一种矿用输送机托辊故障监测定位及报警装置的制作方法

本发明涉及一种矿用输送机托辊故障监测定位及报警装置，具体来说涉及一种通过分布式光纤的振动传感技术对矿用输送机托辊进行监测、故障定位并及时报警的装置。

背景技术：

带式输送机具有运量大、运距远、能耗小等优点，广泛应用于煤炭、矿山、港口、电力、冶金、化工等领域。托辊是带式输送机大量使用的重要部件，是承托输送带的一种长回转体组件，作用是支承皮带与载货，减少皮带运行阻力，保证皮带平稳地运行。托辊运行状况对输送带、输送机的寿命起着关键作用。大型矿用输送机中的托辊种类繁多且分布分散、缺乏集中监视，在故障一旦发生情况下，线内不能进行快速的故障分析与诊断，现场生产管理人员就难以给出有效的调度与管理措施，最终直接影响到机器设备甚至整个生产线的运行。由于矿用输送机工作环境恶劣，在对托辊故障监测方面带来很大困难。近年来，光纤传感技术作为一种先进的传感技术，越来越受到学术界和工程界的重视。传统的电、磁传感技术存在着稳定性差、灵敏度低的缺点，难以在煤矿生产运输环境下实现托辊状态的实时监测，而光纤传感技术具有稳定性好、灵敏度高等特点。综上，本发明介绍了一种可适应恶劣环境的光纤对矿用输送机托辊故障监测定位及报警装置。

技术实现要素：

本发明的目的是设计一种矿用输送机托辊故障监测定位及报警装置，通过改进光纤传感装置解决恶劣环境下的光纤监测系统稳定性差的问题，从而实现在恶劣环境下对矿用输送机托辊故障实时监测定位及报警。

本发明装置包括信息采集模块、信息分析处理模块、实时监控模块三个部分，信息采集模块位于矿用输送机的工作环境中，与信息分析处理模块相连，信息分析处理模块与实时监控模块相连；信息采集模块包括改进的传感光纤、驱动电源、半导体激光器、耦合器、放大器、光电转换器、信号采集卡；信号分析处理模块包含托辊振动数据库；实时监控模块由现场报警装置、远程pc机监控终端组成，现场报警装置由蜂鸣器和led灯组成，现场报警装置放置于矿用输送机工作现场，远程pc机监控终端放置在远程监控室内。

针对矿井生产运输的恶劣环境，将信息采集模块中的传感光纤进行性能改进，传感光纤由光纤、防水阻挡层、中心增强材料、阻燃材料组成，用防水阻挡层包裹光纤、中心增强材料和阻燃材料，对外露的光纤端头和非传感功能的光纤部分，采用防噪声封装装置密封；在托辊两侧沿线铺设传感光纤。

信息采集模块中的驱动电源、半导体激光器、耦合器、放大器、光电转换器放置在恒温防干扰箱内，箱体分为外层、中间层和内层三部分；外层由不锈钢板组成，中间层放置抽尽空气的空心薄板，内层由铜板构成，箱内置有温度探头，温度探头固定在箱内空中且不与物体或箱壁接触。

本发明具有积极的效果：(1)本发明设计的装置，可在恶劣环境下实时监测托辊工作状态，同时易于工作人员进行系统控制；(2)通过对光纤传感结构的改进，克服了恶劣环境下的光纤监测系统稳定性差的问题，从而实现在恶劣环境下对矿用输送机托辊故障实时监测定位及报警。

