一种应用于皮带机输送系统中的物料所在位置的检测系统及其方法

摘要

一种应用于皮带机输送系统中的物料位置动态检测系统，所述检测系统包括皮带机、数据采集站、监控计算机等，所述皮带机尾部落料口下方的皮带机中间架内侧设有加速度振动传感器；所述监控计算机内设有数据分析模块和显示系统，所述加速度振动传感器通过所述数据采集站与所述监控计算机相连。本发明能够在线检测跟踪料流，显示系统可实时、动态显示料流所处位置，供操作人员直观掌控，可以避免流程切换过早或小车、翻板等对位时机错误导致的合流混料等事故。同时也可作为流程顺停操作的依据，实现顺停操作的标准化，也节约了电力成本。该检测系统具有长期工作可靠，监控状态直观、备件更换方便、无需日常维护的特点。

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼、加工行业应用于皮带机输送系统中的物料检测 设备技术领域，具体地说，涉及一种应用于皮带机输送系统中的物料 所在的位置检测系统及其方法。

背景技术

在钢铁冶炼和加工行业，大型钢铁厂皮带机输送系统具有流程多、运 输线长，作业频繁的特点，例如，马钢原料场目前年进料量为1200万 吨、混匀加工量为1000万吨、年总供料量为4000万吨的钢铁企业；需 要皮带机输送系统共310条胶带机，组成了390个运输流程，其中最长 一条流程长度为5.5km，所有胶带机水平机长累计达55公里。

现有技术中，在钢铁冶炼、加工行业应用于皮带机输送系统中，缺少 专业检测系统及其方法进行检测，造成如下技术问题：

1、日常供料生产流程、翻板、小车切换频繁，判断来料或料是否走完 都需要现场确认或人工经验判断，或电话联系，稍不留神就可能导致 料已经到达，小车或翻板还没有来得及动作，导致混料等事故。

2、靠人工料到汇报制，需要岗位工频繁的现场、操作室电话联系，不 仅占用了电话，工作质量也因人而异，不能做到对料运输的位置有关 情况进行实时监控。

3、由于不能直观的显示料流大致的区间，对现场实际情况的判断和生 产中控的组织也非常不利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，在皮带机输送系统中缺少专业检测系 统及 其方法进行检测，运料有时是间断的，判断来料或料是否完全走完都 需要现场确认或人工经验判断，或电话联系，容易导致混料等事故； 工作质量无法保证，不能做到对料运输的位置有关情况进行实时监控 ；并且对现场实际情况的判断和生产中控的组织也非常不利等技术问 题，而提供了一种应用于皮带机输送系统中的物料所在的位置检测系 统及其方法。

本发明的目的是，通过检测系统对生产状态情况进行检测和分析处理 ，实现对物料在皮带机输送系统上的具体动态位置实时显示，做到动 态监控料头、料尾所在流程位置，提高流程、小车或翻板切换的科学 性、合理性、及时性，防范错混料的发生和节约生产电力成本。

本发明所提供的技术方案是，一种应用于皮带机输送系统中的物料所 在的位置检测系统，所述检测系统包括皮带机、数据采集站、监控计 算机等，所述皮带机尾部落料口13下方的皮带机中间架内侧安装有加 速度振动传感器；所述监控计算机内设有数据分析模块和显示系统， 所述加速度振动传感器通过所述数据采集站与所述监控计算机相连。

所述加速度振动传感器安装在皮带机中间架内侧，所述皮带机中间架 由槽钢制作，贯穿于整个皮带机。

所述皮带机还包括电机、液力耦合器、减速机、尼龙接手、主动滚筒 、从动滚筒、张力辊，所述电机通过传动轴依次与液力耦合器、减速 机、尼龙接手、主动滚筒联接，所述主动滚筒、从动滚筒、张力辊通 过皮带相连，在所述皮带下部设有支撑辊。

所述振动传感器与所述数据采集站之间通过专用电缆联接，所述专用 电缆的长度≤50M。

所述数据采集站通过以太网传将数据输送到监控计算机上。

一种应用于皮带机输送系统中的物料所在位置检测方法，

第一步，在流程上所有皮带机尾部落料口13下方的皮带机中间架内侧 安装有一个加速度振动传感器，所述加速度振动传感器用来采集中间 架的振动加速度信号，用于检测、探知皮带是否运转、皮带上是否来 料的情况；

