CN114018440B - 一种封闭条形煤场监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封闭条形煤场监测装置，属于储煤技术领域，包括设置在煤堆一侧边缘的盘煤装置，盘煤装置包括安装架、激光测煤仪和固定在地面上且沿煤堆长度方向设置的若干轨道；安装架上固定有动力电机，动力电机的输出轴上固定套接有动力锥齿轮；安装架上固定有车轴，车轴上套接有与轨道相同数量的滑动轮，各滑动轮一一对应地与各轨道滚动连接，车轴上还固定套接有与动力锥齿轮相互啮合的轴锥齿轮；安装架上连接有悬臂，悬臂自由端靠近煤堆设置，激光测煤仪固定在悬臂上，且激光测煤仪与上位机电连接。本发明可控性高，测量结果准确，同时能够对煤层内部的不同深度的煤层进行温度检测，预防煤堆自燃。

Description

一种封闭条形煤场监测装置

技术领域

本发明涉及一种封闭条形煤场监测装置，属于储煤技术领域。

背景技术

在燃煤电站煤场的运行中，存煤量和各个区域的温度是运行人员最为关心的两套数据，原始的盘煤方式是由人工用尺子测量煤堆，再经计算得出煤场存煤量。目前燃煤电站煤场的存煤量一般由激光盘煤仪***测量取得，煤堆各个区域的温度一般由红外线测温仪***取得。

激光盘煤仪的工作原理为：利用高精度的激光对煤场的上的煤堆表面进行扫描，同时采集表面形状信息，再经计算机处理合成为三维煤堆形状，从而得到煤堆的体积，然后通过事先设定的密度等参数，计算得到煤场存煤量。

红外线测温仪的工作原理为：通过接收煤堆表面发出的红外热能，准确判断煤堆的表面温度，再经计算机处理为表示煤堆实时温度的图像，然后通过软件处理，煤堆实时温度监测可以叠加在激光盘煤所形成的三维图像中，从而形成带有温度信息的煤场三维实时模型。

目前的煤场***中，激光盘煤仪一般安装在可行走的煤场机械上。其中，斗轮机是最常用的可行走煤场机械。在以斗轮机为主要作业机械的煤场***中，激光盘煤仪往往安装在其悬臂上，通过斗轮机行走，可实现盘煤作业。但是这种方式存在一定的缺点：1、存在盘煤的盲区，不能准确得到煤堆体积信息，从而无法获得准确的煤场存煤量数据；2、斗轮机在盘煤作业和堆取料作业不能同时进行，单独为了盘煤作业，其行走功耗很大；3、斗轮机行走过程中难免会产生振动，盘煤仪等设备因振动会产生数据偏差，造成测量结果不准确。

公开号为CN214269402U的中国实用新型专利中公开的一种煤场的实时盘煤装置，包括斗轮机主体，还包括激光扫描仪、俯仰角度测量模块、回转角度测量模块、位移测量模块、位移校正模块和中央处理模块，激光扫描仪设置于斗轮机主体的悬臂伸出端，俯仰角度测量模块设置于斗轮机主体的悬臂根部，回转角度测量模块设置有斗轮机主体的回转机构的一侧，位移测量模块和位移校正模块均设置于斗轮机主体的行走机构的一侧，通过将激光盘煤装置与斗轮机配合使用，在斗轮机作业的过程中对煤堆进行扫描，实现实时盘煤，通过无线通讯模块实现煤场实时数据汇报，为燃煤采购、储备提供准确的数据，为生产决策提供依据，便于生产管理和决策。

上述参考例通过需要用到斗轮机，斗轮机功耗大，成本高，测量结果不准确，因此急需进行改进。

发明内容

为了克服现有的通过斗轮机上的激光盘煤仪测量煤量不准确、斗轮机功耗大等的缺点，本发明设计了一种封闭条形煤场监测装置，其可控性高，测量结果准确，同时能够对煤层内部的不同深度的煤层进行温度检测，预防煤堆自燃。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种封闭条形煤场监测装置，包括设置在煤堆一侧边缘的盘煤装置，盘煤装置包括安装架、激光测煤仪和固定在地面上且沿煤堆长度方向设置的若干轨道；安装架上固定有动力电机，动力电机的输出轴上固定套接有动力锥齿轮；安装架上固定有车轴，车轴上套接有与轨道相同数量的滑动轮，各滑动轮一一对应地与各轨道滚动连接，车轴上还固定套接有与动力锥齿轮相互啮合的轴锥齿轮；安装架上连接有悬臂，悬臂自由端靠近煤堆设置，激光测煤仪固定在悬臂上，且激光测煤仪与上位机电连接。

