专利名称：一种用于皮带机的排渣滚筒失速检测装置及排渣滚筒的制作方法
技术领域：
本申请涉及一种用于皮带机的排渣滚筒失速检测装置以及一种用于皮带机的排渣滚筒。
背景技术：
在机械作业中，排渣滚筒通常安装在皮带机上以用于清理皮带机回程的物料。排渣滚筒的结构特点是表面带有平行于轴向的长孔，内部为一个两头尖中间粗的双锥体，排渣滚筒的两端带有孔。排渣滚筒的排渣原理是当回程皮带上有物料时，物料可进入通过排渣滚筒表面的轴向长孔而进入排渣滚筒内，再经过锥体和两端处的孔排到料场。利用排渣滚筒可以避免物料对皮带的搁压和磨损，延长了皮带的使用寿命。例如，河北省黄骅港开发区的SLK装船机设计装船能力为3000t/h小时。SLK装船机的悬臂皮带机头部回程安装有一套直径为400mm的排渣滚筒。正常作业时，排渣滚筒可以及时清扫洒落于皮带回程的煤炭，避免了煤块挤入头部滚筒损伤皮带。然而，在冬季作业过程中，物料例如煤炭的湿度较大时可能会冻结在排渣滚筒上； 而且在雨天作业时，也可能会因为煤炭潮湿而沾附在排渣滚筒上。这些现象会造成排渣滚筒转动失速，导致与皮带之间剧烈摩擦，严重时会造成火灾。例如，SLK装船机在冬季和雨天作业时曾经发生过多次排渣滚筒被冻煤堵塞或大量积煤沾附，并且由于冻煤、积煤等物料过多而导致排渣滚筒转动不灵甚至卡死。这种现象往往只在作业时发生，由于此排渣滚筒安装在装船机悬臂皮带回程中，该安装位置使得巡视人员在皮带转动时不便于上前检查。因此，巡检人员往往不能及时发现故障，而是在滚筒处已经堆积了大量积煤时才能够发现故障，这很容易导致因排渣滚筒或煤块与皮带高速磨擦而引起发生火灾。在作业过程中， SLK装船机就曾经出现过皮带冒烟、排渣滚筒磨红的现象，险些酿成火灾事故。此外，清理排渣滚筒例如装船机的排渣滚筒上堵塞的大量积煤、冻煤等物料时，往往需要耗费大量的时间和人力，严重影响了装船作业效率。因此，在使用排渣滚筒的过程中需要检测其转速。在排渣滚筒转速出现异常时，需要及时停机处理以预防火灾发生，同时减少堵煤量，减少排除故障需要消耗的时间和人力。与此同时，尤其在冬季，清理滚筒上的大量冻煤费时费力，每次排除故障都占用了大量时间，耗费大量人力，严重影响了 SLK装船机的作业效率。
实用新型内容针对上述机械作业过程中存在的排渣滚筒可能会出现失速故障的问题，本实用新型提供一种能够及时检测排渣滚筒失速故障的用于皮带机的排渣滚筒失速检测装置。一般来说，对于失速检测较常见的是使用打滑开关(欠速开关)，但是经过现场勘察发现，排渣滚筒上的安装位置周围空间狭小，而打滑开关体积较大不便安装，并且调试打滑开关时需要启动皮带，调试人员距离转动机构很近，且调试人员自身所处空间也十分狭小，这导致调试人员安全系数低，对调试人员的人身安全造成威胁。因此，虽然可以通过安装打滑开关实现对排渣滚筒的检测功能，但这种方案安装不便，并且会给安装之后的调试工作和未来的检修工作带来很大的不便。所以，本实用新型在考虑到上述问题的情况下，并未使用打滑开关，而是使用安装方便且更为安全的接近开关的方式。本实用新型提供了一种用于皮带机的排渣滚筒失速检测装置，该排渣滚筒失速检测装置包括检测片；接近开关，该接近开关与所述检测片的最小间距小于该接近开关的检出距离，与所述检测片的最大间距大于该接近开关的检出距离；以及控制单元，与所述接近开关耦合，接收来自所述接近开关的脉冲信号，并且在预定时间内累计的脉冲信号的个数小于预定脉冲信号个数时或者在根据所述预定时间内累计的脉冲信号的个数计算出的转速小于预定转速时输出失速信号。本实用新型还提供一种用于皮带机的排渣滚筒，该排渣滚筒包括上述排渣滚筒失速检测装置，其中所述检测片安装在排渣滚筒的筒体外表面。根据本实用新型提供的排渣滚筒失速检测装置，可以通过将检测片安装在排渣滚筒上，通过根据预定时间内从检测片附近的接近开关接收到的脉冲信号个数与预定脉冲信号个数进行比较，或者通过根据脉冲信号计算出的转速与预定转速进行比较，进而判断排渣滚筒是否失速，从而可以方便快捷地对排渣滚筒进行失速检测。另外，本实用新型还提供了一种用于皮带机的排渣滚筒，该排渣滚筒也具有上述优点。
