一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，具有四种识别模块，安装于刮板输送机系统的不同位置，监测的时间、空间范围大，四种参数融合后具有冗余性、互补性、实时性等特征，通过融合参数对煤矿井下运行中的刮板输送机刮板链断链故障进行识别，可以对断链故障进行有效的判断，具有较高的容错性、准确性，较好的快速性，较强的可靠性。

A Multi-parameter Fusion Recognition Device for Chain Break Fault of Scraper Conveyor

The invention discloses a multi-parameter fusion identification device for scraper conveyor chain-breaking fault, which has four identification modules, which are installed in different positions of scraper conveyor system, and has a large monitoring time and space range. After the four parameters are fused, the device has the characteristics of redundancy, complementarity and real-time. Through the fusion parameters, it can be used in coal mine underground. The identification of chain breaking fault of scraper chain in running scraper conveyor can effectively judge chain breaking fault. It has high fault tolerance, accuracy, rapidity and reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置
本专利技术属于煤矿电气设备
，具体涉及一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置。
技术介绍
刮板输送机是井下煤矿综采工作面的主要运输设备，与采煤机、液压支架等设备联合作业实现煤炭的开采、运输工作面的支护和设备的推移。随着高产高效综采工作面的不断建设，刮板输送机向大功率、长距离、大运量方向发展，刮板输送机能否长期稳定、安全可靠的运行在采煤生产中变得越来越重要。但是，在刮板输送机的运行中由于装煤过多、负荷过大，工作面不平、不直，受冲击载荷的反复作用造成链条疲劳损坏等因素影响，经常出现断链故障，轻则影响生产的正常进行，重则损坏刮板输送机、造成整个综采工作面的停机，大大降低企业的生产效率、造成巨大的经济损失。因此，非常有必要对刮板输送机刮板链的运行状态进行多参数融合识别，及时准确地发现断链故障，发出报警提醒管理人员维护刮板输送机系统，提高刮板输送机运行的可靠性，使整个综采工作面能够稳定运行。现有技术中，有如下技术方案解决上述问题：通过安装在开天窗中部槽插板中的传感器组件产生一定磁场，由传感器组件中的霍尔元件检测刮板通过时对磁场产生的影响，来判断是否有刮板通过，从而预测断链事故的发生。现有方案在实际应用中存在以下弊端：1.只对刮板输送机下链道的刮板状态进行识别监测，且只能安装在开天窗中部槽处，监测的时间、空间覆盖范围有限，识别性能差，不能及时地监测出断链故障，快速性差。2.识别方案单一，仅通过磁场变化这一单一参数来判断刮板输送机是否发生断链，不能对断链故障进行有效判断，容错性差、准确性低、可靠性弱。
技术实现思路
本专利技术一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置的目的在于：解决上述现有技术中存在的快速性差、准确性低、可靠性弱等问题，从而公开一种能够及时有效地对刮板输送机的断链状态进行多参数融合识别的装置，该装置适用于煤矿井下综采工作面刮板输送机刮板链断链故障的识别。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，包括电参数识别模块、转矩识别模块、第一链条张力识别模块、第二链条张力识别模块、磁场识别模块和信号处理模块；其中，所述电参数识别模块包括电流互感器、电压测试接口和电参数采集模块；电流互感器环套在刮板输送机的三相电进线上，电压测试接口连接电参数采集模块，且与三相电进线的Ua、Ub、Uc分别相接；所述转矩识别模块包括电阻应变片、交流电桥电路、交流电源和运算放大器，电阻应变片粘贴于弹性元件扭轴表面，交流电桥电路连接所述电阻应变片和运算放大器，交流电源连接交流电桥电路进行供电；所述第一链条张力识别模块与第二链条张力识别模块均包括张力应变片、开孔线槽和信号采集模块，张力应变片设置于刮板输送机刮板与链轮啮合处，张力应变片、开孔线槽和信号采集模块依序连接；所述磁场识别模块由永磁体、C型导磁体、线性霍尔元件组成，永磁体、C型导磁体和线性霍尔元件依序连接且外部包覆不锈钢；所述信号处理模块包括压力型信号变送电路、电压型信号调理电路、电流型信号调理电路、光电耦合电路、A/D转换模块、PLC模块、PLC以太网通信模块和上位机，其中，压力型信号变送电路、电压型信号调理电路、电流型信号调理电路均与光电耦合电路连接，光电耦合电路、A/D转换模块、PLC模块、PLC以太网通信模块和上位机依序连接。