进一步地，还包括埋设在煤堆下方地面内的温度检测装置，温度检测装置包括导向管、螺纹管、温度传感器、埋地箱和顶端开口的竖向管，竖向管沿竖直方向埋设在煤堆下方地面内，导向管固定在竖向管内部底端，螺纹管滑动套设在导向管外，螺纹管顶端设置有温度传感器，温度传感器外接上位机；竖向管内部设置有容纳腔，螺纹管位于容纳腔内的杆身上螺纹套接有涡轮；安装架靠近煤堆的一侧设置有固定架，固定架上设置有与轨道平行的齿条；埋地箱埋设在地面内且埋地箱内部设置有转轴，转轴顶端转动贯穿埋地箱后伸出地面且顶端端部设置有与齿条相互啮合的单向旋转齿轮；埋地箱内部还固定有发条盒，转轴底端贯穿发条盒后端部固定套接有驱动锥齿轮，发条盒内设置有套设在转轴外的发条弹簧，发条弹簧内端与转轴固定连接；竖向管侧面转动连接有传动轴，传动轴一端转动贯穿竖向管外壁后固定连接有与涡轮相互配合的蜗杆，另一端转动贯穿埋地箱外壁后固定套接有与驱动锥齿轮相互啮合的从动锥齿轮。

进一步地，转轴上设置有用于检测转轴旋转角度的角度传感器，且角度传感器与上位机电连接。

进一步地，竖向管侧面垂直连通有接线管，接线管自由端与埋地箱连通，探测杆上设置有沿轴向贯穿探测杆的穿线孔，穿线孔与螺纹管连通；螺纹管内部设置有弹簧线，弹簧线顶端伸出螺纹管后通过穿线孔与温度传感器电连接；导向管内部设置有预埋线，预埋线一端与弹簧线电连接，另一端贯穿导向管后沿接线管伸入到埋地箱内，最后穿出埋地箱与上位机电连接。

进一步地，传动轴外套设有传动套管，传动套管两端分别与竖向管和埋地箱垂直连接。

进一步地，安装架远离煤堆的一侧设置有配重块。

进一步地，螺纹管顶端固定连接有直径与竖向管内孔相适配的探测杆，温度传感器固定在探测杆顶端。

进一步地，竖向管顶端和埋地箱顶端均与地面齐平设置。

进一步地，温度检测装置沿煤堆长度方向设置有三个。

进一步地，激光测煤仪设置在煤堆的正上方。

与现有技术相比本发明有以下特点和有益效果：

1、本发明通过轨道、车轴、安装架、滑动轮、动力电机、动力锥齿轮和轴锥齿轮的设置，通过动力电机带动安装架沿着轨道方向运动，再通过固定在安装架上的悬臂以及固定在悬臂上的激光测煤仪对煤堆进行监测，安装架运行稳定，抖动幅度小，激光测煤仪监测的煤堆信息准确可靠；安装架远离煤堆的一侧还设置有配重块，平衡悬臂重力，提高整个盘煤装置的稳定性。

2、本发明通过齿条带动单向旋转齿轮转动，进而通过转轴、驱动锥齿轮、从动锥齿轮、传动轴、蜗轮蜗杆以及螺纹管的一系列传动连接，带动温度传感器伸出地面***煤堆内部对煤堆进行温度进行检测，同时在转轴上设置角度传感器，角度传感器将转轴的旋转角度上传到上位机从而经过计算得出温度传感器的上升距离，再结合温度传感器的温度信息，即可得出不同高度的煤堆的温度信息，只需要一个动力源即可高效地完成对不同深度的煤堆的温度检测，减少了多余电控部件或动力部件的使用，可控性高，能够有效预防煤堆自燃，同时也能通过上位机制作出准确的温度煤量图，而且可以通过调节齿条的长度来调节探测杆伸出的长度，机械联动准确性高，调节方便。