图1为根据本实用新型提供的排渣滚筒失速检测装置的示意性框图；图2和图3分别为根据本实用新型提供的排渣滚筒失速检测装置的检测片和接近开关与排渣滚筒之间位置关系的侧视图和正视图；以及图4为根据本实用新型提供的排渣滚筒失速检测装置的控制单元执行失速检测过程的一个示例时序图。
具体实施方式
图1为根据本实用新型提供的排渣滚筒失速检测装置的示意框图。如图1所示， 本实用新型提供的排渣滚筒失速检测装置包括检测片10 ；接近开关20，该接近开关20与所述检测片10的最小间距小于该接近开关20的检出距离，与所述检测片10的最大间距大于该接近开关20的检出距离；以及控制单元30，与所述接近开关20耦合，接收来自所述接近开关20的脉冲信号，并且在预定时间内累计的脉冲信号的个数小于预定脉冲信号个数时或者在根据所述预定时间内累计的脉冲信号的个数计算出的转速小于预定转速时输出失速信号。其中所述检测片10可以根据接近开关20的类型来选择，是相应接近开关20的类型可以检测到的物体，例如可以是导体、非导体、磁性物体等。如图2和图3所示，可以将检测片10安装在排渣滚筒40的筒体外表面上，例如安装在排渣滚筒40的筒体外表面的边缘上。所述接近开关20可以是现有技术中常见的接近开关，例如电感式接近开关(涡流式接近开关)、电容式接近开关、霍尔接近开关、光电式接近开关、热释电式接近开关、超声波接近开关或微波接近开关等等。优选地，接近开关20可以采用电感式接近开关，诸如西门子SIMATIC PXI系列电感式接近开关、3RG系列电感式接近开关，这是因为电感式接近开关抗干扰性强、响应频率高，从而可以更加快速准确地对检测片10进行检测。当采用电感式接近开关时，需要采用导体片来作为检测片，例如可以采用铁片之类的金属检测片。接近开关20可以安装在检测片10附近，其中应保证在检测片10随排渣滚筒40 转动过程中接近开关20与检测片10的最小间距小于接近开关20的检出距离，且接近开关 20与检测片10的最大间距大于接近开关20的检出距离，例如接近开关20的检出距离为 20mm时，接近开关20与检测片10的最小距离可为10mm-15mm，最大间距大于20mm，从而使得接近开关20可在检测片10接近时检测到检测片10，以此判断排渣滚筒的转动情况。如图1所示，为了便于安装接近开关20，排渣滚筒40附近可以设有安装支架50，用于将接近开关20安装在安装支架50上，安装支架50可以使用角钢等材料制成，以起到固定作用。其中接近开关20的安装支架50上的位置可以根据需要调整，图1示出的示例中，可以调整为使得在检测片10随排渣滚筒40转动至最低端时，检测片10位于接近开关20的前方。当排渣滚筒40转动时，检测片10随着排渣滚筒40 —起转动，与接近开关20之间的距离随之变化，使得接近开关20处相应地产生开关量周期性变化，从而产生脉冲信号。 接近开关20所产生的脉冲信号的个数与排渣滚筒40转数相对应，具体来说，排渣滚筒40 每转一圈，接近开关20产生一个脉冲信号，随后接近开关20可以将所产生的脉冲信号传送给控制单元30，该脉冲信号可以反映排渣滚筒40的转速。控制单元30可以采用PLC (可编程逻辑控制器)、单片机、逻辑电路等实现，控制单元30可以接收来自接近开关20的脉冲信号。根据本实用新型的一种实施方式，所述控制单元30累加预定时间内所接收到的脉冲信号的个数，将所累加的脉冲信号的个数与预定时间对应的预定脉冲信号个数进行比较，在累加的脉冲信号的个数小于所述预定时间对应的预定脉冲信号个数时输出失速信号。