廣;鄭麗君;耿蒲龍;趙晉生
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;山西煤礦機械制造有限責任公司;太原市弘科電器有限公司
• 主分類號: B65G43/06
• 分類號: B65G43/06
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

技術領域

本發明涉及一種刮板輸送機鏈條狀態監控及故障保護系統，尤其適用于煤礦井下綜采工作面大功率刮板輸送機鏈條狀態監控及保護。?

背景技術

刮板輸送機是礦井綜采工作面的主要運煤設備，其運行可靠性直接影響著工作面采煤的連續性和安全性。同時，隨著生產效率的不斷提高，大力建設年產千萬噸級綜采工作面已成為我國礦井主要發展方向。這就要求綜采工作面刮板輸送機裝機運輸容量不斷提升，同時對刮板輸送機的故障保護也提出了更高要求。據統計，刮板輸送機40%以上的故障都是由鏈條引起的，所以對鏈條進行狀態監測和保護可以有效地降低刮板輸送機故障概率。?

綜采工作面環境復雜，刮板輸送機運行時受負載不平衡、片幫和液壓支架分組推溜等原因的影響，造成鏈條張緊力分布不均勻，使鏈條發生塑性形變和彈性形變，導致鏈條不是過緊就是過松。鏈條過緊或過松均會使鏈條不能與鏈輪正常嚙合。鏈條過緊會引起鏈條內側磨損加重，導致跳鏈或斷鏈；鏈條過松則會引起鏈輪下部的鏈條堆積，導致卡鏈事故。此外，鏈條過緊會加大電機的輸出功率，引起電機、液力耦合器、減速器等傳動機構運行溫度升高，大大縮短設備使用壽命。?

目前，國內主要通過油缸壓力與刮板輸送機鏈條張力對應關系、懸垂量與刮板輸送機鏈條張力對應關系這兩種方法來判斷刮板輸送機鏈條的張緊狀態，從而實現自動或手動控制鏈條張緊力。但是，由于這些參量難以在刮板輸送機運行過程中實時準確測量，因此實際控制時一般采用手動控制方式，未能實現自動控制，不能滿足自動化工作面的建設要求。國內現已研制出基于恒壓方式控制的鏈條張緊裝置，由于其不能隨著鏈條張力的變化進行實時調節，所以未得到廣泛應用。現如今，礦用刮板輸送機鏈條狀態仍然以人工觀測為主，即工人依靠其實踐經驗在易堆鏈處對鏈條的松緊程度進行判斷后，手動調節液壓油缸以達到調節鏈條松緊的目的，因此存在很大的不確定性和隨機性，容易引發鏈條故障。?

國外對刮板輸送機鏈條狀態監測的研究較早，但直接測量發生在鏈條上的張力變化一直是研究難點，所以仍以間接測量方式為主，主要包括以下三種測量方式：（1）懸垂量與張力關系；（2）功率與張力關系；（3）機尾伸縮油缸壓力與張力關系。根據這三種原理，德國DBT公司和美國JOY公司均開發出了相應的鏈條張緊裝置。由于負荷發生變化后，懸垂度、功率或伸縮油缸壓力與張力的關系也會隨之改變，因此這些方法均不能根據外界負荷變化實時動態調整鏈條張緊力，這也是為什么這幾家公司的產品進口后常常被礦方置于手動方式的原因所在。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種煤礦井下刮板輸送機鏈條狀態監控及保護系統，用于解決煤礦井下刮板輸送機鏈條狀態不能實時準確監測、鏈條不能隨負載變化自動調整運行狀態、在發生卡鏈和斷鏈故障后不能及時對鏈條進行保護等問題。通過對刮板輸送機運行狀態、鏈條張緊狀態和刮板輸送機負荷狀態的特征量進行在線檢測、信息融合和特征提取，驅動單元調整刮板輸送機鏈條張緊度使其根據負載變化進行實時調整，并對卡鏈、斷鏈故障進行診斷、保護和報警，從而在故障發生后及時停止刮板輸送機的運轉，確保刮板輸送機的安全運行，保證煤礦井下的生產安全。?

本發明提供的技術方案是：一種刮板輸送機鏈條狀態監控及保護系統，其特征在于：包括微控制器單元、無線測量單元、交流采樣單元、模擬量調理單元、顯示單元、通訊單元、按鍵單元、開關量單元和驅動單元；?

所述微控制器單元采用雙CPU結構，用于提高系統控制的實時性；

所述無線測量單元，包括感應測力傳感器、信號調理模塊、發射模塊、接收模塊和天線，其中感應測力傳感器安裝在刮板輸送機鏈條上，用于測量鏈環的縱向形變，進而得到鏈條所受的張力；通過該單元將測量的鏈條張力信息發送至微控制器單元；

所述交流采樣單元包括三相電流互感器、相電流調理電路和電流采集模塊，該單元輸入與三相電流互感器相連接，其中三相電流互感器安裝在刮板輸送機機尾電機進線處，用于測量電機電流，其輸出接相電流調理電路；電流采集模塊輸出接口接微控制器的GPIO口，通過虛擬SPI方式進行電流值的讀取；?

所述模擬量調理單元，包括測速傳感器、壓力傳感器和行程傳感器，其中測速傳感器安裝在刮板輸送機機尾電機上，用于測量電機轉速；壓力傳感器和行程傳感器安裝在刮板輸送機機尾油缸內，用于測量油缸壓力和油缸行程，并通過與液壓支架建立通信連接，實時采集采煤機的位置信號；該單元是將采集的信號經過隔離輸入保護電路、貝塞爾濾波器、跟隨電路、分壓電路及限壓保護電路處理后與微控制器的A/D管腳相連；