СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ ЦЕПИ И СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СКРЕБКОВЫХ КОНВЕЙЕРОВ
FAULT DIAGNOSIS SYSTEM AND METHOD FOR CHAINS OF SCRAPER CONVEYOR

Область техники
Изобретение относится к области мониторинга состояния и обеспечения работы скребковых конвейеров, в частности к системе диагностики и способу диагностики цепи скребкового конвейера.
Технологические принципы
Скребковый конвейер является важным производственным и транспортным оборудованием полностью механизированного угольного шахтного комбайна, он играет важную роль при транспортировке угля, обеспечивая опорную точку для движения гидравлического упора и обеспечивая проходной трек угледобывающей машины, надежность его напрямую влияет на безопасную и эффективную работу современной угольной шахты. Цепь скребка - это механизм скребкового конвейера, наиболее подверженный повреждениям. Неисправности цепи скребка составляют примерно 40% от общего количества неисправностей скребкового конвейера. В случае смещения цепи скребкового конвейера скребок становится наклонно, что приводит к повреждению цепи или в тяжелых случаях к повреждению скребкового конвейера. Как только происходит обрыв цепи или другие неисправности, то для технического обслуживания требуется длительное время, что значительно ограничивает эффективность производства крупных китайских угольных шахт.
Натяжение цепи скребкового конвейера в Китае и других странах получают в основном косвенным путем: изменяя давление масляного цилиндра, изменяя цепную подвеску, изменяя мощность и т.д. Когда скребковый конвейер работает, цепь качается, так что трудно точно измерить цепную подвеску. Изменением давления масляного цилиндра можно получить только общее натяжение двух цепей скребкового конвейера и трудно обнаружить неисправности, такие как обрыв цепи. Существующие способы обнаружения состояния скребкового транспортера в основном фокусируются на неисправности обрыва цепи, и не могут отслеживать неисправности, связанные с перекосом, пропусками и заеданием цепи. Например, в патенте на изобретение ZL 201410503491.1, обнаружение неисправности обрыва цепи реализуется путем установки датчика напряжения на поверхности зубца звездочки, контактирующего с цепью. Так как датчик контактирует с цепью и проскальзывает относительно нее, то существует вероятность его истирания и отказа, поэтому сложно обнаружить неисправности, связанные с заеданием, смещением и пропуском цепи. В патенте на изобретение ZL 201110052986.3, неисправность обрыва цепи, вызванная наклоном цепи скребкового конвейера, может быть предсказана и обнаружена с помощью принципа электромагнитной индукции. Результат обнаружения сильно затруднен условиями работы, а неисправности, связанные с заеданием и смещением цепи, не могут быть диагностированы.
Описание изобретения
Данное изобретение направлено на преодоление недостатков существующей технологии, обеспечение системы диагностики и способа диагностики цепи скребкового конвейера и решение проблемы, связанной с трудностями обнаружения в реальном времени неисправностей, связанных с заеданием, обрывом, смещением и пропуском цепи скребкового конвейера.
Для достижения вышеуказанной цели в изобретении используется следующая техническая схема: система диагностики неисправности цепи скребкового конвейера, содержащего вал скребкового конвейера и две звездочки, которые, как двухрядные шестерни, расположены с интервалами на валу скребкового конвейера, на каждой из которых установлена цепь; система диагностики содержит розетку тензодатчиков, закрепленных на верхней торцевой поверхности зубцов звездочки скребкового конвейера, причем розетка тензодатчиков соединена с блоком сбора сигналов, закрепленном на валу скребкового конвейера с помощью экранированного проводника, модуль беспроводной передачи блока сбора сигналов отправляет собранные сигналы на беспроводное приемное устройство по беспроводной линии передачи, а беспроводное приемное устройство передает полученные собранные сигналы на промышленный управляющий компьютер через интерфейс USB.
Розетка тензодатчиков содержит 90°-ый тензодатчик, расположенный параллельно центральной оси звездочек и 0°-ый тензодатчик, расположенный вертикально 90°-му тензодатчику.