3、本发明通过在转轴上设置发条弹簧，转轴在单向旋转齿轮的作用下转过一定的角度，使得发条弹簧储存一定的弹性势能，在齿条脱落单向旋转齿轮之后转轴能够在发条弹簧的作用下反向旋转，进而通过一系列的传动机构带动探测杆收回到螺纹管内部，方便进行下一次的煤堆温度监测，自动复位，省时省力。

附图说明

图1是本发明的侧视图；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明的局部连接放大图；

图4是图1的A处的局部放大图

图5是本发明转轴上的连接关系示意图；

图6是本发明蜗轮蜗杆的配合示意图。

其中附图标记为：

1、盘煤装置；11、安装架；111、悬臂；112、配重块；12、激光测煤仪；13、轨道；14、滑动轮；15、车轴；16、轴锥齿轮；17、动力锥齿轮；18、动力电机；19、固定架；191、齿条；2、温度检测装置；21、埋地箱；211、单向旋转齿轮；212、转轴；213、驱动锥齿轮；214、从动锥齿轮；215、角度传感器；22、传动套管；221、传动轴；23、接线管；24、竖向管；241、容纳腔；242、涡轮；243、蜗杆；25、导向管；26、螺纹管；27、探测杆；271、温度传感器；272、穿线孔；28、发条盒；29、发条弹簧；3、预埋线；31、弹簧线；4、煤堆。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。

如图1至6所示，本实施例的封闭条形煤场监测装置，包括设置在煤堆4一侧边缘的盘煤装置1和埋设在煤堆4下方地面内的温度检测装置2，盘煤装置1包括安装架11、激光测煤仪12和固定在地面上且沿煤堆4长度方向设置的一对相互平行的轨道13，安装架11上固定有动力电机18，动力电机18的输出轴上固定套接有动力锥齿轮17；安装架11底端固定有车轴15，车轴15两端固定套接有滑动轮14，两个滑动轮14分别与两根轨道13滚动连接，两个滑动轮14之间设置有固定套设在车轴15上的轴锥齿轮16，轴锥齿轮16与动力锥齿轮17相互啮合；安装架11顶端垂直连接有悬臂111，悬臂111自由端设置在煤堆4正上方，激光测煤仪12固定在悬臂111自由端端部且激光测煤仪12与上位机电连接；安装架11靠近煤堆4的一侧还设置有固定架19，固定架19上设置有与轨道13平行的齿条191；

温度检测装置2包括导向管25、螺纹管26、探测杆27、温度传感器271、埋地箱21和顶端开口的竖向管24，竖向管24沿竖直方向埋设在煤堆4下方地面内且顶端与地面齐平设置，导向管25固定在竖向管24内部底端，螺纹管26滑动套设在导向管25外，螺纹管26顶端固定连接有探测杆27，探测杆27的直径与竖向管24的内孔相适配，防止杂物进入竖向管24内部影响探测杆27伸缩，从而延长装置的使用寿命，探测杆27上固定有温度传感器271，温度传感器271外接上位机；竖向管24内部设置有容纳腔241，螺纹管26位于容纳腔241内的杆身上螺纹套接有涡轮242；探测杆27的设置，可以有效防止螺纹管26的外螺纹卡塞有杂物，从而导致螺纹管26的螺纹与涡轮242连接不通畅，影响温度传感器271对煤堆4温度进行监测；

埋地箱21埋设在地面内且埋地箱21顶端与地面齐平设置，埋地箱21内部设置有转轴212，转轴212顶端转动贯穿埋地箱21后伸出地面且顶端端部设置有与齿条191相互啮合的单向旋转齿轮211；埋地箱21内部还固定有发条盒28，转轴212底端贯穿发条盒28后端部固定套接有驱动锥齿轮213，发条盒28内设置有套设在转轴212外的发条弹簧29，发条弹簧29内端与转轴212固定连接；埋地箱21顶端与地面齐平设置与地面齐平设置，让转轴212直接贯穿埋地箱21后伸出到地面上，避免转轴212与土地间的磨损；

竖向管24侧面垂直连接有传动套管22，传动套管22内设置有传动轴221，传动轴221一端转动贯穿竖向管24外壁后固定连接有与涡轮242相互配合的蜗杆243，另一端转动贯穿埋地箱21外壁后固定套接有与驱动锥齿轮213相互啮合的从动锥齿轮214；传动套管22的设置，可以让传动轴221的工作更加稳定，防止外界干扰磨损。

