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煤矿带式输送机超温检测技术研究

更新时间:2016-07-05

带式输送机以其高带速、大运量、自动化程度高和可连续作业的特点被广泛运用在多个行业当中,是现代化大型煤矿的主要生产设备之一。但带式输送机在高速、长距离、大运量的长时间工作中,由于各种原因会导致输送机发生超温乃至火灾等事故,带来了严重的后果[1]。为了预防此类事故的发生,需要对其检测技术进行研究。同时,要实现带式输送机智能监测、诊断与控制,必须在输送机运行过程中对胶带温度进行实时检测与传输,对输送机运行状态和故障进行智能预测与识别。但用温度参数作为托辊工况的监测对象并不能直接、动态、及时地反映出托辊的实际运转状况,它存在着很大的时间滞后[2]。从带式输送机的故障原因分析可知,其火灾类型主要是内因火灾,往往是由于输送带被卡死,传动滚筒完全打滑,或者托辊运行不良被卡死,与输送带之间发生高速摩擦生热而引起火灾[3],这些故障原因可以实时反映到托辊的温度变化中,因此通过检测托辊温度信号并加以处理,是完成托辊运行状态故障诊断及火灾故障预测十分有益的途径。

不同于传统方法在有限点布置测点测量输送机的速度、跑偏、一氧化碳浓度、烟雾浓度等参数,由于托辊是个转动的机构,而且带式输送机在运动的过程中胶带一直在压着滚筒运动,故测量托辊温度是难点。目前托辊的温度主要利用非接触式的热释红外温度传感器[4]、形状记忆合金温度传感器[5]、光纤测温[6]等方法测量,上海机电学院利用红外温度传感器[7]、淮南阶梯电子科技有限公司[8]利用形状记忆合金温度传感器等完成了前两种方法的研究,具有不受外界环境影响、可操作性好等优点,但存在布点数过多、成本高、数据传输实时性、可靠性差、安全性差等缺点;中国煤炭科工集团重庆研究院研发了KJ190型带式输送机温度监测系统,采用分布式光纤测温技术,对输送机的关键点进行实时温度监测,达到了可靠预防火灾的目的[9]中国矿业大学肖雅静等研发了输送机温度无线实时监测系统,改变了检测的有线采集定式,能随意调整监控点[10]

综上可知,以煤矿带式输送机托辊温度为对象进行超温检测的研究较少,本文从带式输送机托辊结构出发,结合CAN总线技术和分布式光纤光栅传感器研发的超温检测系统极大地提高了检测的可靠性,完成的煤矿带式输送机火灾预警系统具有实时性较好、成本较低、传输可靠等优点。

1 系统总体设计

1.1 系统原理

在托辊温度传感安装检测的基础上,对传感器进行设计,基于CAN总线采集温度信号并解调,结合故障识别算法开展温度测量系统的研究,通过网络交换器和上位机进行信息交换,系统原理图如图1所示。

在这个阶段许多标准化学者对于标准化基本概念尝试了归纳解析,各个国际标准化组织和国家标准化组织也给出了各自定义。

图1 系统原理图

1.2 安装方式研究

61例患者中最短DFI为0个月,最长为268个月,中位DFI为36个月。其中DFI≥36个月的31例,DFI<36个月的30例。肺部转移瘤中,乳腺癌的平均DFI最长为93个月,其次为软组织肉瘤92个月,肾癌平均DFI为57个月,结直肠平均DFI为30个月。1年、3年、5年的生存率分别为88.4%、35.8%、15.9%,平均生存时间为28.79个月,中位生存时间为25个月。死亡患者中有32例是因为出现多发远处转移,另有9例因其他疾病导致死亡。