其中，所述电参数识别模块设置于刮板输送机系统变频器与驱动电机之间的三相电进线上，通过为驱动电机供电的三相电进线采集驱动电机的三相电压信号、电流信号，完成对三相电参数的实时采集，电压测试接口与三相电进线的Ua、Ub、Uc分别相接，完成对驱动电机三相电压信号的采集，电流互感器分别环套在驱动电机的三相电进线上，完成对驱动电机三相电流信号的采集，电参数采集模块将三相电参数上传至电压型信号调理电路和电流型信号调理电路，电参数识别模块依据三相电参数变化情况识别出刮板输送机的有载链断链和无载链断链两种断链故障工况。其中，转矩识别模块设置于刮板输送机系统联轴器与减速器之间的扭轴上，完成对驱动电机输出转矩的实时采集，驱动电机主轴转动时，将其转矩传送给弹性元件扭轴，扭轴产生与转矩大小成比例关系的应变，传递给粘贴于扭轴表面的电阻应变片，电阻应变片的阻值变化通过由交流电源供电的交流电桥电路测量得出，并经运算放大器将输出电压上传至电压型信号调理电路，输出电压幅值大小与驱动电机输出转矩成比例关系，转矩识别模块依据输出转矩变化情况识别出刮板输送机的有载链断链和无载链断链两种断链故障工况。其中，第一链条张力识别模块设置于刮板输送机系统机头位置链轮处，完成对刮板输送机系统机头位置刮板链张力的实时采集，所述第二链条张力识别模块设置于刮板输送机系统机尾位置链轮处，完成对刮板输送机系统机尾位置刮板链张力的实时采集。其中，在刮板输送机的刮板与链轮啮合处进行铣平处理，并设置张力应变片，在链轮表面进行开槽处理并构造开孔线槽，张力应变片实现对刮板啮入、啮出链轮时产生的瞬时张力突变的检测，并将检测到的瞬时张力突变信号通过开孔线槽传输给信号采集模块，信号采集模块将瞬时张力突变信号传输至压力型信号变送电路，第一链条张力识别模块与第二链条张力识别模块依据张力值变化情况、张力差值变化情况识别出刮板输送机的有载链单链断链、有载链双链断链、无载链单链断链、无载链双链断链四种断链故障工况。其中，磁场识别模块设置于刮板输送机中部槽处，根据不同工况设置不同数量的磁场识别模块，完成对刮板输送机刮板通过状态的实时采集，永磁体和线性霍尔元件通过C型导磁体相连接，永磁体、C型导磁体、线性霍尔元件整体形成与中部槽槽体内部相同的构造并嵌在中部槽内，可以不改变中部槽内部形状以便于刮板的顺利通过，永磁体、C型导磁体、线性霍尔元件外部包覆不锈钢以塑造良好的磁场并实现与中部槽的焊接，与通过其本身的磁通量成正比的线性霍尔元件的输出电压上传至电压型信号调理电路，线性霍尔元件的输出电压与磁场信号具有对应关系，在刮板输送机上下中部槽左右两侧同时设置磁场识别装置，磁场识别模块依据线性霍尔元件的磁场信号变化情况识别出刮板输送机的有载链单链断链、有载链双链断链、无载链单链断链、无载链双链断链四种断链故障工况。其中，信号处理模块负责采集处理电参数识别模块、转矩识别模块、第一链条张力识别模块与第二链条张力识别模块、磁场识别模块上传的参数，并对各项参数进行融合识别以及时准确地判断断链故障的产生状况。其中，压力型信号变送电路与第一链条张力识别模块的信号采集模块、第二链条张力识别模块的信号采集模块连接，接收第一链条张力识别模块、第二链条张力识别模块上传的刮板链张力参数，压力型信号变送电路将刮板链张力参数处理成0-5V的标准电压信号，传送给光电耦合电路；电压型信号调理电路与电参数识别模块的电参数采集模块、转矩识别模块的运算放大器、磁场识别模块连接，接收电参数识别模块上传的三相电压参数、转矩识别模块上传的驱动电机输出转矩参数与磁场识别模块上传的磁场信号参数，电压型信号调理电路将三相电压参数、驱动电机输出转矩参数与磁场信号参数三种电压型信号处理成0-5V的标准电压信号，传送给光电耦合电路；电流型信号调理电路与电参数识别模块的电参数采集模块连接，接收电参数识别模块上传的三相电流参数，电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，包括电参数识别模块、转矩识别模块、第一链条张力识别模块、第二链条张力识别模块、磁场识别模块和信号处理模块；其中，所述电参数识别模块包括电流互感器、电压测试接口和电参数采集模块；电流互感器环套在刮板输送机的三相电进线上，电压测试接口连接电参数采集模块，且与三相电进线的Ua、Ub、Uc分别相接；所述转矩识别模块包括电阻应变片、交流电桥电路、交流电源和运算放大器，电阻应变片粘贴于弹性元件扭轴表面，交流电桥电路连接所述电阻应变片和运算放大器，交流电源连接交流电桥电路进行供电；所述第一链条张力识别模块与第二链条张力识别模块均包括张力应变片、开孔线槽和信号采集模块，张力应变片设置于刮板输送机刮板与链轮啮合处，张力应变片、开孔线槽和信号采集模块依序连接；所述磁场识别模块由永磁体、C型导磁体、线性霍尔元件组成，永磁体、C型导磁体和线性霍尔元件依序连接且外部包覆不锈钢；所述信号处理模块包括压力型信号变送电路、电压型信号调理电路、电流型信号调理电路、光电耦合电路、A/D转换模块、PLC模块、PLC以太网通信模块和上位机，其中，压力型信号变送电路、电压型信号调理电路、电流型信号调理电路均与光电耦合电路连接，光电耦合电路、A/D转换模块、PLC模块、PLC以太网通信模块和上位机依序连接。...

