Система и способ обнаружения разрушения гантельного замка скребкового конвейера
Изобретение относится к системе и способу обнаружения разрушения замка. Система содержит скребковый конвейер, беспроводное устройство (2) измерения расстояния, беспроводное связное устройство, опорный контроллер и центр управления и контроля. Беспроводное устройство (2) измерения расстояния установлено на поверхности выступа ската рештачного става (1) скребкового конвейера и имеет лазерный дальномер и отражающий экран (24) для определения относительного смещения между любыми двумя соседними рештачными ставами. Устройство беспроводной связи осуществляет связь между беспроводным устройством (2) измерения расстояния и опорным контроллером и передает данные о перемещении лазерного дальномера на опорный контроллер с помощью беспроводного способа передачи. Опорный контроллер управляет работой рештачного става (1) скребкового конвейера. Центр управления и контроля электрически соединен с опорным контроллером и может выполнять обработку для сохранения данных об относительных смещениях для любых соседних рештачных ставов. Обеспечивается простое решение для определения разрушения гантельного замка. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники
Изобретение относится к системе и способу обнаружения разрушения замка, в частности к системе и способу обнаружения разрушения гантельного замка скребкового конвейера.
Уровень техники
Рештачные ставы скребкового конвейера в полностью механизированном забое соединяются гантельными замками. В процессе добычи угля полностью механизированное горное оборудование непрерывно продвигают вперед, по мере изменения угольного забоя. Гантельные замки несут огромную ударную нагрузку в процессе продвижения и могут легко изнашиваться и разрушаться под действием чрезвычайно высокой растягивающей силы. В процессе продвижения рештачного става сила сопротивления против продвижения непрерывно возрастает и ход продвижения непрерывно увеличивается. Если какой-либо гантельный замок разрушается, то соединение смежных рештачных ставов может быть смещено или сломано, вызывая цепную реакцию, которая может повлиять на нормальное производство в забое или даже привести к разрушению всей системы добычи угля, и вызывая серьезную потенциальную угрозу безопасности.
В настоящее время в большинстве шахт в Китае до сих пор используется известный метод ручного осмотра для обнаружения отказов, ведущих к разрушению гантельных замков. Из-за сложных рабочих условий в шахтном стволе, большого количества гантельных замков и большой нагрузке при осмотре становится трудно своевременно обнаружить и заменить разрушенные гантельные замки. Следовательно, безопасные горные работы не могут быть обеспечены в шахтном стволе. Существующие методы обнаружения разрушения, в том числе методы с использованием электромагнитной индукции, методы обнаружения с использованием оптоволоконных датчиков, методы обнаружения с использованием датчиков деформации и метод обнаружения по тяге обратного тока и т.д., сложны в реализации из-за сложных рабочих условий в шахтных стволах, трудностей при подземном развертывании, и восприимчивости к внешним помехам.
Раскрытие сущности изобретения
Цель изобретения
В настоящем изобретении предложены система и способ обнаружения разрушения гантельного замка скребкового конвейера, которые преодолевают недостатки ручного обнаружения, просты и легки в реализации, и просты в обслуживании.
Для достижения вышеуказанной цели, настоящее изобретение задействует следующую техническую схему: система обнаружения разрушения гантельного замка в скребковом конвейере содержит скребковый конвейер, беспроводные устройства для измерения расстояния, беспроводные связные устройства, опорные контроллеры и центр управления и контроля; рештачные ставы скребкового конвейера находятся во взаимо-однозначном соответствии с гидравлическими опорами, размещенными в полностью механизированном забое, и расположены в линию вдоль фронта забоя врубовой машины; опорные контроллеры установлены в основании гидравлических опор так, чтобы управлять толкающим/тянущим усилиями для гидравлических опор, и во взаимо-однозначном соответствии с гидравлическими опорами; беспроводные устройства для измерения расстояния установлены по сторонам желоба для транспортировки угля рештачных ставов скребкового конвейера, и осуществляют связь с опорными контроллерами посредством беспроводных связных устройств; и опорные контроллеры электрически соединены с центром управления и контроля через CAN-шину (шину сети управляющих устройств) посредством Ethernet шлюза; беспроводные связные устройства составлены из беспроводных цифровых передающих модулей ZigBee; центр управления и контроля содержит систему обработки сигнала, которая использует чипы с архитектурами ARM (усовершенствованная RISC-машина), DSP (цифровой сигнальный процессор), или FPGA (программируемая пользователем вентильная матрица) в качестве микропроцессоров и цифровые устройства отображения, в которых в качестве ядра служит MCGS программное обеспечение управления производственным оборудованием.
