专利名称：刮板输送机故障检测装置、系统及方法
技术领域：
本发明涉及矿山运输与提升设备的故障检测，尤其涉及刮板输送机的故障检测。
背景技术：
刮板输送机在现场使用过程中，由于环境恶劣，条件复杂，经常出现刮板机欠速、 断链、板斜、链松、异步或刮板缺失等故障，这些故障可能会导致一系列严重事故。现有的检测技术通常是在出现严重事故后发出信号提示检修人员或操作人员来进行故障排除与故障恢复工作，不能在严重事故发生前给出提示，因而不但不能避免事故的发生，而且需要漫长的恢复过程，严重导致停产。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种刮板输送机故障检测装置，该检测装置包括框架总成、信号处理装置、两个托辊和两个触动摆杆；两个托辊可转动地设置于框架总成上，能分别围绕两个相应的水平旋转轴线独立地转动，所述两个水平旋转轴线位于同一水平直线上；两个触动摆杆分别垂直地、刚性地连接至两个托辊；在未工作状态下，两个触动摆杆在重力作用下自然下垂；在工作状态下，两个触动摆杆在刮板作用下发生摆动，能带动相应的托辊围绕各自相应的旋转轴线发生转动；信号处理装置包括两个传感器，所述两个传感器分别用于检测两个托辊的转动过程，产生检测信号。本发明还提供一种刮板输送机故障检测系统，该检测系统包括两个前述检测装置，并且还包括一个故障分析器，其用于对每个检测装置的传感器的检测信号进行分析，给出刮板输送机的故障指示。本发明还提供一种刮板输送机故障检测方法，该方法包括，沿刮板输送机运行方向放置前述检测装置，使托辊的旋转轴线与刮板机中心线垂直，使所述两个检测装置中的每个摆杆在重力作用下自然下垂，以及使每个摆杆在空间上构成立方体的四个平行侧边之一，且使刮板穿过每个摆杆时，带动摆杆摆动一个角度；对每个检测装置的传感器的检测信号进行分析，给出刮板输送机的故障指示。通过上述检测装置或方法，能监测刮板输送机运行状态，并相应地给出多种故障指示，从而有效避免事故发生，达到预防功效。
图1是根据本发明一个实施方案的检测装置组成及安装位置图；图2是根据本发明一个实施方案的信号处理装置组成及安装布置图；图3是图2沿A向观察时的局部的放大视图；图4是根据本发明一个实施方案的故障检测方法中的每一检测装置中的传感器的安装位置示意图。
具体实施例方式下面参考附图来描述本发明的实施方案。图1是根据本发明一个实施方案的检测装置组成及安装位置图。如图中所示，该检测装置主要包括框架总成1、信号处理装置2、两个托辊3和两个触动摆杆6 (分别称为摆杆A和摆杆B)。框架总成1用于直接或间接地承载各部件。两个托辊3设置于框架总成1上，能分别围绕两个相应的水平旋转轴线独立地转动。所涉及的两个水平旋转轴线位于同一水平直线上。两个触动摆杆分别垂直地、刚性地连接至两个托辊3。优选的是，所述两个触动摆杆分别彼此远离地放置于相应的托辊的两端，如图中所示，触动摆杆A靠近其所在的托辊的左侧，触动摆杆B靠近其所在的托辊的右侧。托辊可以通过托辊吊耳7连接至相应的框架总成1，摆杆在重力作用下自然下垂；在工作状态下，两个触动摆杆在刮板作用下发生摆动，能带动相应的托辊围绕各自相应的旋转轴线发生转动，由此，托辊的角位移亦反应了触动摆杆的角位移。如图2和3所示，信号处理装置2主要包括两个传感器8。所述两个传感器分别固定于框架总成1上，分别用于检测两个托辊的转动过程。在本发明的该实施方案中，在所述托辊上设置了两个被检测板9，所述传感器8通过分别检测两个被检测板的转动过程来检测托辊3的转动。每个传感器也可以先位于相应的传感器固定板11上，通过相应的传感器固定板再固定于框架总成1的托辊吊耳7上。传感器固定板如图3所示，可以为简单的中空的支架，而传感器则刚好安装于中间空位处。每个被检测板9固定于相应的托辊上，或固定于相应的托辊的一侧，并靠近相应的传感器布置。图中，被检测板的一边具有曲面形状， 以贴合托辊的曲面。当托辊转动，从而发生角位移时将带动相应的被检测板同样发生角位移。各传感器分别检测相应的被检测板的转动过程，产生检测信号。优选地，各传感器以非接触方式分别检测相应的被检测板的角位移。优选地，所述检测信号为脉冲信号，其用于表征两个被检测板，也即托辊，的转动的开始时刻和转速。检测信号将被传送至故障分析器进行处理，给出故障指示。所述故障分析器例如可以为可编程控制器。