礦用帶式輸送機火災預警監測系統的製作方法
2023-04-30 14:12:56
專利名稱：礦用帶式輸送機火災預警監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤礦安全領域，特別涉及一種用於礦用帶式輸送機火災預警的監測系統。
背景技術：
礦用帶式輸送機由於長時間的使用，容易誘發火災，其火災誘因主要有以下幾方面①滾筒打滑正常運行情況下，膠帶相對滾筒表面的滑差率一般不超過2%，如果出現膠帶打滑，則膠帶與滾筒之間存在著較大的相對滑動，並導致摩擦溫升，如不能及時發現， 一旦溫度升至膠帶點燃溫度將會導致火災.常見的主動滾筒打滑的原因有滿倉後機頭堆煤、滾筒上的防滑膠磨損嚴重、緊急停車後的滿載起動等；而從動滾筒打滑的主要原因則是滾筒軸承嚴重損壞或卡死。②託輥故障膠帶輸送機著火事故中，由於託輥卡死導致託輥溫升過高而引燃膠帶是近年來礦用膠帶機火災的主要起因之一。由於井下的環境條件較差， 託輥軸承內很容易進入粉塵，壽命較短，軸承損壞卡死後，膠帶將在託輥表面持續摩擦，使託輥積累大量的熱量。託輥溫度升至很高，從而烤燃膠帶，並進一步點燃煤粉，迅速擴大火勢。調查中還發現.主要是下託輥不轉容易引起膠帶著火，因為下託輥，特別是靠近機尾處的下託輥，託架離地面很近，極易被皎帶上撒落的煤粉包圍，出現堆煤，致使託輥的散熱條件變差，使卡死的託輥溫升過高。③煤粉自燃在膠帶輸送機沿線地面存在著大量的煤堆， 由於與空氣接觸而氧化生熱，在散熱條件不暢的情況下，氧化生成的熱量大於向四周散發的熱量，致使煤的溫度逐漸升高導致「陰燃」，一旦達到煤的燃點時就會自燃形成火勢。④外部火源除了上述由膠帶機本身引起的火災之外，引起膠帶機火災的另一個原因是外界意外火源，如人為的明火、電線短路、井下變電所著火、不合理現場焊接、大矸石落到膠帶下面摩擦起火等。國內目前膠帶輸送機綜合保護系統種類比較多，規模比較大的生產廠家主要有天津華寧電子、天津貝克、重慶煤科院、常州聯力自動化、天地科技常州自動化研究院等。國內應用於膠帶輸送機火災監測比較普遍的技術有溫度(含記憶合金溫度傳感器)、煙霧、一氧化碳濃度、火焰探測器以及熱敏電纜技術。其中主要還是以煙霧、一氧化碳檢測和溫度為主，實現對膠帶輸送機頭、機尾等關鍵部位進行火情探測。但是目前的煙霧和一氧化碳檢測技術存在著很大局限性，在現場實際使用時誤報警率非常高，使用效果不好；溫度檢測技術有多種，從傳統的Pt電阻到記憶合金和非接觸紅外測溫等技術，均不能實現整個運輸巷的分布式、連續監測。
發明內容有鑑於此，本實用新型的目的是提供一種礦用帶式輸送機火災預警監測系統，該系統採用分布式光纖進行溫度監測，並且創造性地提出了緊貼傳導式的光纖設置理念，從而溫度監測更為準確可靠，同時能夠實現整個運輸巷的分布式連續監測，克服了現有帶式輸送機監測技術在使用時誤報率高、覆蓋範圍小、連續性不強的缺陷。[0005]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的該礦用帶式輸送機火災預警監測系包括測溫光纖；測溫光纖主機，用於提供入射雷射脈衝並採集、分析從測溫光纖中傳回的後向散熱光，得到測量點的溫度和距離參數；測溫光纖導熱夾具，所述夾具用於將測溫光纖固定在礦用帶式輸送機上的多個測溫部位，所述夾具包括一個熱傳導面，該熱傳導面與礦用帶式輸送機上的測溫部位直接接觸並將該處溫度直接傳導至測溫光纖；監控主機，接收從測溫光纖主機發出的各個測量點的溫度和距離參數並比較各處的溫度值是否超過預警閥值。