Беспроводное устройство для измерения расстояния содержит направляющее устройство, поддерживающий механизм, неподвижное основание, лазерный дальномер, отражающий экран и установочные болты, при этом направляющее устройство приварено к стороне желоба для транспортировки угля рештачных ставов скребкового конвейера, и работает на верхней поверхности стороны рештачного става для формирования направляющего щелевого отверстия; поддерживающий механизм прикреплен к направляющему устройству с использованием установочных болтов и может перемещаться параллельно вдоль направляющего щелевого отверстия; лазерный дальномер размещен на неподвижном основании и прикреплен к поддерживающему механизму с использованием установочных болтов; отражающий экран непосредственно приварен к поддерживающему механизму в соответствии с направлением распространения лазера.
Направление распространения лазерного луча лазерного дальномера находится на той же горизонтальной линии, что и центр отражающего экрана, и лазерные дальномеры установлены в одних и тех же местах для любых двух смежных рештачных ставов.
Способ обнаружения разрушения гантельного замка скребкового конвейера, включающий в себя следующие этапы, согласно которым:
а) размещают рештачные ставы скребкового конвейера, гидравлические опоры и опорные контроллеры во взаимо-однозначном соответствии и единообразно нумеруют их, по принципу обеспечения прямолинейности и равномерности оборудования в полностью механизированном забое;
б) устанавливают пороговое значение для коэффициента смещения: перед тем как скребковый конвейер продвигают вперед, расстояние между лазерным дальномером, прикрепленным к поддерживающему механизму, и отражающим экраном равняется L (C<L<D); в процессе продвижения вперед скребкового конвейера, из-за ограничения установочного расстояния А между охватываемым разъемом и охватывающим разъемом смежных рештачных ставов и расстояния В стержня гантельного замка, обязательно предусмотрены два предельных положения относительного смещения в процессе относительного смещения двух смежных рештачных ставов до того, как разрушается какой либо гантельный замок; в этих предельных положениях сила сопротивления продвижению максимальна, гантельные замки подвергаются максимальной силе растяжения и испытывают наибольшую деформацию, и гантельные замки находятся в критическом состоянии разрушения: наибольшее расстояние между лазерным дальномером и отражающим экраном, когда любые два смежные рештачных става двигаются в одном и том же направлении относительно друг друга, обозначается как D, а минимальное расстояние между лазерным дальномером и отражающим экраном, когда указанные два смежных рештачных става двигаются в противоположных направлениях относительно друг друга, обозначается как C; для исключения ошибки определения, значения 0,9C/L и 1,1D/L устанавливают в качестве двух пороговых значений М0% и N0%;
в) измеряют расстояние беспроводным образом: в процессе продвижения вперед скребкового конвейера лазерный дальномер излучает лазерный сигнал, лазерному сигналу требуется интервал времени для того, чтобы достичь отражающего экрана и затем он отражается обратно к лазерному дальномеру и расстояние между лазерным дальномером и отражающим экраном определяют в соответствии с интервалом времени; устройство беспроводной связи преобразует измеренное расстояние в форму электрическую сигнала и передает сигнал на опорный контроллер беспроводным образом, а опорный контроллер передает принятый сигнал с данными в центр управления и контроля; таким образом выполняют одно измерение относительного смещения между любыми двумя смежными рештачными ставами;
г) управляют перемещениями с использованием опорных контроллеров: центр управления и контроля обрабатывает данные E относительного смещения для любых двух смежных рештачных ставов и присваивает значения данным E относительного смещения в определенном порядке, получает коэффициент относительного смещения N% (N%=E/L) через вычисления в реальном времени и сравнивает N% с предварительно установленными пороговыми значениями: если значения данных удовлетворяют условию M0%<N%<N0% в любой момент времени в течении каждых 5 с, это означает, что гантельные замки работают в нормальном режиме; если выполняется условие N%<M0% или N%>N0% в любой момент времени в течении каждых 5 с, можно сделать вывод о том, что гантельный замок разрушен; в этом случае центр управления и контроля анализирует данные и устанавливает положение разрушенного гантельного замка, передает информацию обратной связи на соответствующий опорный контроллер для управления остановкой соответствующего рештачного става и выключает скребковый конвейер для проверки;
д) повторяют этапы в) и г) для определения разрушения любого из гантельных замков скребкового конвейера в режиме реального времени.