附图说明

图1是本发明系统结构图；

图2是本发明传感光纤结构图；

图3是本发明恒温防干扰箱剖面结构图。

具体实施方式

下面结合附图阐述发明内容的具体实施方式。

如图1所示的一种矿用输送机托辊故障监测定位及报警装置，包含三个部分组成：信息采集模块1、信息分析处理模块2、实时监控模块3；信息采集模块1位于矿用输送机的工作环境中，与信息分析处理模块2相连，信息分析处理模块与实时监控模块3相连；信息采集模块1包括传感光纤、驱动电源、半导体激光器、耦合器、放大器、光电转换器、信号采集卡；利用托辊(输送带)两侧沿线铺设的的传感光纤进行传感，捕获输送带运行中各处在经过托辊后的振动信息沿时间和空间的二维分布情况，将所测量得到的光纤振动曲线数据按时间轴构成由灰度值表示振动强度的状态图，该状态图的横坐标为光纤长度信息、纵坐标为时间长度信息，并传送给信息分析处理模块2；信号分析处理模块2是根据采集到的信息对输送带运行在无故障托辊时所对应的状态图进行时域分析处理，采用自适应滤波的技术进行去噪，以提高系统信噪比，得到无故障情况下的托辊的振动特征频率。重复上述步骤，建立托辊振动数据库，将托辊特征频率信息存储在托辊振动数据库中；当托辊振动数据库中的托辊振动特征频率的差异在预设允许范围内，则将该组数据标记为观察状态存入数据库中，若差异不在预设允许范围内，则是托辊出现问题，将该组数据标记为报警状态存入托辊振动数据库，并将托辊出现问题的信息传输给实时监测系统；实时监控模块3由现场报警装置4、远程pc机监控终端5组成，现场报警装置4由蜂鸣器6和led灯7组成，放置于矿用输送机工作现场，远程pc机监控终端5放置在远程监控室内对信号分析处理模块2传输的托辊出现问题的信息通过现场报警装置4实现现场报警，蜂鸣器6发出声音报警信号，led灯7发出红色闪烁信号，及时通知现场人员，远程监控室的远程pc机监控终端5发出报警信号通知监控室人员。

如图2所示的是传感光纤结构示意图。针对普通光纤在矿井生产运输的恶劣环境中，易受到水、挤压拽拉、着火、工作环境噪声太大的影响，导致系统受干扰严重，甚至无法工作，所以需要将所述信息采集模块中的传感光纤进行性能改进，改进后的传感光纤由光纤1、防水阻挡层2、中心增强材料3、阻燃材料4组成；用防水阻挡层2包裹光纤1、中心增强材料3和阻燃材料4，防止工作环境中水汽、湿气扩散，对传感系统造成干扰；中心增强材料3对在铺设及工作过程中的挤压拽拉起保护作用；使用阻燃材料4减少火灾发生时因物体易燃，使火势蔓延烧坏系统；对外露的光纤端头和非传感功能的光纤部分，采用防噪声封装装置密封，避免矿用输送机工作时噪声太大，对系统影响严重。

如图3所示的是恒温防干扰箱剖面结构示意图。矿区工作环境噪声大、温差大，信息采集模块中的驱动电源、半导体激光器、耦合器、放大器、光电转换器对环境噪声、温度敏感。噪声过大，影响信息采集的准确度；温度过高或过低容易导致信息采集模块的设备无法正常工作，为解决上述问题，将上述易受噪声、温度影响的装置放置在恒温防干扰箱内，箱体分为外层1、中间层2和内层3三部分；外层1由不锈钢板组成，支撑整体；中间层2放置抽尽空气的空心薄板，营造真空环境，隔绝矿区的工作噪声；内层由铜板构成，箱内置有温度探头4，温度探头4固定在箱内空中且不与物体或箱壁接触，实时监测箱内的温度，对箱的恒温范围设置偏离度，使系统提前加热或制冷，及时稳定温度，为设备提供一个恒温的工作环境。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化从而可以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种矿用输送机托辊故障监测定位及报警装置。通过在托辊两侧沿线铺设传感光纤，捕获输送带经过托辊时的振动信息并传送给信号分析处理模块，检测到托辊故障时及时报警。煤矿运输现场设置现场报警装置，远程监控室内设置PC机监控终端。本装置能够在煤矿生产恶劣环境中实现矿用输送机托辊故障监测定位及报警，具有较高的应用价值。

技术研发人员：李现国;龙新雨;姜航旗;孙叶美;苗长云
受保护的技术使用者：天津工业大学
技术研发日：2017.08.28
技术公布日：2017.11.24