第二步，每个加速度振动传感器送出的模拟量振动信号到数据采集站 的传输距离控制在50m以内；如果超过50m，需要增加数据采集站；

第三步，数据采集站将采集的模拟量信号转换成数值信号，通过以太 网传输到监控室的监控计算机；

第四步，在所述监控计算机上设置数据分析模块和显示系统；所述数 据分析模块对收集到的数据进行必要的数值滤波处理，提取反映皮带 停止、皮带空载运转和负载运转不同状态时振动加速度参数的正常带 宽范围存储于检测系统计算机；

第五步，当皮带机输送系统中的物料实际运行时，所述数据分析模块 通过检测的传感器信号数据特征与存储的不同状态信号进行比对，判 别当前皮带机是空载还是负载；若是负载，则根据检测的来料持续时 间结合皮带速度（速度基本是不变的）就可以算出当前料头所在皮带 机的动态位置；同样，供料结束时料尾的动态位置等于检测到料结束 后的累积时间乘以皮带速度；

如果每条皮带机长度不同，料在每条皮带上的走完时间就不同；

第六步，所述显示系统将数据分析模块计算出的料流头部和尾部的动 态位置同步的、等比例的显示在监控机显示屏上的所在皮带上，从而 实现料流位置的动态跟踪和显示。

采用本发明所提供的技术方案，能够有效解决在皮带机输送系统中缺 少专业检测系统及其方法进行检测，判断来料或料是否完全走完都需 要现场确认或 人工经验判断，或电话联系，容易导致混料等事故；工作质量无法保 证，不能做到对料运输的位置有关情况进行实时监控；并且对现场实 际情况的判断和生产中控的组织也非常不利等技术问题，本发明能够 在线料流跟踪显示系统可实时、可靠显示料流所处位置，供操作人员 直观掌控，可以避免流程切换过早或小车、翻板等对位时机错误导致 的合流混料等事故。同时也可作为流程顺停操作的依据，实现顺停操 作的标准化，也节约了电力成本。该检测系统具有长期工作可靠，监 控状态直观、自我故障诊断一目了然、备件更换方便、无需日常维护 的特点。

附图说明

结合附图，对本发明做进一步的说明：

图1为本发明皮带机上振动传感器布置结构示意图；

图2为本发明传动结构示意图；

图3为本发明显示的物流动态位置图

图4为本发明数据采集、传输流程图；；

其中，1为加速度振动传感器、2为数据采集站、3为监控计算机、4为 以太网、5为电机、6为液力耦合器、7为减速机、8为尼龙接手、9为主 动滚筒、10为从动滚筒、11为张力辊、12为中间架、13为落料口。

具体实施方式

如图1-2所示，一种应用于皮带机输送系统中的物料所在的位置检测系 统，所述检测系统包括皮带机、数据采集站2、监控计算机3等，所述 皮带机尾部落料口13下方的皮带机中间架12，所述皮带机中间架12内 侧安装有加速度振动传感器1；所述监控计算机3内设有数据分析模块 和显示系统，所述加速度振动传感器1通过所述数据采集站2与所述监 控计算机3相连。

所述加速度振动传感器1安装在皮带机中间架12内侧，所述皮带机中间 架12由槽钢制作，贯穿于整个皮带机。

所述皮带机还包括电机5、液力耦合器6、减速机7、尼龙接手8、主动 滚筒9、从动滚筒10、张力辊11，所述电机5通过传动轴依次与液力耦 合器6、减速机7、尼龙接手8、主动滚筒9联接，所述主动滚筒9、从动 滚筒10、张力辊11通过皮带相连，在所述皮带下部设有支撑辊。

所述振动传感器与所述数据采集站2之间通过专用电缆联接，所述专用 电缆的长度≤50M。

所述数据采集站2通过以太网4传将数据输送到监控计算机3上。

一种应用于皮带机输送系统中的物料所在位置检测方法，

第一步，在流程上所有皮带机尾部落料口13下方的皮带机中间架12内 侧安装有加速度振动传感器1，所述加速度振动传感器1用来采集中间 架12的振动加速度信号，用于检测、探知皮带是否运转、皮带上是否 来料的情况；