Положительные эффекты
В соответствии с настоящим изобретением, относительное смещение между любыми двумя смежными рештачными ставами скребкового конвейера используется в качестве опорного значения в процессе продвижения скребкового конвейера, разрушение гантельного замка определяется точно путем сравнения относительного смещения с предварительно заданными пороговыми значениями, положение разрушенного гантельного замка быстро устанавливается посредством центра управления и контроля, а информация обратной связи передается к соответствующему опорному контроллеру для управления движениями соответствующих рештачных ставов. Таким образом, избегается сложная ручная работа и слепота ручного обнаружения, и цикл обнаружения значительно сокращается.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показана блок-схема последовательности операций способа обнаружения разрушения гантельного замка согласно настоящему изобретению;
На Фиг. 2 показана схема установки беспроводного устройства для измерения расстояния согласно настоящему изобретению;
На Фиг. 2-1 показана схема беспроводного устройства для измерения расстояния;
На. Фиг. 3 показана схема подгонки размеров основания гантельного замка согласно настоящему изобретению;
На Фиг. 4 показана схема смежных рештачных ставов в критическом состоянии во время процесса обнаружения разрушения в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.
На чертежах:
1 - рештачный став скребкового конвейера;
2 - беспроводное устройство для измерения расстояния;
21 - направляющая;
22 - поддерживающий механизм;
23 - неподвижное основание;
24 - отражающий экран;
25 - установочный болт;
26 - отверстие для соединения провода;
3 - гантельный замок.
Осуществление изобретения
Далее настоящее изобретение будет подробно объяснено со ссылками на прилагаемые чертежи.
Как показано на Фиг. 2, система обнаружения разрушения гантельного замка в скребковом конвейере согласно настоящему изобретению содержит рештачные ставы скребкового конвейера, беспроводные устройства для измерения расстояния, беспроводные связные устройства, опорные контроллеры и центр управления и контроля; рештачные ставы 1 скребкового конвейера находятся во взаимо однозначном соответствии с гидравлическими опорами, размещенными в полностью механизированном забое, и расположены в линию вдоль фронта забоя врубовой машины; опорные контроллеры установлены в основании гидравлических опор так, чтобы управлять толкающим/тянущим усилием гидравлических опор, и во взаимо-однозначном соответствии с гидравлическими опорами; беспроводные устройства 2 для измерения расстояния установлены по сторонам желоба для транспортировки угля рештачных ставов скребкового конвейера, и осуществляют связь с опорными контроллерами посредством беспроводных связных устройств; и опорные контроллеры электрически соединены с центром управления и контроля через CAN-шину посредством Ethernet шлюза; беспроводные связные устройства составлены из беспроводных цифровых передающих модулей ZigBee; центр управления и контроля содержит систему обработки сигнала, которая использует ARM, DSP или FPGA чипы в качестве микропроцессоров и цифровые устройства отображения, в которых в качестве ядра служит MCGS программное обеспечение управления производственным оборудованием.
Беспроводное устройство 2 для измерения расстояния содержит направляющее устройство 21, поддерживающий механизм 22, неподвижное основание 23, лазерный дальномер, отражающий экран 24 и установочные болты 25, при этом направляющее устройство 21 приварено к стороне желоба для транспортировки угля рештачных ставов скребкового конвейера, и работает на верхней поверхности стороны рештачного става для формирования направляющего щелевого отверстия; поддерживающий механизм 22 прикреплен к направляющему устройству 21 с использованием установочных болтов 25 и может перемещаться параллельно вдоль направляющего щелевого отверстия; лазерный дальномер размещен на неподвижном основании 23 и прикреплен к поддерживающему механизму 22 с использованием установочных болтов 25; отражающий экран 24 непосредственно приварен к поддерживающему механизму в соответствии с направлением распространения лазера; поддерживающий механизм 22 выполнен с отверстиями 26 для соединеиня проводов для подсоединения электропитания устройства беспроводной связи; направление распространения лазерного луча лазерного дальномера находится на той же горизонтальной линии, что и центр отражающего экрана 24 и лазерные дальномеры установлены в одних и тех же местах для любых двух смежных рештачных ставов.