1.3 底层检测系统研究

底层DSP系统主要由计算机、数据传输接口、数据传输分站、温度监测分站、电源和温度传感器等组成。系统将采集的温度信息通过温度监测分站送至CAN总线上,如图3所示。

图2 信号检测平台示意图

图3 底层检测系统

2 温度传感器设计

2.1 检测原理

以屏蔽双绞线作为传输介质,进行基于CAN总线控制器的系统设计,总线控制器的原理图如图5所示。同时,选取120 Ω的电阻为终端电阻、LM2596为线性稳压器件、有缘晶振为屏蔽干扰器件、PL2303为转换芯片、PCA82C251为接口芯片进行CAN总线系统的详细设计,如图5(b-e)所示。

由激励光源发出的宽带光通过光纤在光栅处发生反射(某特定波长的光栅只对该波长的光有反射,其他的光基本无损耗通过),当托辊轴承温度信号发生变化时,该轴承处光纤光栅传感器受热,信号通过夹具传递到封装的光栅和铝合金型衬底,使光栅折射率发生变化,从而导致该波长的反射光中心波长漂移,光栅中心波长的漂移量通过解调技术转化为电信号传到工控机上。

2.2 结构设计与安装

[7]YANG Yanli,MIAO Changyun,LI Xianguo,et al.On-line conveyor belts inspection based on machine vision[J].Optik-International Journal for Light and Electron Optics,2014,125(19):5803-5807.

2.3 信号解调

采用的每路光纤信号解调方案如图4所示,由辐射光源发出的光经2/2耦合器分为两束,一束(从3口出来)作为参考信号由光电二极管(PIN3)接收,另一束(由2口出来)入射到传感光纤光栅。当把传感光栅置于振动物体上且周围环境温度发生变化时,传感光栅所反射的中心波长信号既有温度信息又有其他信息。该反射信号经过耦合器从4口出来,入射到第二个2/2耦合器的5口,然后又分成两束,一束(从6口出来) 由光电二极管( PIN2) 接收,用来测量温度,另一束通过7口入射到匹配光栅上,匹配光栅和传感光栅的参数相同,以消除温度变化对系统的影响,这样从匹配光栅反射回的信号只包括其他信息,并通过第二个3 dB耦合器的8口出来后由光电二极管(PIN1) 接收,这样温度和其他信号就被分离出来。由于温度变化比较缓慢,可看作静态信号,所以通过低通滤波电路就可以解调出来,而振动等其他信号多属于动态信号,通过高通滤波电路解调,这样就达到测量温度的目的。

图4 托辊温度多点检测系统测量原理图

3 CAN总线系统研究

将型号为OP-T01-2的多个光纤光栅传感器置于带式输送机的不同托辊位置处(按托辊间隔标准布点),该型号传感器具有尺寸小、安装布置方便等特点,且为双端出纤。

图5 CAN总线系统设计图

[3]唐辉.基于MEMS技术带式输送机火灾监测系统研究[J].煤炭技术,2016,35(9):219-221.

表1 温度测试数据

时间/min12345678910测试温度/℃15.220.124.931.139.248.159617387

图6 CAN通信测试结果

4 结论

本文以煤矿带式输送机托辊为研究对象进行超温检测研究,在传感器安装方式研究的基础上,采用光纤布拉格光栅FBG研制了带式输送机的托辊、皮带温度多点分布式系统,实现整条输送机所有托辊温度状态的实时测量。结合CAN总线技术的超温检测系统极大地提高了检测可靠性,完成的煤矿带式输送机火灾预警系统具有实时性较好、成本较低、传输可靠等优点。

考虑到多点测量的数据容量较大,选用DSP作为核心处理芯片,将温度传感器安装于托辊下方,搭建托辊温度检测系统,如图2所示。利用CAN总线设计网络通信接口,通过网络,将信号传输给上位机。

低应变检测共检了118根桩,经对低应变检测曲线进行分析,桩身波速在2 502~3 933 m/s之间,其中Ⅰ类桩37根,占测桩总数的31.4%;Ⅱ类桩81根,占测桩总数的68.6%;未发现Ⅲ、Ⅳ类桩。

参考文献

[1]周利东,朱瑞,孟文俊,等.基于温度效应的带式输送机压陷滚动阻力研究[J].煤炭工程,2017,48(12):95-98.