图中传感器和相应的被检测板都位于框架总成1的靠近中间的位置处，可以理解，每一传感器和其相应的被检测板也可以位于框架总成1的端部，如图4中的传感器A、 B、C、D所示。在本发明的实施方案中，触动摆杆是由60X350mm的EP胶带裁制的，其以以下方式固定至托辊在摆杆A两侧面各安放一块连接压板4，面与面接触，用螺栓连接成一体，然后连接压板4与托辊3的弧面焊接为一体。此外，可以通过其他方式将摆杆A刚性地连接至托辊，或使其与托辊一体成型，使得每次摆杆发生角位移时，带动着相应的托辊一起发生相同度数的角位移。摆杆A和摆杆B的连接压板要统一尺寸，连接压板与胶带固定的螺栓孔距应保持同一尺寸、孔径尺寸也要一致，以保证摆杆A和摆杆B在同一时刻上的摆动角位移和工作状态一致，也是为了保证与刮板接触后动作时间一致性，也便于更换胶带方便快捷。可以在传感器的固定板与被检测板之间留6_15mm的的间隙，从而避免因安装不到位致使传感器检测不到或检测不精确；或因安装位置超出规定部分，导致传感器已被被检测板损坏，发生误动作，直接影响该装置的准确性。在同一检测装置上固定的两块被检测板与两个转动托辊的焊接形成的相对位置尽量保持一致，以提高该装置的检测精度。本发明还提供了一种故障检测系统，该系统包括两个上述检测装置，并且还包括一个故障分析器，其用于对每个检测装置的传感器的检测信号进行分析，给出刮板输送机的故障指示。参考图4，在利用上述检测系统进行故障检测时，先在刮板输送机静止状态下沿刮板输送机运行方向固定两个所述检测装置，使托辊的旋转轴线与刮板机中心线(其平行于刮板输送机运行方向，为刮板中心位置的连线)垂直，使所述两个检测装置中的每个摆杆在重力作用下自然下垂，以及使每个摆杆在空间上构成立方体的四个平行侧边之一。所述检测装置可以直接固定在刮板机箱体上。优选的是，所述两个检测装置分别放置在刮板输送机的头轮和尾轮处，固定于刮板机箱体12上。图中5为刮板及链条连接件组。第一组检测装置包括传感器A和B ；第二组检测装置包括传感器C和D(为清楚起见，图4已经略去了摆杆等其他部件)，传感器A、B、C、D在空间位置上形成一矩形形状，四个相应的摆杆在空间上构成立方体的四个平行侧边。刮板输送机正常启动运行后，每一根刮板沿刮板运行方向上运行一个周期内，都要与受重力自然下垂的摆杆A和摆杆B相碰触，摆杆A和摆杆B的摆动过程发生的角位移通过连接压板带动托辊一起沿托辊轴线转动，在其转动的过程中， 固定在托辊上的被检测板也产生相对一致的角位移。传感器A和B分别检测摆杆A和摆杆 B所发生的这一过程，并产生相应检测信号到故障分析器。优选地，所述检测信号为脉冲信号，其用于表征两个被检测板(或托辊)的转动的开始时刻和转速，换言之，通过该脉冲信号可以获取两个托辊的转动的开始时刻和转速。故障分析器对每个检测装置的传感器的检测信号进行分析，分析检测信号可以获取刮板经过摆杆时的速度，时间，以及某一时间段内经过的刮板数目等信息，进而给出刮板输送机的故障指示。传感器脉冲信号的同步性反应了刮板同时穿过相应的摆杆，而传感器脉冲信号的一致性反应了穿过摆杆的刮板数目的一致性。故障分析器处理来自A、B、C和D的信号并给出刮板机故障指示。具体而言，若故障分析器分析来自A、B、C和D的脉冲信号后，发现传感器A、B、C和D之一检测到的刮板速度低于某一个速度阈值，或检测到刮板经过两个检测装置时的间隔时间大于某一预设的时间阈值，则给出刮板输送机欠速故障指示。若故障分析器分析来自A、B、C和D的信号后，发现在刮板输送机的一个运行周期内传感器A和传感器B产生的脉冲信号不同步、不一致，并且在同周期内传感器C和传感器 D产生的脉冲信号也不同步、不一致，则给出刮板输送机断链故障指示。若故障分析器分析来自A、B、C和D的信号后，发现在刮板输送机的一个运行周期内传感器A和传感器C产生的脉冲信号总是分别超前(或滞后)于同周期内传感器B和传感器D产生的脉冲信号，则向相关控制设备指示存在板斜、链松故障。此时，例如可能存在刮板跑斜，刮板弯曲变形，圆链环伸长变形不同步，检修维护不到位造成的两条链松紧不一等情况。若故障分析器分析来自A、B、C和D的信号后，发现传感器A、B产生的脉冲信号一样，传感器C、D产生的脉冲信号一样；但是在对纵向上传感器A、B与传感器C、D两组再作对比后发现，产生和接收到的脉冲信号不一致，则给出刮板输送机异步故障或刮板缺失故障指示。所述信号一样指的是两个传感器(以传感器A和B为例)产生的信号同步且信号一致(即信号数目相同)，也即，相同数目的刮板依次同时经过摆杆A和B。鉴于多种故障可能同时出现，因此，故障分析器可以根据信号分析结果，同时给出存在多种相应故障的指示。 相关控制设备接收来自故障分析器的故障指示后，可以采取相应控制措施，如，马上停止设备的运转，或马上发出报警信号，或对故障马上进行处理。