Как показано на Фиг. 1, 3 и 4, способ обнаружения разрушения гантельного замка скребкового конвейера, включает в себя следующие этапы, согласно которым:
а) размещают рештачные ставы скребкового конвейера, гидравлические опоры и опорные контроллеры во взаимо-однозначном соответствии и единообразно нумеруют их как 1, 2, …, N-1, N, по принципу обеспечения прямолинейности и равномерности оборудования в полностью механизированном забое;
б) устанавливают пороговое значение для коэффициента смещения: перед тем, как скребковый конвейер продвигают вперед, расстояние между лазерным дальномером, прикрепленным к поддерживающему механизму 22 и отражающим экраном 24 равняется L (C<L<D); в процессе продвижения вперед скребкового конвейера, из-за ограничения установочного расстояния А между охватываемым разъемом и охватывающим разъемом смежных рештачных ставов и расстояния В стержня гантельного замка, обязательно предусмотрены два предельных положения относительного смещения в процессе относительного смещения двух смежных рештачных ставов до того, как разрушается какой либо гантельный замок 3; в этих предельных положениях сила сопротивления продвижению максимальна, гантельные замки подвергаются максимальной силе растяжения и испытывают наибольшую деформацию, и гантельные замки находятся в критическом состоянии разрушения: наибольшее расстояние между лазерным дальномером и отражающим экраном, когда любые два смежных рештачных ставаы двигаются в одном и том же направлении относительно друг друга, обозначается как D, а минимальное расстояние между лазерным дальномером и отражающим экраном, когда указанные два смежных рештачных става двигаются в противоположных направлениях относительно друг друга, обозначается как С; для исключения ошибки определения, значения 0,9C/L и 1,1D/L устанавливают в качестве двух пороговых значений М0% и N0%;
в) измеряют расстояние беспроводным образом: в процессе продвижения вперед скребкового конвейера лазерный дальномер излучает лазерный сигнал, лазерному сигналу требуется интервал времени для того, чтобы достичь отражающего экрана 24 и затем он отражается обратно к лазерному дальномеру и расстояние между лазерным дальномером и отражающим экраном определяют в соответствии с интервалом времени; устройство беспроводной связи преобразует измеренное расстояние в форму электрическую сигнала и передает сигнал на опорный контроллер беспроводным образом и опорный контроллер передает принятый сигнал с данными в центр управления и контроля; таким образом выполняют одно измерение относительного смещения между любыми двумя смежными рештачными ставами;
г) управляют перемещениями с использованием опорных контроллеров: центр управления и контроля обрабатывает данные Е относительного смещения для любых двух смежных рештачных ставов и присваивает значения данным Е относительного смещения в определенном порядке, получает коэффициент относительного смещения N% (N%=E/L) через вычисления в реальном времени и сравнивает N% с предварительно установленными пороговыми значениями: если значения данных удовлетворяют условию M0%<N%<N0% в любой момент времени в течении каждых 5 с, это означает, что гантельные замки работают в нормальном режиме; если выполняется условие N%<M0% или N%>N0% в любой момент времени в течении каждых 5 с, можно сделать вывод о том, что гантельный замок разрушен; в этом случае центр управления и контроля анализирует данные и устанавливает положение разрушенного гантельного замка, передает информацию обратной связи на соответствующий опорный контроллер для управления остановкой соответствующего рештачного става и выключает скребковый конвейер для проверки;
д) повторяют этапы в) и г) для определения разрушения любого из гантельных замков скребкового конвейера в режиме реального времени.
Выше приведены лишь предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что различные изменения и модификации могут быть сделаны без отступления от сущности и объема защиты настоящего изобретения. Все такие изменения и модификации должны рассматриваться как находящиеся в защищаемом объеме настоящего изобретения.
1. Система обнаружения разрушения гантельного замка скребкового конвейера, содержащая скребковый конвейер, беспроводные устройства для измерения расстояния, беспроводные связные устройства, опорные контроллеры и центр управления и контроля, при этом
рештачные ставы скребкового конвейера находятся во взаимо-однозначном соответствии с гидравлическими опорами, размещенными в полностью механизированном забое, и расположены в линию вдоль фронта забоя врубовой машины;
опорные контроллеры находятся во взаимо-однозначном соответствии с гидравлическими опорами;
беспроводные устройства для измерения расстояния установлены по сторонам желоба для транспортировки угля рештачных ставов скребкового конвейера и выполнены с возможностью осуществления связи с опорными контроллерами посредством беспроводных связных устройств; и
опорные контроллеры электрически соединены с центром управления и контроля через CAN-шину посредством Ethernet шлюза, причем
беспроводное устройство для измерения расстояния содержит направляющее устройство, поддерживающий механизм, неподвижное основание, лазерный дальномер, отражающий экран и установочные болты, причем направляющее устройство приварено к стороне желоба для транспортировки угля рештачного става скребкового конвейера и работает с верхней поверхностью стороны рештачного става для формирования направляющего щелевого отверстия;
поддерживающий механизм прикреплен к направляющему устройству с использованием установочных болтов и выполнен с возможностью перемещения параллельно вдоль направляющего щелевого отверстия;
лазерный дальномер размещен на неподвижном основании и прикреплен к поддерживающему механизму с использованием установочных болтов;
отражающий экран непосредственно приварен к поддерживающему механизму в соответствии с направлением распространения лазера.