特别的，单向旋转齿轮211即内部为单向棘轮的齿轮，当齿条191带动单向旋转齿轮211正向旋转时，单向旋转齿轮211即可带动转轴212一起转动；当齿条191带动单向旋转齿轮211反向旋转时，单向旋转齿轮211则无法带动转轴212一起转动，单向旋转齿轮211的设置，不会对安装架11的回位产生影响，当安装架11回位时，即使齿条191与单向旋转齿轮211啮合，也不会带动转轴212转动。

进一步地，转轴212上设置有用于检测转轴212旋转角度的角度传感器215，且角度传感器215与上位机电连接。

进一步地，竖向管24侧面垂直连通有接线管23，接线管23自由端与埋地箱21连通，探测杆27上设置有沿轴向贯穿探测杆27的穿线孔272，穿线孔272与螺纹管26连通；螺纹管26内部设置有弹簧线31，弹簧线31顶端伸出螺纹管26后通过穿线孔272与温度传感器271电连接；导向管25内部设置有预埋线3，预埋线3一端与弹簧线31电连接，另一端贯穿导向管25后沿接线管23伸入到埋地箱21内，最后穿出埋地箱21与上位机电连接；弹簧线31的设置，可以方便探测杆27伸出过程中不会被连接导线的长度限制，方便探测杆27伸出；接线管23的设置，方便预埋线3引出，使预埋线3的引出位置固定，方便拉出取出。

进一步地，安装架11远离煤堆4的一侧设置有配重块112。

进一步地，温度检测装置2沿煤堆4长度方向设置有三个。

本发明的工作原理：工作时，启动动力电机18，动力电机18转动带动动力锥齿轮17转动进而带动轴锥齿轮16转动，由于轴锥齿轮16固定套设在车轴15上，从而使得车轴15转动，车轴15转动即可带动固定在车轴15两端的滑动轮14沿着轨道13运动，从而使固定在车轴15上的安装架11沿轨道13运动，安装架11运动过程中，通过悬臂111连接的激光测煤仪12在运动过程中在煤堆4上方对煤堆4进行扫描监测，并将扫描到的信息传输给上位机；

安装架11运动过程中，安装架11通过固定架19固定的齿条191也沿着轨道13设置方向运动，齿条191运动过程中会依次与各个单向旋转齿轮211啮合从而带动单向旋转齿轮211旋转，单向旋转齿轮211旋转带动转轴212转动，从而带动固定在转轴212底端驱动锥齿轮213转动，从动锥齿轮214与驱动锥齿轮213啮合，并且从动锥齿轮214与传动轴221套接，所以传动轴221被驱动转动，传动轴221转动从而带动与传动轴221连接的蜗杆243转动，进而蜗杆243带动涡轮242转动，涡轮242螺纹套设在螺纹管26外，故涡轮242转动时可以带动螺纹管26在螺纹的配合作用下向上顶升，螺纹管26顶升过程中带动螺纹管26顶端连接的探测杆27上升，探测杆27顶端伸出地面进入煤堆4内部，而探测杆27顶端又固定有温度传感器271，所以在探测杆27运动过程中即可通过温度传感器271检测煤堆4不同深度的温度，进而将温度信息上传到上位机，同时转轴212上设置有角度传感器215，可将转轴212转过的角度同步上传到上位机，上位机通过转轴212转过的角度信息即可计算出探测杆27的上升高度，上位机结合探测杆27的上升高度和温度传感器271的温度信息，即可实现对煤堆4的温度分层以及对不同分层的煤堆4的温度检测；

安装架11在运动过程中又会使得齿条191与各个单向旋转齿轮211脱离，使单向旋转齿轮211处于自由状态，即转轴212不再受力，而由于转轴212上设置有发条弹簧29，转轴212在单向旋转齿轮211旋转过程中同步旋转，使得发条弹簧29储存了一定的弹性势能，故在单向旋转齿轮211脱离齿条191后，转轴212在发条弹簧29的作用下自动回位，从而使驱动锥齿轮213、从动锥齿轮214、传动轴221、涡轮242、蜗杆243和螺纹管26反向旋转，探测杆27下降回位收回到竖向管24内完成温度的采集。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种封闭条形煤场监测装置，其特征在于：包括设置在煤堆（4）一侧边缘的盘煤装置（1），盘煤装置（1）包括安装架（11）、激光测煤仪（12）和固定在地面上且沿煤堆（4）长度方向设置的若干轨道（13）；安装架（11）上固定有动力电机（18），动力电机（18）的输出轴上固定套接有动力锥齿轮（17）；安装架（11）上固定有车轴（15），车轴（15）上套接有与轨道（13）相同数量的滑动轮（14），各滑动轮（14）一一对应地与各轨道（13）滚动连接，车轴（15）上还固定套接有与动力锥齿轮（17）相互啮合的轴锥齿轮（16）；安装架（11）上连接有悬臂（111），悬臂（111）自由端靠近煤堆（4）设置，激光测煤仪（12）固定在悬臂（111）上，且激光测煤仪（12）与上位机电连接；