Предпочтительно блок сбора сигналов содержит модуль электропитания, который соединен со схемой формирования сигнала, MCU чипом микроконтроллера и модулем беспроводной передачи соответственно, причем MCU чип микроконтроллера подключен к схеме формирования сигнала, модулю хранения и модулю беспроводной передачи соответственно.
Предпочтительно, как 0°-ый тензодатчик, так и 90°-ый тензодатчик являются резистивными с температурной компенсацией.
Способ диагностики неисправности цепи скребкового конвейера, основанный на вышеуказанной диагностической системе, включает три этапа на которых проводят: определение неисправности смещения/пропуска цепи, определение неисправности обрыва и заедания цепи:
для определения неисправности смещения/пропуска цепи: рассчитывают разность  между результатами измерений 90°-ых тензодатчиков на верхних торцевых поверхностях двух зубцов звездочки в одном и том же положении на одной звездочке; если , и это верно для множества зубцов звездочки, считается, что скребок наклонен; при наклоне скребка, далее вычисляется разность  между результатами измерения 0°-ых тензодатчиков на поверхностях верхнего конца двух зубцов звездочки в одном и том же положении на двух звездочках на той же оси вала; если , считается, что происходит неисправность смещения/пропуска цепи;  и
3
3
Для определения неисправности обрыва цепи: рассчитывают разность  между результатами измерений 0°-ых тензодатчиков на верхних торцевых поверхностях зубцов звездочки в одном и том же положении на обоих звездочках на той же оси вала; если  внезапно увеличивается и превышает установленное пороговое значение J, и это справедливо для множества непрерывных зубцов звездочки, считается, что возникла неисправность обрыва цепи; причем установленное пороговое значение J может составлять .
4
4
определение неисправности заедания цепи: когда результаты измерений 0°-ых тензодатчиков на верхних торцевых поверхностях двух зубцов звездочки в одном и том же положении на обоих звездочках внезапно увеличиваются и превышают установленное пороговое значение J, если результаты измерения 0°-ых тензодатчиков не имеют периодических и чередующихся изменений, считается, что возникла неисправность заедания цепи; причем установленное пороговое значение J не более чем в 1,5 раза превышает результат измерения соответствующего 0°-го тензодатчика в нормальном состоянии.
Преимущество изобретения, заключающееся в том, что транспортировка угля осуществляется с помощью вращающейся звездочки скребкового конвейера, которая приводит в движение цепь, и рабочее состояние цепи непосредственно связано с деформацией звездочки. Например, в случае обрыва цепи разность деформаций двух зубцов звездочки в направлении движения цепи увеличивается; в случае неисправности заедания цепи, деформации двух зубцов звездочки в направлении движения цепи внезапно увеличиваются; в случае неисправности сдвига/пропуска цепи, два зубца звездочки сильно деформируются как в направлении движения цепи, так и в направлении оси вала скребкового конвейера. В соответствии с изобретением на основе вышеприведенного принципа обеспечивается техническая поддержка всестороннего мониторинга состояния цепи скребкового конвейера путем измерения величины деформации в разных направлениях зубцов звездочки в режиме реального времени, передачи собранных сигналов на промышленный управляющий компьютер по беспроводной линии передачи и динамическая диагностика неисправностей заедания, смещения, пропуска и обрыва цепи скребкового конвейера на основе полученных данных о напряжениях.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 показана структурная схема системы согласно изобретению;
На фиг. 2 показана структурная схема блока сбора сигналов согласно изобретению.
Обозначения на фигурах: 1 - розетка тензодатчиков, 2 - экранированный проводник, 3 - блок сбора сигналов, 4 - беспроводное приемное устройство и 5 - промышленный управляющий компьютер.
