[发明专利]一种采煤机瞬态检测的自动预警装置及方法

说明书

本发明公开了一种采煤机瞬态检测的自动预警装置及方法，包括罗氏线圈环绕在切割电机动力线上；当动力线上流过电流时，罗氏线圈感应出的电流经过电流积分器被采集；振动传感器放置于采煤机电控箱内，当采煤机工作时，产生的机械运动加速度就被内置的加速度传感器感知，然后反应到振动量；实时采集两个电流传感器和振动传感器信号，采用电流曲线与振动曲线相结合的特殊算法，综合判断出采煤机切割头的工作状态，达到及时保护采煤机切割头的效果。本发明的有益效果，本发明主控单元采用以现场可编程门阵列FPGA为核心控制处理器结构设计，高速并行处理相关控制时序、电流数据、振动数据、数据通讯及计算，以确保同步检测数据的准确性、稳定性、实时性。

技术领域

本发明属于采煤机械智能化技术领域，具体涉及一种采煤机瞬态检测的自动预警装置及方法。

技术背景

矿井下采煤机切割头作业时，经常会碰到支护铁架或其它坚硬铁矿石等，此时煤机切割头上的截齿非常容易损坏，井道支护铁架和主电机也会受到一定损伤，从而会影响安全性能和采煤效率。目前针对这个问题，主要采用监控主电机线圈电流大小的方法来间接判断是否切割异常，电流值一般采用常规互感线圈检测，这种检测方式存在速度慢、精度差等明显缺点，最终达到的保护效果极低。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明提供了一种采煤机瞬态检测的自动预警装置及方法，该系统采用分别实时探测瞬态电流数据和采煤机身振动量数据，采用FPGA为核心的主控单元，对电流曲线与振动曲线相结合的特殊算法，使得采煤机切割头碰到支护铁架或其它坚硬铁矿石时能有效的自动保护预警效果。

一种采煤机瞬态检测的自动预警装置及方法，包括：第一电流传感器、第二电流传感器、振动传感器、FPGA单元。

所述的第一电流传感器、第二电流传感器用于感应两个煤机切割电机工作动力线上的瞬态电流，并将其按特定比例转换为模拟电压信号。

所述的振动传感器用于感应煤机工作时机身主体的振动频率以及振动强度，并将其按特定比例转换为模拟电压信号。

所述的FPGA单元包括电源模块以及与电源模块相连的AD转换模块和FPGA数字处理器；所述的电源模块用于给FPGA单元中的各模块提供稳定的直流工作电压；所述的AD转化模块用于采集电流传感器和振动传感器转换出来的模拟电压信号，并将其转换为数字信号；所述的FPGA数字处理器用于接收并处理电流及AD转化模块中采集的振动量数据，计算判断电机工作状态，同时与外界PLC进行信号交互。

优选的，所述电流传感器采用柔性罗氏线圈进行电流检测，具有检测精度高、速度快等优势，可很好地实现对割煤电机瞬态冲击电流的有效检测。

优选的，所述振动传感器采用KS74C10型号传感器，其采用德国MMF超高频工业级加速度传感器检测方式，具有检测精度高、振动量程大、频率高等优势，可很好地实现对煤机工作状态中的振动强度以及振动频率的实时监测。

优选的，所述的电源模块采用型号为金升阳IB0503XT-1WR2的隔离稳压电源供电，与外界电网保持隔离，确保各个功能单元的供电能够纯净可靠。

优选的，所述FPGA数字芯片采用ACTEL公司A3P1000型号的可编程门阵列，其具有大容量处理单元，工作频率可高达350MHZ，能够快速并行处理数据计算，及时发送信号于PLC进行采煤机动作控制。

在本发明应用时，罗氏线圈环绕在切割电机动力线上；当动力线上流过电流时，罗氏线圈感应出的电流经过电流积分器被采集；振动传感器放置于采煤机电控箱内，所述采煤机机箱内再放置加速度传感器；当采煤机工作时，产生的机械运动加速度就被放置的加速度传感器感知，然后反应到振动量；FPGA放置于电控箱，实时采集两个电流传感器和振动传感器信号，采用电流曲线与振动曲线相结合的特殊算法，在电流曲线和振动曲线保持平稳时，说明采煤机机头正常工作，在振动曲线出现强烈波动时，说明采煤机出现触碰到硬物，同时采取措施以达到及时保护采煤机切割头的效果。