其中控制单元30中可以存储有预定时间以及预定脉冲信号个数。预定时间为预先设定好的时间，例如5s-20s，优选为5s-10s，例如IOs ；预定脉冲信号个数可以是预先设定好的值，例如可以为排渣滚筒正常工作的转速下预定时间内对应的脉冲信号个数的 40% -70%,优选为 50% -70%,例如 60%。可替换地，根据本实用新型的另一种实施方式，控制单元30也可以根据预定时间内所累加到的脉冲信号个数来计算排渣滚筒40的转速，将计算出的排渣滚筒40转速与预定转速进行比较，并且在所计算出的转速小于所述预定转速时输出失速信号。其中控制单元30中可以存储有预定时间以及预定转速。预定时间为预先设定好的时间，例如5s-20s， 优选为5s-10s，例如IOs ；该预定转速可以是预先设定好的值，例如可以为正常转速的 40% -70%，例如 60%。优选地，控制单元30在输出所述失速信号的同时还输出皮带机停机命令，该命令输出到皮带机的控制器中，以使得停止皮带转动，从而便于工作人员进行处理。优选地，所述排渣滚筒失速检测装置还可以包括报警单元60，与所述控制单元30 耦合，该报警单元60用于在接收到来自所述控制单元30的失速信号时报警，例如可以在司机室触摸屏画面上加入相应的故障报警灯指示，从而可以使得工作人员及时得知排渣滚筒 40速度已经出现异常，及时对失速故障进行处理。下面通过举例来对本实用新型提供的排渣滚筒失速检测装置进行说明。本实例中，控制单元30采用PLC芯片来实现，例如型号为AB L0GIX5000的美国罗克韦尔A-B 1756 系列PLC芯片，其具有输入点可以与接近开关20连接，以接收来自接近开关20的脉冲信号。图4为控制单元30的主程序的一个示例时序图，其中悬皮启动延时(即悬臂皮带启动延时)完成后，接近开关20开始产生脉冲信号，控制单元30中的计数器C244[0]根据脉冲信号开始计数，延时指令T144 [29]及自身完成位构成的语句用来实现循环计时，循环单位时间为10s，每经过一次循环，都将C244 W]的累加器内存储的脉冲信号个数与预定脉冲信号个数进行比较，若小于预定脉冲信号个数，则说明排渣滚筒40失速打滑，产生报警并停机。比较完成后，累加器清零，循环重新开始，计数器开始记录下一个IOs内的脉冲信号个数。因此，可以看出，如果排渣滚筒40发生失速故障，当其转速低于预定的转速很短时间即预定时间(可以为IOs)后，就能发现排渣滚筒40出现失速异常。其中假设SLK装船机的悬臂处于水平位置时，皮带空载转速ν = 4. 9m/s,从而排渣滚筒40的转速也为ν = 4. 9m/s,排渣滚筒40外直径d = 400mm = 0.細。排渣滚筒40每转一圈，接近开关20产生一个脉冲信号。因此，在空载状态下预定时间IOs内接近开关20 产生的脉冲信号个数N为
ΛΓ Vt 4.9x10N =——=- 39
π 3.14x0.4考虑到作业时皮带重载驱动电机负载增大，转速会略有下降，并且当臂架俯仰大于0度作业时电机负载更大。可以将预定脉冲信号个数设定为皮带空载转速水平下脉冲信号个数N的50%左右，即可以设定为20，从而如果IOs内接近开关20产生的脉冲个数小于 20个即排渣滚筒40转数少于20圈，就可以判断排渣滚筒40失速。
π Ν可替换地，也可以根据脉冲信号的个数N计算出排渣滚筒40的转速V =——，在