Конкретная реализация
Изобретение будет дополнительно объяснено в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Как показано на фиг. 1 и 2, в системе диагностики повреждения цепи скребкового конвейера согласно изобретению. Скребковый конвейер, содержащий вал скребкового конвейера и две звездочки, которые, как двухрядные шестерни, расположены с интервалами на валу скребкового конвейера на каждой из которых установлена цепь; система диагностики содержит розетку тензодатчиков 1, прикрепленных к верхней торцевой поверхности зубцов звездочки скребкового конвейера, причем розетка тензодатчиков 1 соединена с блоком 3 сбора сигналов, закрепленного на валу скребкового конвейера экранированным проводником 2, модуль беспроводной передачи блока сбора сигналов 3 отправляет собранный сигнал на беспроводное приемное устройство 4 по беспроводной линии передачи, а беспроводное приемное устройство 4 передает полученный собранный сигнал, на промышленный управляющий компьютер 5 через интерфейс USB.
Розетка тензодатчиков содержит 90°-ый тензодатчик, расположенный параллельно центральной оси звездочек и 0°-ый тензодатчик, расположенный вертикально 90°-му тензодатчику. Как 0°-ый тензодатчик так и 90°-ый тензодатчик являются резистивными с температурной компенсацией. 0°-ый тензодатчик измеряет деформацию зубцов звездочки в направлении движения цепи; а 90°-ый тензодатчик измеряет деформацию зубцов звездочки в направлении, вертикальном по направлению движения цепи.
Блок 3 сбора сигналов содержит модуль электропитания, который соединен со схемой формирования сигнала, MCU чипом микроконтроллера и модулем беспроводной передачи соответственно, причем MCU чип микроконтроллера подключен к схеме формирования сигнала, модулю хранения и модулю беспроводной линии передачи, соответственно.
Способ диагностики неисправности цепи скребкового конвейера, основанный на вышеуказанной диагностической системе, состоит из трех этапов на которых проводят: определение неисправности смещения/пропуска цепи, определение неисправности обрыва цепи и определение неисправности заедания цепи:
Определение неисправность смещения/пропуска цепи: во время нормальной работы натяжения обоих цепей скребкового конвейера в основном одинаковы, и деформация верхних торцевых поверхностей двух зубцов звездочки в одном и том же положении на одной и той же звездочке в направлении, вертикальном по отношению к цепи одинаковы; рассчитывается разность  между результатами измерений 90°-ых тензодатчиков на верхних торцевых поверхностях двух зубцов звездочки в одном и том же положении на одной звездочке; если  и это верно для множества зубцов звездочки, то считается, что скребок наклонен; если скребок наклонен, далее вычисляется разность  между результатами измерений 0°-ых тензодатчиков на верхних торцевых поверхностях двух зубцов звездочки в одном и том же положении на двух звездочках на одной и той же оси вала; если , то считается, что произошел обрыв/пропуск цепи;
и
3
3
Определение неисправности обрыва цепи: в случае обрыва цепи деформация зуба звездочки при обрыве цепи внезапно уменьшается, а деформация зуба звездочки, у не оборванной цепи внезапно возрастает разность  между результатами измерений 0°-ых тензодатчиков на верхних торцевых поверхностях зубцов звездочки в одном и том же положении на двух звездочках на той же оси вала; если  внезапно увеличивается и превышает установленное пороговое значение J, и это справедливо для множества непрерывных зубцов звездочки, считается, что возникла неисправность обрыва цепи; пороговое значение J может составлять
4
4
Определение неисправности заедания цепи: в случае неисправности заедания цепи напряжение обоих цепей внезапно увеличивается, и не происходит последовательного периодического чередующегося изменения; когда результаты измерений 0°-ых тензодатчиков на верхних торцевых поверхностях двух зубцов звездочки в одном и том же положении на двух звездочках одновременно увеличиваются и превышают установленное пороговое значение J, если результаты измерения 0°-ых тензодатчиков не имеют периодических и чередующихся изменений, считается, что произошла неисправность заедания цепи; причем установленное пороговое значение J не более чем в 1,5 раза превышает результат измерения соответствующего 0°-го тензодатчика в нормальном состоянии.
Вышеприведенное описание является предпочтительным вариантом осуществления изобретения. Следует отметить, что специалистом в этой технической области могут быть сделаны многочисленные улучшения и модификации без отхода от принципа изобретения, которые также следует рассматривать как подпадающие под объем защиты изобретения.