权利要求
1.一种刮板输送机故障检测装置，其特征在于，该检测装置包括框架总成、信号处理装置、两个托辊和两个触动摆杆；两个托辊可转动地设置于框架总成上，能分别围绕两个相应的水平旋转轴线独立地转动，所述两个水平旋转轴线位于同一水平直线上；两个触动摆杆分别垂直地、刚性地连接至两个托辊；在未工作状态下，两个触动摆杆在重力作用下自然下垂；在工作状态下，两个触动摆杆在刮板作用下发生摆动，能带动相应的托辊围绕各自相应的旋转轴线发生转动；信号处理装置包括两个传感器，所述两个传感器分别用于检测两个托辊的转动过程， 产生检测信号。
2.根据权利要求1所述的刮板输送机故障检测装置，其特征在于，所述检测信号为脉冲信号，用于表征两个托辊的转动的开始时刻和转速；以及所述两个触动摆杆分别彼此远离地放置于相应的托辊的两端。
3.一种刮板输送机故障检测系统，其特征在于，该检测系统包括两个权利要求1或2所述的检测装置，并且还包括一个故障分析器，其用于对每个检测装置的传感器的检测信号进行分析，给出刮板输送机的故障指示。
4.一种刮板输送机故障检测方法，其特征在于，沿刮板输送机运行方向放置两个权利要求2所述的检测装置，使托辊的旋转轴线与刮板机中心线垂直，使所述两个检测装置中的每个摆杆在重力作用下自然下垂，以及使每个摆杆在空间上构成立方体的四个平行侧边之一，且使刮板穿过每个摆杆时，带动摆杆摆动一个角度；对每个检测装置的传感器的检测信号进行分析，给出刮板输送机的故障指示。
5.根据权利要求4所述的刮板输送机故障检测方法，所述两个检测装置分别放置在刮板输送机的头轮和尾轮处，分别固定于刮板机箱体上。
6.根据权利要求4或5所述的刮板输送机故障检测方法，在预定的刮板输送机的额定速度和刮板间距下，所述角度为60度。
7.根据权利要求4或5所述的刮板输送机故障检测方法，若对每个检测装置的传感器的检测信号进行分析，发现刮板穿过摆杆的速度低于某一个速度阈值，或得出刮板经过两个检测装置时的间隔时间大于某一预设的时间阈值，则给出刮板输送机欠速故障指示。
8.根据权利要求4或5所述的刮板输送机故障检测方法，若对每个检测装置的传感器的检测信号进行分析，发现每个检测装置中的两个传感器产生的脉冲信号不同步也不一致，则给出刮板输送机断链故障指示。
9.根据权利要求4或5所述的刮板输送机故障检测方法，若对每个检测装置的传感器的检测信号进行分析，发现两个检测装置中位于刮板输送机运行方向同一侧的两个传感器产生的脉冲信号总是分别超前于同周期内另一侧的两个传感器产生的脉冲信号，或者若两个检测装置中位于刮板输送机运行方向同一侧的两个传感器产生的脉冲信号总是分别滞后于同周期内另一侧的两个传感器产生的脉冲信号，则给出刮板输送机板斜、链松故障指
10.根据权利要求4或5所述的刮板输送机故障检测方法，若对每个检测装置的传感器的检测信号进行分析，发现每个检测装置中的两个传感器产生的脉冲信号一样，但位于刮板输送机运行方向同一侧的两个传感器产生的脉冲信号不一致，则给出刮板输送机异步故障或刮板缺失故障指示。
全文摘要
本发明提供一种刮板输送机故障检测装置，其包括框架总成、信号处理装置、两个托辊和两个触动摆杆；两个托辊可转动地设置于框架总成上，能分别围绕两个相应的水平旋转轴线独立地转动，所述两个水平旋转轴线位于同一水平直线上；两个触动摆杆分别垂直地、刚性地连接至两个托辊；在未工作状态下，两个触动摆杆在重力作用下自然下垂；在工作状态下，两个触动摆杆在刮板作用下发生摆动，能带动相应的托辊围绕各自相应的旋转轴线发生转动；信号处理装置包括两个传感器，所述两个传感器分别用于检测两个托辊的转动过程，产生检测信号。本发明还提供一种相应的刮板输送机故障检测系统和刮板输送机故障检测方法。
文档编号B65G43/00GK102491067SQ201110392150
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者秦平 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华准格尔能源有限责任公司