钢绳芯胶带绳芯在线实时监测系统

钢绳芯胶带绳芯在线实时监测系统
山西矿业学院 刘志河 张海涛 邵庆龙
摘 要 介绍了新研制/钢绳芯胶带绳芯在线实时监测系统0的组成和工作原理,详细分析了试验结果及改进建议。

关键词 钢绳芯胶带 实时监测 研制
1 概 述
钢绳芯胶带机是煤炭、冶金、码头等重工业场所普遍使用的一种重型运输设备。

为了保证钢绳芯胶带机安全正常地运行,需要一种检测钢绳芯胶带内绳芯在运行过程中变化情况的方法。

经过多年的探索,人们首先利用X 光机对胶带接头进行静止条件下的观察,这种观测仪器,虽然直观,但存在以下几个问题:¹不能实现钢绳芯胶带的实时在线监测,这样也就不能了解钢绳芯胶带的动态变化情况;º只对胶带接头处进行观测,其它部位观测困难较大,不能了解断绳情况;»人工操作,劳动强度大,效率低;¼X 光对人身健康有影响,长期使用会严重损害工人的身体健康。

到了90年代,我国利用现代计算机技术研制成功了X 光机在线实时监测系统,大大促进了此项技术的发展,实现了钢绳芯胶带内绳芯变化情况的在线实时监测,减轻了工人的劳动强度,但还有不尽人意的方面,如:这套监测系统的本质还是利用X 光源,这样势必对工人身体健康存在威胁,另外,体积大,价格高。

为此,仍需要进一步开发出一套能克服这些问题的监测系统。

自1995年以来,山
西矿业学院与晋城矿务局联合承担了/钢绳芯胶带绳芯在线实时监测系统0的研究与开发,于1996年在晋城矿务局凤凰山煤矿进行工业性试验,取得了令人满意的结果。

2 监测系统的组成和工作原理211 系统的组成
本系统由2部分组成,其一为信号拾取部分,其二为信号数据处理部分。

图1是该系统的结构框图,从图中可以看出,信号拾取部分由1个速度传感器和4个传感器箱组成,速度传感器采用光电编码器计量胶带运行的距离,其精度为1m m /脉冲。

4个传感器箱内装有30个传感器,其中,在3号传感器箱内装有2个测跑偏传感器。

1~3号传感器箱内的传感器为信号接收传感器,而4号传感器箱内的传感器为信号发射传感器。

信号数据处理部分由信号处理箱、586
图1 系统结构框图
38
第26卷第5期
煤炭科学技术 1998年5月
DOI ：10.13199/j.cst.1998.05.39.liuzhh.012
计算机、显示器和打印机构成。

信号处理箱把传感器送来的信号处理成计算机可接受的数字信号,经计算机软件处理得出结果送到显示器和打印机上。

212 系统的工作原理
钢绳芯胶带在线实时监测是一种非接触式监测,它不仅要求检测速度快,同时还要求检测精度高,基于这三方面的要求,以电磁感应理论为基础,对钢绳芯接收和发射电磁波的特性进行大量的试验研究。

研究表明,发射给钢绳芯的电磁波,在不同的情况下,它有相应的变化,根据这一特性,我们研制了发射传感器和接收传感器。

当系统上电后,9个发射传感器首先向钢绳芯发射相同的信号,这些信号在不同的位置有不同的反映,这样19个接收传感器把这些不同的信号接收进来,然后转化成电信号送到计算机进行处理。

将处理后的数据与初始数据进行比较,若有差别说明接头处绳芯有抽动或接头之间有断绳。

为了确定接头抽动或断绳的位置,在某一接头处安装上初始位置传感器,当该传感器经过测点时,接收传感器将把它的信号输送到计算机,计算机把这一个接头定义为第1号接头,紧接着的是第2号,,第n 号接头。

这样可根据监测的结果判断出几号接头抽动,由此确定出钢绳芯抽动的位置。

另外,采用速度传感器与初始位置传感器配合,可以确定出断绳的位置。

213 系统的硬件与软件21311 硬件
本测试系统主机采用586微机,CPU 为586/60,内存容量16M,硬盘800M,显示器为高分辨率彩色显示器,打印机为24点阵针式打印机,扩展卡为PS -244A 复合卡,主要功能为:采用PC 光线,A /D12位,32通道,10L s,D /A12位,2通道,输出0~10V 电压,三路16位定时器/
计数器。

21312 软件的组成
本检测软件分为三部分。

第一部分为数据采集软件,在该软件中采用每300L s 定时中断采集;第二部分为图形显示软件,采用定时扫描显示;第三部分为数据处理部分,图2为该软件的主程流程图:
图2 主程流程图
3 系统的功能和技术性能311 系统的功能
¹完成对钢绳芯胶带接头和断绳的在线实时监测;º完成接头抽动值的监测;»完成对断绳位置的精确定位;¼实现计算机实时显示接头和断头的运行状况;½实现断绳和接头抽动异常报警和数据打印报表;¾实现接头和断头情况的日、月报表打印。

312 系统的技术性能
胶带接头的等级一级或三级
胶带运行速度/m #s -10~315胶带宽度/mm 800~2000
计算机工作温度/b C 0~50传感器箱工作温度/b C -30~50工作环境温湿度40e 时95%RH 电源交流220V,50Hz,
最大功率/W
250接头和断头判断准确率/%100纵向距离误差/m ?1横向距离误差/mm 50接头抽动距离/mm
[5
39
4试验结果
411试验条件
监测设备安装在晋城矿务局凤凰山煤矿主斜井胶带输送机上进行试验。

胶带机的运行速度为2148m/s,带宽1400mm,接头采用三级接头连接,共有79根钢绳芯。

传感器箱安装在距胶带机主滚筒20m的下胶带上方。

传感器箱的下底面距胶带面的距离为30mm。

发射传感器箱距离接收传感器箱500mm,接收传感器箱之间的距离为200mm。

计算机安装在距监测位置50m的控制室内。

采用40芯的屏蔽电缆联接。

412试验结果
经过一段时间的监测,所测接头的准确率为100%,接头处钢绳芯抽动距离的测量精确度为90%以上。

在检测中发现,在1~ 2号,6~7号和11~12号接头之间出现断绳现象,并且6~7号接头之间的断绳较严重,可能有近20根的断绳。

在11~12号接头之间的断绳比6~7号之间的断绳要轻一些,可能有10根左右。

经过用透视机复查,确实发现3处断绳,其中距6号接头15m 处有14根断绳,在距1号接头54m处有7根断绳。

图3是接头和断绳处计算机图形显
示图。

图3接头断绳处图形显示
a)接头屏幕显示图;b)11号接头后断绳屏幕显示图;c)1号接头后断绳屏幕显示图;d)6号接头后断绳屏幕显示图
413改进建议
该监测系统虽然取得了满意的监测结
果,但仍需进行下面两方面的改进。

¹进一步改进传感器的性能,使之适应较广的条件;º当发现故障时,利用计算机能准确地把故障点停在规定的地点。

作者简介刘志河1953年生,副教授,1982年毕业于山东矿业学院获学士学位。

1987年毕业于英国纽卡斯尔大学,获硕士学位,现任山西矿业学院科研处处长,从事采矿工程方面的教学和科研工作。

地址:山西省太原市,邮码:030024。

(收稿日期:1997-12-05;责任编辑:许升阳)
40。