進一步，所述測溫光纖導熱夾具包括光纖收納盤，所述光纖收納盤採用導熱性好的金屬材料製作，所述光纖收納盤的中部設置有用於盤放光纖的腔室，所述光纖收納盤的底部平面通過可拆卸的固定裝置與礦用帶式輸送機上的測溫部位固定連接；進一步，所述測溫光纖導熱夾具還包括保護盒體，所述保護盒體包括上盒體和下盒體，所述上盒體和下盒體的一端鉸接，另一端可相對閉合卡緊，所述光纖收納盤設置在下盒體內部，所述下盒體上設置有光纖入口和光纖出口，所說下盒體的底部設置有與光纖收納盤相連接的導熱件，所述導熱件用於將測溫部位的溫度傳導至光纖收納盤；所述固定裝置設置在下盒體的底部平面上；進一步，所述導熱件與光纖收納盤製成一體；進一步，所述固定裝置為磁力吸盤；進一步，所述測溫光纖導熱夾具包括導熱件、熱管和固定支撐裝置，所述光纖穿設在熱管內部，所述熱管與導熱件緊密接觸且兩者通過固定支撐裝置固定在測溫部位附近；進一步，所述熱管以及測溫光纖在靠近熱管的至少部分裸露段上套設有防風護套；進一步，所述測溫光纖主機與監控主機之間通過光口和/或網口連接。本實用新型的有益效果是1)本實用新型採用了分布式光纖測溫技術，通過測溫光纖與光纖主機的配合，具有抗電磁幹擾能力強、耐腐蝕、無源實時監測、防爆性好、可繞曲、靈敏度高、使用壽命長、傳輸距離遠和維護方便的優點，同時本實用新型還創造性地提出了緊貼式光纖測溫的理念， 即在帶式輸送機運行過程中容易溫升的部位(包括膠帶輸送機機頭、機尾等滾筒以及交待輸送機沿線各託輥等)設置與之直接接觸的導熱夾具，通過導熱夾具將該處的溫度傳導至測溫光纖，從而保證了光纖測溫的精確性和可靠性，創造性地將導熱夾具傳導關鍵點溫度檢測以及光纖直接檢測區域環境溫度相結合，達到了對膠帶輸送機無盲區溫度監測的效果，實現煤礦井下輸送皮帶火災早期檢測、預警，並且有效避免了傳統光纖測溫技術僅依靠光纖暴露在空氣中測量環境溫度導致的不確定性和延遲、誤報問題；2)本實用新型的火災預警系統由於採用易於移動和安裝的夾具式鋪設方式，所以更有利於組成分布式光纖測溫網絡，能夠同時滿足多臺帶式輸送機的溫度監控和長時間、 不間斷的連續監測。本實用新型的其他優點、目標和特徵在某種程度上將在隨後的說明書中進行闡述，並且在某種程度上，基於對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實用新型的實踐中得到教導。本實用新型的目標和其他優點可以通過下面的說明書和權利要求書來實現和獲得。
為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述，其中圖1為測溫主機電氣連接示意圖；圖2光纖測溫主機的溫度測量原理示意圖；圖3為一種測溫光纖導熱夾具的內部結構示意圖；圖4為圖3所示夾具的外部結構示意圖；圖5為另一種測溫光纖導熱夾具的結構示意圖；圖6為導熱夾具的安裝狀態示意圖；圖7為導熱夾具安裝在V形下託輥處的放大示意圖。
具體實施方式
以下將參照附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細的描述。應當理解，優選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護範圍。圖1為本實用新型的電氣連接示意圖，如圖1所示，測溫光纖主機有一個本安-光口 /電口輸出、一個電源輸入接口。光口經乙太網光纖收發器接入到主機；電口(本實用新型的實施例中採用RJ45接口)經安全柵電路隔離後，輸出本安信號。主機有兩路光纖輸入測量通道，分別是1、2路。電源輸入接口可接入50Hz交流電壓的等級為127V /220V/380V/ 660V AC ；電源分兩路輸出，一路輸出MV DC供內部DTS主機，一路輸出5V DC供乙太網光纖收發器。