控制单元30中存储排渣滚筒40的预定转速，将计算出的转速与预定转速进行比较，根据比较结果来判断排渣滚筒40是否失速。可选地，可以在判断排渣滚筒40失速时进行停机和/或报警，报警信号可以通过触摸屏(例如AB PanelView PV1000 Color)来在故障报警画面上呈现。另外，本实用新型还提供了一种用于皮带机的排渣滚筒，其中，该排渣滚筒包括上述排渣滚筒失速检测装置，其中所述检测片10安装在排渣滚筒40的筒体外表面。在安装检测片10时，需要如前所述调整检测片10与接近开关20之间的距离，以保证接近开关20能够检测到检测片10。本实用新型提供的排渣滚筒失速检测装置可以自动检测排渣滚筒转速是否失速， 而不需要定期对排渣滚筒检查，显著缩短了失速发现时间，能够快速地发现故障以便及时处，并且该排渣滚筒失速检测装置结构简单、安装维护方便、设备投入低、灵敏可靠。而与使用打滑开关相比，本实用新型提供的排渣滚筒失速检测装置使用的接近开关可以采用全塑封结构，体积小(例如可以采用直径为18mm的接近开关)、重量轻、价格低、接线简单，而且更加适应煤尘、潮湿、盐雾等恶劣环境，使用寿命长，同时价格只相当于打滑开关的15%左右；并且在调试和检修本实用新型提供的排渣滚筒失速检测装置时，工作人员不必进入臂架头部的狭窄空间，也不需在转动的机械设备旁调试装置，只需在控制单元例如PLC上进行观察和调整，并且使得调试和检修工作安全、方便、快捷，避免了使用打滑开关检测排渣滚筒失速情况可能出现的问题。此外，本实用新型提供的排渣滚筒失速检测装置还可以在检测到排渣滚筒失速时，进行停机报警，使得工作人员可以及时发现故障以进行处理。 需要理解的是，上面的描述只是对本实用新型做出解释而不是来限定本实用新型的，任何本领域内技术人员根据本实用新型不经创造性劳动而做出的修改及变化都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种用于皮带机的排渣滚筒失速检测装置，其特征在于，该排渣滚筒失速检测装置包括检测片(10)；接近开关(20)，与所述检测片(10)的最小间距小于该接近开关00)的检出距离，与所述检测片(10)的最大间距大于该接近开关00)的检出距离；以及控制单元(30)，与所述接近开关00)耦合，接收来自所述接近开关00)的脉冲信号， 并且在预定时间内累计的脉冲信号的个数小于预定脉冲信号个数时或者在根据所述预定时间内累计的脉冲信号的个数计算出的转速小于预定转速时输出失速信号。
2.根据权利要求1所述的排渣滚筒失速检测装置，其特征在于，所述控制单元(30)在输出所述失速信号的同时还输出皮带机停机命令。
3.根据权利要求1或2所述的排渣滚筒失速检测装置，其特征在于，该装置还包括 报警单元(60)，与所述控制单元(30)耦合，该报警单元(60)在接收到来自所述控制单元(30)的失速信号时报警。
4.根据权利要求1或2所述的排渣滚筒失速检测装置，其特征在于，所述接近开关 (20)是电感式接近开关。
5.一种用于皮带机的排渣滚筒，其特征在于，该排渣滚筒包括权利要求1-4中任一权利要求所述的排渣滚筒失速检测装置，其中所述检测片安装在所述排渣滚筒的筒体外表
专利摘要本实用新型提供一种用于皮带机的排渣滚筒失速检测装置以及用于皮带机的排渣滚筒，所述排渣滚筒失速检测装置包括检测片(10)；接近开关(20)，该接近开关(20)与所述检测片(10)的最小间距小于该接近开关(20)的检出距离，与所述检测片(10)的最大间距大于该接近开关(20)的检出距离；以及控制单元(30)，与所述接近开关(20)耦合，接收来自所述接近开关(20)的脉冲信号，并且在预定时间内累计的脉冲信号的个数小于预定脉冲信号个数时或者在根据所述预定时间内累计的脉冲信号的个数计算出的转速小于预定转速时输出失速信号。本实用新型提供的失速检测装置可以方便快捷地对排渣滚筒进行失速检测。
文档编号B65G43/00GK201990214SQ201120058878
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月9日 优先权日2010年7月8日
发明者崔永祥, 汪大春, 许宁 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华黄骅港务有限责任公司