【技术特征摘要】
1.一种刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，包括电参数识别模块、转矩识别模块、第一链条张力识别模块、第二链条张力识别模块、磁场识别模块和信号处理模块；其中，所述电参数识别模块包括电流互感器、电压测试接口和电参数采集模块；电流互感器环套在刮板输送机的三相电进线上，电压测试接口连接电参数采集模块，且与三相电进线的Ua、Ub、Uc分别相接；所述转矩识别模块包括电阻应变片、交流电桥电路、交流电源和运算放大器，电阻应变片粘贴于弹性元件扭轴表面，交流电桥电路连接所述电阻应变片和运算放大器，交流电源连接交流电桥电路进行供电；所述第一链条张力识别模块与第二链条张力识别模块均包括张力应变片、开孔线槽和信号采集模块，张力应变片设置于刮板输送机刮板与链轮啮合处，张力应变片、开孔线槽和信号采集模块依序连接；所述磁场识别模块由永磁体、C型导磁体、线性霍尔元件组成，永磁体、C型导磁体和线性霍尔元件依序连接且外部包覆不锈钢；所述信号处理模块包括压力型信号变送电路、电压型信号调理电路、电流型信号调理电路、光电耦合电路、A/D转换模块、PLC模块、PLC以太网通信模块和上位机，其中，压力型信号变送电路、电压型信号调理电路、电流型信号调理电路均与光电耦合电路连接，光电耦合电路、A/D转换模块、PLC模块、PLC以太网通信模块和上位机依序连接。2.根据权利要求1所述的刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，所述电参数识别模块设置于刮板输送机系统变频器与驱动电机之间的三相电进线上，通过为驱动电机供电的三相电进线采集驱动电机的三相电压信号、电流信号，完成对三相电参数的实时采集，电压测试接口与三相电进线的Ua、Ub、Uc分别相接，完成对驱动电机三相电压信号的采集，电流互感器分别环套在驱动电机的三相电进线上，完成对驱动电机三相电流信号的采集，电参数采集模块将三相电参数上传至电压型信号调理电路和电流型信号调理电路，电参数识别模块依据三相电参数变化情况识别出刮板输送机的有载链断链和无载链断链两种断链故障工况。3.根据权利要求1所述的刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，所述转矩识别模块设置于刮板输送机系统联轴器与减速器之间的扭轴上，完成对驱动电机输出转矩的实时采集，驱动电机主轴转动时，将其转矩传送给弹性元件扭轴，扭轴产生与转矩大小成比例关系的应变，传递给粘贴于扭轴表面的电阻应变片，电阻应变片的阻值变化通过由交流电源供电的交流电桥电路测量得出，并经运算放大器将输出电压上传至电压型信号调理电路，输出电压幅值大小与驱动电机输出转矩成比例关系，转矩识别模块依据输出转矩变化情况识别出刮板输送机的有载链断链和无载链断链两种断链故障工况。4.根据权利要求1所述的刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，所述第一链条张力识别模块设置于刮板输送机系统机头位置链轮处，完成对刮板输送机系统机头位置刮板链张力的实时采集，所述第二链条张力识别模块设置于刮板输送机系统机尾位置链轮处，完成对刮板输送机系统机尾位置刮板链张力的实时采集。5.根据权利要求1所述的刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，在刮板输送机的刮板与链轮啮合处进行铣平处理，并设置张力应变片，在链轮表面进行开槽处理并构造开孔线槽，张力应变片实现对刮板啮入、啮出链轮时产生的瞬时张力突变的检测，并将检测到的瞬时张力突变信号通过开孔线槽传输给信号采集模块，信号采集模块将瞬时张力突变信号传输至压力型信号变送电路，第一链条张力识别模块与第二链条张力识别模块依据张力值变化情况、张力差值变化情况识别出刮板输送机的有载链单链断链、有载链双链断链、无载链单链断链、无载链双链断链四种断链故障工况。6.根据权利要求1所述的刮板输送机断链故障多参数融合识别装置，其特征在于，所述磁场识别模块设置于刮板输送机中部槽处，根据不同工况设置不同数量的磁场识别模块，完成对刮板输送机刮板通过状态的实时采集，永磁体和线性霍尔元件通过C型导磁体相连接，永磁体、C型导磁体、线性霍尔元件整体形成与中部槽槽体内部相同的构造并嵌在中部槽内，可以不改变中部槽内部形状以便于刮板的顺利通过，永磁体、C型导磁体、线性霍尔元件外部包覆不锈钢以塑造良好的磁场并实现与中部槽的焊接，与通过其本身的磁通量成正比的线性霍尔元件的输出电压上传至电压型信号调理电路，线性霍尔元件的输出电压与磁场信号具有对应关系，在刮板输送机上下中部槽左右两侧同时设置磁场识别装置，磁场识别模块依据线性霍尔元件的磁场信号变化情况识别出刮板输送机的有载链单链断链、有载链双链断...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红娟，耿嘉胜，靳宝全，田振东，郭凌龙，杜亚玲，高妍，黄飞，王宇，王东，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14