本實施例中的光纖測溫主機採用光的拉曼時間域反射技術，其溫度測量原理如圖 2所示，當雷射脈衝沿著光纖傳輸時，它的後向散射光將沿著光纖傳回發射端，通過採集、解析後向散射光，提取出拉曼-斯託克頓光與拉曼-反斯託克頓光的強度，從而得到了光纖沿路溫度；同時測量出向散射光到達發射端的時間，就可以計算出測量點在光線沿路的位置。本實用新型的火災預警系統是利用導熱夾具傳導關鍵點溫度檢測以及光纖直接檢測區域環境溫度，兩者檢測相結合實現對膠帶輸送機無盲區溫度監測，實現煤礦井下輸送皮帶火災早期檢測、預警。圖3為一種測溫光纖導熱夾具的內部結構示意圖，圖4為該測溫光纖導熱夾具的外部結構示意圖，如圖所示，該測溫光纖導熱夾具的主體為光纖收納盤 1，該光纖收納盤1採用導熱性好的金屬材料製作，如紫銅等，在光纖收納盤1的中部位置設置有用於盤放光纖的腔室la，經試驗證明，只有將傳感光纖盤繞在光纖收納盤上才能獲得充分的熱量，因此在採用盤圈放置方式的情況下，還必須保證光纖在光纖收納盤內的放置長度要達到lm，故盤放光纖的腔室設計須符合光纖最小盤圈直徑D > 6. 5cm的要求，以滿足光纖耗損；作為進一步的改進，該測溫光纖導熱夾具還包括一個保護盒體，該保護盒體包括上盒體2和下盒體3，上盒體2和下盒體3的一端鉸接，另一端可相對閉合卡緊，而光纖收納盤1設置在下盒體2內部，在下盒體2的水平方向上設置有光纖入口和光纖出口且在下盒體2的底部設置有與光纖收納盤相連接的導熱件4，該導熱件4可採用與光纖收納盤1相同的材質製作且兩者可製成一體，該導熱件的作用在於將測溫部位的溫度傳導至光纖收納盤 1 ；在下盒體2的底部平面上設置有方便拆卸的固定裝置5，從實用性和操作性出發，本實施例中的固定裝置5採用了磁力吸盤，從而可以很輕鬆地將導熱夾具本體吸附在需要重點監控的測溫部位。圖5是另一種測溫光纖導熱夾具的結構示意圖，如圖所示，該測溫光纖導熱夾具採用了熱管式結構，即利用熱管將導熱件的熱量傳導到依附在熱管上的傳感光纖，其主要包括了導熱片6、熱管7和固定支撐裝置8，本實施例中，測溫光纖穿設在熱管內部，導熱片 6選用銅片與測溫部位直接貼合進行熱傳導，而熱管與導熱片6相連接且熱管7通過熱管壓板7a固定在固定支撐裝置8的上部，固定支撐裝置8通過止動螺母9固定在測溫部位附近。通過準確定位光纖，將0. 5m的有效導熱光纖安裝在熱管上，從而確保該0. 5m光纖在空間解析度Im的範圍中，能夠實現通過0. 5m光纖來折算Im光纖的溫升。由於熱管自身的散熱特性和好，因此必須將熱管以及測溫光纖在靠近熱管的至少部分裸露段上套設有防風護套，才能確保傳感光纖吸收到最多的熱量。圖6為本實用新型的系統的導熱夾具安裝狀態示意圖，圖7為導熱夾具安裝在V 形下託輥處的放大示意圖，如圖所示，測溫光纖導熱夾具10可以被設置在膠帶輸送機機頭、機尾等滾筒以及帶式輸送機沿線各託輥(圖6中只標出了設置在上託輥處的局部情況)， 具體位置包括機頭滾筒軸承端蓋、機尾滾筒端蓋、拉緊滾筒端蓋以及圖7中所表示出的V 型下託輥內側軸端。而設置在測溫導熱夾具外部的感溫光纖對膠帶輸送機沿線空間環境溫度進行監測，重點監測回程皮帶下方浮煤溫度、機尾堆煤區域溫度。將本實用新型用於礦用帶式輸送機火災預警監測，主要包括以下步驟1)將礦用帶式輸送機上容易發生火災的部位設置為測溫部位，在實踐中，具體位置包括機頭滾筒軸承端蓋、機尾滾筒端蓋、拉緊滾筒端蓋；V型下託輥內側軸端。2)在每個測溫部位均通過測溫光纖導熱夾具安裝測溫光纖，測溫光纖導熱夾具的導熱面與測溫部位直接接觸並將該部位的溫度直接傳導至測溫光纖；3)將每一路測溫光纖連接至測溫光纖主機，通過測溫光纖主機傳遞溫度和位置信息至上位主機，通過上位主機實時監控每一處測溫部位的溫度情況以及膠帶輸送機沿線空間環境溫度，重點監測回程皮帶下方浮煤溫度、機尾堆煤區域溫度。當某處測溫部位的溫度超過預警閥值時，發出報警信號。該方法將導熱夾具傳導關鍵點溫度檢測以及光纖直接檢測區域環境溫度相結合， 以溫升作為火災預警的唯一判據，達到了對膠帶輸送機無盲區溫度監測的效果，主要技術途徑清晰、明了、簡潔，可靠性高。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