[2]肖雅静,孟国营,杨睿,等.带式输送机温度无线实时监测系统的研究与设计[J].煤炭技术,2015,34(9):80-82.

结合codewarrior IED 5.1的编译和CodeWarrior的编程和烧录,进行了仿真测试研究,如图6所示。设定60 ℃以上进行报警。如图6(a)所示,CAN收发器可以良好地接收数据,实现分布式多点传输。如图6(b)所示实验中,采用加热电阻丝模拟输送机温度,由传感器采集数据,表1为测试数据。如图6(c)所示,当测试温度在60 ℃以上时,系统能够实时报警,证明了系统的可靠运行。

[4]马宏伟,杨文娟,张旭辉,等.基于红外热像的带式输送机监测与预警系统[J].激光与红外,2017,47(4):448-452.

[5]KLIMENDA F,KAMPO J,HEJMA P.Vibration measurement of conveyor rollers[J].Procedia Engineering,2016,36(3):198-203.

从“光与色”的角度来看,画家在此借鉴了印象派的外光技巧和色彩表现。窗外射入的强烈阳光使少女和桃子都处在一片柔和的逆光之中,而宽敞明亮的墙壁和台布又反射出温和的光线,使处于背光的少女仍不失光辉。谢洛夫在此采用浅蓝灰、淡绿、粉红和嫩黄等各种明亮色彩,构成了一幅近乎透明的新鲜画面。这些接近糖果色的色彩不禁令人联想到活力四射的青春与甜蜜芬芳的气息。作品的整体色彩可谓艳而不俗,亮而不耀,使人仿佛能闻到桃子诱人的香味,感受到少女袭人的青春气息。

[6]ZHAO Lihua.Typical failure analysis and processing of belt conveyor[J].Procedia Engineering,2011,26(1):942-946.

拟将激励光源通过光分路器分成多路,每路光纤可再串接多个光栅,这样可形成分布式的光纤光栅传感系统。拟对每个光纤光栅传感器进行编码,这样可与被测的托辊位置对应,便于后续的故障识别。整条带式输送机安装三路测量光纤,分别测量每组三个托辊的温度。

“我、我……”他结巴着,想告诉她,他打算体验一下“两个脉”,然而对方会相信吗?而且,他清楚地觉得,在自己的手掌下落的那个瞬间,自己脑中所想的,早已与“两个脉”无关。

[8]杨薛.多级皮带机集中控制系统的设计[D].淮南:安徽理工大学,2015.

快速性心律失常性心肌病作为一类可逆性心肌病,逐渐受到医务工作者的关注。只有对该类心肌病做出准确判断,及早进行干预治疗,才可能令患者获益,提高其生存率及生活质量。目前,针对该类心肌病的研究有很多,但在心脏超微结构方面尚未获得明确结论,今后仍有必要开展大量临床及基础研究。

[9]李军.KJ190型带式输送机温度监测系统在煤矿的应用[J].煤矿机电,2014(3):107-110.

[10]方庆河,张盛敏,王晓菡,等.带式输送机自动控制系统故障诊断分析[J].山东煤炭科技,2016(2):95-96.

本文首先采用熵权TOPSIS模型测度了新型城镇化视角下新疆产城融合发展水平,从产业发展、城镇发展、人的发展和产城人协同四个维度进行更深层次的分析,以期能够为新疆产业发展和城镇建设提供参考。此外,文章从六个方面分析了新疆产城融合发展水平的决定因素,并进行平稳性检验,检验结果表明本文实证结论是稳健的。研究发现:农业发展水平的提升、市场化程度的加深、持续的科技进步、对外开放程度的提高和人力资本的积累,对产城融合发展水平具有显著的促进作用;而金融支持水平的提升虽然对产城融合发展水平的提升具有促进作用,但是却并不显著。

王影
《蚌埠学院学报》 2018年第2期
《蚌埠学院学报》2018年第2期文献

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