还包括埋设在煤堆（4）下方地面内的温度检测装置（2），温度检测装置（2）包括导向管（25）、螺纹管（26）、温度传感器（271）、埋地箱（21）和顶端开口的竖向管（24），竖向管（24）沿竖直方向埋设在煤堆（4）下方地面内，导向管（25）固定在竖向管（24）内部底端，螺纹管（26）滑动套设在导向管（25）外，螺纹管（26）顶端设置有温度传感器（271），温度传感器（271）外接上位机；竖向管（24）内部设置有容纳腔（241），螺纹管（26）位于容纳腔（241）内的杆身上螺纹套接有涡轮（242）；安装架（11）靠近煤堆（4）的一侧设置有固定架（19），固定架（19）上设置有与轨道（13）平行的齿条（191）；埋地箱（21）埋设在地面内且埋地箱（21）内部设置有转轴（212），转轴（212）顶端转动贯穿埋地箱（21）后伸出地面且顶端端部设置有与齿条（191）相互啮合的单向旋转齿轮（211）；埋地箱（21）内部还固定有发条盒（28），转轴（212）底端贯穿发条盒（28）后端部固定套接有驱动锥齿轮（213），发条盒（28）内设置有套设在转轴（212）外的发条弹簧（29），发条弹簧（29）内端与转轴（212）固定连接；竖向管（24）侧面转动连接有传动轴（221），传动轴（221）一端转动贯穿竖向管（24）外壁后固定连接有与涡轮（242）相互配合的蜗杆（243），另一端转动贯穿埋地箱（21）外壁后固定套接有与驱动锥齿轮（213）相互啮合的从动锥齿轮（214）；

竖向管（24）侧面垂直连通有接线管（23），接线管（23）自由端与埋地箱（21）连通，探测杆（27）上设置有沿轴向贯穿探测杆（27）的穿线孔（272），穿线孔（272）与螺纹管（26）连通；螺纹管（26）内部设置有弹簧线（31），弹簧线（31）顶端伸出螺纹管（26）后通过穿线孔（272）与温度传感器（271）电连接；导向管（25）内部设置有预埋线（3），预埋线（3）一端与弹簧线（31）电连接，另一端贯穿导向管（25）后沿接线管（23）伸入到埋地箱（21）内，最后穿出埋地箱（21）与上位机电连接。

2.根据权利要求1所述的一种封闭条形煤场监测装置，其特征在于：转轴（212）上设置有用于检测转轴（212）旋转角度的角度传感器（215），且角度传感器（215）与上位机电连接。

3.根据权利要求1所述的一种封闭条形煤场监测装置，其特征在于：传动轴（221）外套设有传动套管（22），传动套管（22）两端分别与竖向管（24）和埋地箱（21）垂直连接。

4.根据权利要求1所述的一种封闭条形煤场监测装置，其特征在于：安装架（11）远离煤堆（4）的一侧设置有配重块（112）。

5.根据权利要求1所述的一种封闭条形煤场监测装置，其特征在于：螺纹管（26）顶端固定连接有直径与竖向管（24）内孔相适配的探测杆（27），温度传感器（271）固定在探测杆（27）顶端。

6.根据权利要求1所述的一种封闭条形煤场监测装置，其特征在于：竖向管（24）顶端和埋地箱（21）顶端均与地面齐平设置。

7.根据权利要求1所述的一种封闭条形煤场监测装置，其特征在于：温度检测装置（2）沿煤堆（4）长度方向设置有三个。

8.根据权利要求1所述的一种封闭条形煤场监测装置，其特征在于：激光测煤仪（12）设置在煤堆（4）的正上方。

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