權利要求1.礦用帶式輸送機火災預警監測系統，其特徵在於所述系統包括測溫光纖；測溫光纖主機，用於提供入射雷射脈衝並採集、分析從測溫光纖中傳回的後向散熱光， 得到測量點的溫度和距離參數；測溫光纖導熱夾具，所述夾具用於將測溫光纖固定在礦用帶式輸送機上的多個測溫部位，所述夾具包括一個熱傳導面，該熱傳導面與礦用帶式輸送機上的測溫部位直接接觸並將該處溫度直接傳導至測溫光纖；監控主機，接收從測溫光纖主機發出的各個測量點的溫度和距離參數並比較各處的溫度值是否超過預警閥值。
2.根據權利要求2所述的礦用帶式輸送機火災預警監測系統，其特徵在於所述測溫光纖導熱夾具包括光纖收納盤，所述光纖收納盤採用導熱性好的金屬材料製作，所述光纖收納盤的中部設置有用於盤放光纖的腔室，所述光纖收納盤的底部平面通過可拆卸的固定裝置與礦用帶式輸送機上的測溫部位固定連接。
3.根據權利要求1或2所述的礦用帶式輸送機火災預警監測系統，其特徵在於所述測溫光纖導熱夾具還包括保護盒體，所述保護盒體包括上盒體和下盒體，所述上盒體和下盒體的一端鉸接，另一端可相對閉合卡緊，所述光纖收納盤設置在下盒體內部，所述下盒體上設置有光纖入口和光纖出口，所說下盒體的底部設置有與光纖收納盤相連接的導熱件， 所述導熱件用於將測溫部位的溫度傳導至光纖收納盤；所述固定裝置設置在下盒體的底部平面上。
4.根據權利要求3所述的礦用帶式輸送機火災預警監測系統，其特徵在於所述導熱件與光纖收納盤製成一體。
5.根據權利要求4所述的礦用帶式輸送機火災預警監測系統，其特徵在於所述固定裝置為磁力吸盤。
6.根據權利要求1所述的礦用帶式輸送機火災預警監測系統，其特徵在於所述測溫光纖導熱夾具包括導熱件、熱管和固定支撐裝置，所述光纖穿設在熱管內部，所述熱管與導熱件緊密接觸且兩者通過固定支撐裝置固定在測溫部位附近。
7.根據權利要求6所述的礦用帶式輸送機火災預警監測系統，其特徵在於所述熱管以及測溫光纖在靠近熱管的至少部分裸露段上套設有防風護套。
8.根據權利要求1所述的礦用帶式輸送機火災預警監測系統，其特徵在於所述測溫光纖主機與監控主機之間通過光口和/或網口連接。
專利摘要本實用新型公開了一種礦用帶式輸送機火災預警監測系統，該系統包括測溫光纖、測溫光纖主機、測溫光纖導熱夾具和監控主機，其中，測溫光纖主機用於提供入射雷射脈衝並採集、分析從測溫光纖中傳回的後向散熱光，得到測量點的溫度和距離參數；測溫光纖導熱夾具用於將測溫光纖固定在礦用帶式輸送機上的多個測溫部位，監控主機用於接收從測溫光纖主機發出的各個測量點的溫度和距離參數並比較各處的溫度值是否超過報警閥值，本實用新型還創造性地提出了緊貼式光纖測溫的理念，從而保證了光纖測溫的精確性和可靠性，創造性地將導熱夾具傳導關鍵點溫度檢測以及光纖直接檢測區域環境溫度相結合，達到了對膠帶輸送機無盲區溫度監測的效果，實現煤礦井下輸送皮帶火災早期檢測、預警。
文檔編號G08B17/06GK201955864SQ20102065316
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者於慶, 馮瀟, 張書林, 李軍, 李勇, 樊榮, 王建橋, 莫志剛, 郭清華, 黃強 申請人:煤炭科學研究總院重慶研究院