[發(fā)明專(zhuān)利]一種采煤機(jī)瞬態(tài)檢測(cè)的自動(dòng)預(yù)警裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810212429.5
• 申請(qǐng)日: 2018-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108426607A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李存祿;初成伍;于洪升;張濤;孫世民;石剛;步長(zhǎng)存;許孝龍;馮玉祥;張先春;黃文標(biāo);劉寒;韓哲;張瑞陽(yáng);劉凱;萬(wàn)振宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東里能魯西礦業(yè)有限公司;吉林省機(jī)械裝備制造有限責(zé)任公司;杭州匯光科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01D21/02
• 分類(lèi)號(hào): G01D21/02;G05B19/042;G08B19/00
• 代理公司: 青島高曉專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 37104
• 代理人: 吳澄

本發(fā)明公開(kāi)了一種采煤機(jī)瞬態(tài)檢測(cè)的自動(dòng)預(yù)警裝置及方法，包括羅氏線圈環(huán)繞在切割電機(jī)動(dòng)力線上；當(dāng)動(dòng)力線上流過(guò)電流時(shí)，羅氏線圈感應(yīng)出的電流經(jīng)過(guò)電流積分器被采集；振動(dòng)傳感器放置于采煤機(jī)電控箱內(nèi)，當(dāng)采煤機(jī)工作時(shí)，產(chǎn)生的機(jī)械運(yùn)動(dòng)加速度就被內(nèi)置的加速度傳感器感知，然后反應(yīng)到振動(dòng)量；實(shí)時(shí)采集兩個(gè)電流傳感器和振動(dòng)傳感器信號(hào)，采用電流曲線與振動(dòng)曲線相結(jié)合的特殊算法，綜合判斷出采煤機(jī)切割頭的工作狀態(tài)，達(dá)到及時(shí)保護(hù)采煤機(jī)切割頭的效果。本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明主控單元采用以現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA為核心控制處理器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，高速并行處理相關(guān)控制時(shí)序、電流數(shù)據(jù)、振動(dòng)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)通訊及計(jì)算，以確保同步檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于采煤機(jī)械智能化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采煤機(jī)瞬態(tài)檢測(cè)的自動(dòng)預(yù)警裝置及方法。

技術(shù)背景

礦井下采煤機(jī)切割頭作業(yè)時(shí)，經(jīng)常會(huì)碰到支護(hù)鐵架或其它堅(jiān)硬鐵礦石等，此時(shí)煤機(jī)切割頭上的截齒非常容易損壞，井道支護(hù)鐵架和主電機(jī)也會(huì)受到一定損傷，從而會(huì)影響安全性能和采煤效率。目前針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，主要采用監(jiān)控主電機(jī)線圈電流大小的方法來(lái)間接判斷是否切割異常，電流值一般采用常規(guī)互感線圈檢測(cè)，這種檢測(cè)方式存在速度慢、精度差等明顯缺點(diǎn)，最終達(dá)到的保護(hù)效果極低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種采煤機(jī)瞬態(tài)檢測(cè)的自動(dòng)預(yù)警裝置及方法，該系統(tǒng)采用分別實(shí)時(shí)探測(cè)瞬態(tài)電流數(shù)據(jù)和采煤機(jī)身振動(dòng)量數(shù)據(jù)，采用FPGA為核心的主控單元，對(duì)電流曲線與振動(dòng)曲線相結(jié)合的特殊算法，使得采煤機(jī)切割頭碰到支護(hù)鐵架或其它堅(jiān)硬鐵礦石時(shí)能有效的自動(dòng)保護(hù)預(yù)警效果。

一種采煤機(jī)瞬態(tài)檢測(cè)的自動(dòng)預(yù)警裝置及方法，包括：第一電流傳感器、第二電流傳感器、振動(dòng)傳感器、FPGA單元。