2. Система обнаружения разрушения гантельного замка скребкового конвейера по п. 1, в которой
направление распространения лазерного луча лазерного дальномера находится на той же горизонтальной линии, что и центр отражающего экрана, и
лазерные дальномеры установлены в одних и тех же местах для любых двух смежных рештачных ставов.
3. Способ обнаружения для системы обнаружения разрушения гантельного замка скребкового конвейера по п. 1, включающий в себя следующие этапы, согласно которым:
а) размещают рештачные ставы скребкового конвейера, гидравлические опоры и опорные контроллеры во взаимо-однозначном соответствии и единообразно нумеруют их по принципу обеспечения прямолинейности и равномерности оборудования в полностью механизированном забое;
б) устанавливают пороговое значение для коэффициента смещения: перед тем как скребковый конвейер продвигают вперед, при этом расстояние между лазерным дальномером, прикрепленным к поддерживающему механизму, и отражающим экраном равняется L (C<L<D);
в процессе продвижения вперед скребкового конвейера, из-за ограничения установочного расстояния А между охватываемым разъемом и охватывающим разъемом смежных рештачных ставов и расстояния В стержня гантельного замка обязательно предусмотрены два предельных положения относительного смещения в процессе относительного смещения двух соответствующих смежных рештачных ставов до того, как разрушается какой-либо гантельный замок;
в этих предельных положениях сила сопротивления продвижению максимальна, гантельные замки подвергаются максимальной силе растяжения и испытывают наибольшую деформацию, и гантельные замки находятся в критическом состоянии разрушения: наибольшее расстояние между лазерным дальномером и отражающим экраном, когда любые два смежных рештачных става двигаются в одном и том же направлении относительно друг друга, обозначается как D, а минимальное расстояние между лазерным дальномером и отражающим экраном, когда указанные два смежных рештачных става двигаются в противоположных направлениях относительно друг друга, обозначается как С;
для исключения ошибки определения значения 0,9C/L и 1,1D/L устанавливают в качестве двух пороговых значений М0% и N0%;
в) измеряют расстояние беспроводным образом: в процессе продвижения вперед скребкового конвейера лазерный дальномер излучает лазерный сигнал, лазерному сигналу требуется интервал времени для того, чтобы достичь отражающего экрана, и затем он отражается обратно к лазерному дальномеру и расстояние между лазерным дальномером и отражающим экраном определяют в соответствии с интервалом времени;
беспроводное связное устройство преобразует измеренное расстояние в форму электрического сигнала и передает сигнал на опорный контроллер беспроводным образом, а опорный контроллер передает принятый сигнал с данными в центр управления и контроля;
таким образом выполняют одно измерение относительного смещения между любыми двумя смежными рештачными ставами;
г) управляют перемещениями с использованием опорных контроллеров: центр управления и контроля обрабатывает данные Е относительного смещения для любых двух смежных рештачных ставов и присваивает значения данным Е относительного смещения в определенном порядке, получает коэффициент относительного смещения N% (N%=E/L) через вычисления в реальном времени и сравнивает N% с предварительно установленными пороговыми значениями: если значения данных удовлетворяют условию M0%<N%<N0% в любой момент времени в течение каждых 5 с, это означает, что гантельные замки работают в нормальном режиме; если выполняется условие N%<M0% или N%>N0% в любой момент времени в течение каждых 5 с, можно сделать вывод о том, что гантельный замок разрушен;
в этом случае центр управления и контроля анализирует данные и устанавливает положение разрушенного гантельного замка, передает информацию обратной связи на соответствующий опорный контроллер для управления остановкой соответствующего рештачного става и выключает скребковый конвейер для проверки;
д) повторяют этапы в) и г) для определения разрушения любого из гантельных замков скребкового конвейера в режиме реального времени.