第二步，每个加速度振动传感器1送出的模拟量振动信号到数据采集站 2的传输距离控制在50m以内；如果超过50m，需要增加数据采集站2；

第三步，数据采集站2将采集的模拟量信号转换成数值信号，通过以太 网4传输到监控室的监控计算机3；

第四步，在所述监控计算机3上设置数据分析模块和显示系统；所述数 据分析模块对收集到的数据进行必要的数值滤波处理，提取反映皮带 停止、皮带空载运转和负载运转不同状态时振动加速度参数的正常带 宽范围存储于检测系统计算机；

第五步，当皮带机输送系统中的物料实际运行时，所述数据分析模块 通过检测的传感器信号数据特征与存储的不同状态信号进行比对，判 别当前皮带机 是空载还是负载；若是负载，则根据检测的来料持续时间结合皮带速 度（速度基本是不变的）就可以算出当前料头所在皮带机的动态位置 ；同样，供料结束时料尾的动态位置等于检测到料结束后的累积时间 乘以皮带速度；

如果每条皮带机长度不同，料在每条皮带上的走完时间就不同；

第六步，所述显示系统将数据分析模块计算出的料流头部和尾部的动 态位置同步的、等比例的显示在监控机显示屏上的所在皮带上，从而 实现料流位置的动态跟踪和显示。

本发明的技术方案：

（1）本方法的原理：在流程上所有皮带机尾部落料口13下方的皮带机 中间架12内侧分别安装有一个加速度振动传感器1探知是否来料的情况 （此处的振动加速度检测信号具有负载和空载差异巨大、不会混淆， 便于检测信号处理等特点），数据分析模块包括检测分析软件，检测 分析软件根据皮带速度计算出料流前端部位和末端部位所来位置，动 态的在系统上直接显示物料在流程上的动态位置，帮助中控和岗位掌 握生产情况。

加速度振动传感器1采集皮带机落料口下方皮带机中间架12的振动加速 度信号，检测系统软件对检测的数据进行必要的数值滤波处理，提取 反映皮带停止、皮带空载运转和负载运转不同状态时振动参数的正常 带宽范围存储于检测系统计算机。

在实际检测时，通过检测的传感器信号数据特征与存储的不同状态信 号进行比对，就可以判别当前那些皮带机是空载，那些皮带机是负载 。因为皮带的速度是基本恒定的，所以根据检测的来料持续时间就可 以方便的计算当前料流的头部所在哪条皮带机的动态位置以及料流尾 部的动态位置以及料流中间是否 有间断，流程启动后探知各皮带上信号与存储是否来料，检测分析软 件根据皮带速度计算出料流前端部位和末端部位所来位置，动态在系 统上直接显示。

图3：动态料流跟踪示意图

可以直观地动态显示物料（皮带机方框内灰色代表料所在区域和位置 ，料流头部在Kn皮带机的前部，料流尾部在K2皮带机中部）在皮带机 流程上的位置。

图4检测系统的结构示意图

本料流跟踪检测系统在K401~K402~ K403~S202皮带机上实施。每条皮 带采集1路振动加速度信号，分别在皮带机尾部落料口附近的皮带机中 间架12内侧安装1路加速度振动传感器1（用于检测来料情况）。由于 传感器变送器送出的模拟量振动信号传输距离不宜太远，应控制在50 m以内，根据所实施皮带的位置布置，因K401、K402距离较近（不到5 0m），所以共用1个数据采集站，整个检测系统共采用3个数据采集站 2传输4路振动加速度信号数据，通过以太网4传输到监控室的监控计算 机3。

在流程上所有皮带机机架上的安装有加速度振动传感器1，对振动传感 器采集振动速度、加速度或位移信号，检测软件要进行必要的数值滤 波处理，提取反映皮带停止、皮带空载运转和负载运转不同状态时振 动参数的正常带宽范围存储于检测系统计算机。在实际检测时，通过 检测的传感器信号数据特征与存储的不同状态信号进行比对，就可以 判别当前那些皮带机是空载，那些皮带机是负载。并根据检测的来料 时间计算当前料流的头部所在哪条皮带机的动态位置以及料流尾部的 动态位置，动态在检测系统上显示。