所述的第一電流傳感器、第二電流傳感器用于感應(yīng)兩個(gè)煤機(jī)切割電機(jī)工作動(dòng)力線上的瞬態(tài)電流，并將其按特定比例轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)。

所述的振動(dòng)傳感器用于感應(yīng)煤機(jī)工作時(shí)機(jī)身主體的振動(dòng)頻率以及振動(dòng)強(qiáng)度，并將其按特定比例轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)。

所述的FPGA單元包括電源模塊以及與電源模塊相連的AD轉(zhuǎn)換模塊和FPGA數(shù)字處理器；所述的電源模塊用于給FPGA單元中的各模塊提供穩(wěn)定的直流工作電壓；所述的AD轉(zhuǎn)化模塊用于采集電流傳感器和振動(dòng)傳感器轉(zhuǎn)換出來(lái)的模擬電壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；所述的FPGA數(shù)字處理器用于接收并處理電流及AD轉(zhuǎn)化模塊中采集的振動(dòng)量數(shù)據(jù)，計(jì)算判斷電機(jī)工作狀態(tài)，同時(shí)與外界PLC進(jìn)行信號(hào)交互。

優(yōu)選的，所述電流傳感器采用柔性羅氏線圈進(jìn)行電流檢測(cè)，具有檢測(cè)精度高、速度快等優(yōu)勢(shì)，可很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)割煤電機(jī)瞬態(tài)沖擊電流的有效檢測(cè)。

優(yōu)選的，所述振動(dòng)傳感器采用KS74C10型號(hào)傳感器，其采用德國(guó)MMF超高頻工業(yè)級(jí)加速度傳感器檢測(cè)方式，具有檢測(cè)精度高、振動(dòng)量程大、頻率高等優(yōu)勢(shì)，可很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)煤機(jī)工作狀態(tài)中的振動(dòng)強(qiáng)度以及振動(dòng)頻率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

優(yōu)選的，所述的電源模塊采用型號(hào)為金升陽(yáng)IB0503XT-1WR2的隔離穩(wěn)壓電源供電，與外界電網(wǎng)保持隔離，確保各個(gè)功能單元的供電能夠純凈可靠。

優(yōu)選的，所述FPGA數(shù)字芯片采用ACTEL公司A3P1000型號(hào)的可編程門(mén)陣列，其具有大容量處理單元，工作頻率可高達(dá)350MHZ，能夠快速并行處理數(shù)據(jù)計(jì)算，及時(shí)發(fā)送信號(hào)于PLC進(jìn)行采煤機(jī)動(dòng)作控制。

在本發(fā)明應(yīng)用時(shí)，羅氏線圈環(huán)繞在切割電機(jī)動(dòng)力線上；當(dāng)動(dòng)力線上流過(guò)電流時(shí)，羅氏線圈感應(yīng)出的電流經(jīng)過(guò)電流積分器被采集；振動(dòng)傳感器放置于采煤機(jī)電控箱內(nèi)，所述采煤機(jī)機(jī)箱內(nèi)再放置加速度傳感器；當(dāng)采煤機(jī)工作時(shí)，產(chǎn)生的機(jī)械運(yùn)動(dòng)加速度就被放置的加速度傳感器感知，然后反應(yīng)到振動(dòng)量；FPGA放置于電控箱，實(shí)時(shí)采集兩個(gè)電流傳感器和振動(dòng)傳感器信號(hào)，采用電流曲線與振動(dòng)曲線相結(jié)合的特殊算法，在電流曲線和振動(dòng)曲線保持平穩(wěn)時(shí)，說(shuō)明采煤機(jī)機(jī)頭正常工作，在振動(dòng)曲線出現(xiàn)強(qiáng)烈波動(dòng)時(shí)，說(shuō)明采煤機(jī)出現(xiàn)觸碰到硬物，同時(shí)采取措施以達(dá)到及時(shí)保護(hù)采煤機(jī)切割頭的效果。