本实用新型属于散料输送技术领域，具体涉及一种气垫带式输送机保护系统。
背景技术：
带式输送机是国内外通用的连续散状物料输送设备，在食品、煤矿、冶金、烟草和电力等行业有着广泛的应用。
为了适应散装物料输送的长距离、大运量和自动化的要求，带式输送技术不断进步，衍伸出多种带式输送机。现有市场上较常用的是气垫带式输送机，其以气室代替托辊，有效降低运行阻力，显著减少能耗，且其输送稳定无颠簸，可形成更大的额槽角和更高的输送速度，因此受到输送行业的欢迎。但气垫带式输送机受气室影响较大，当供气等原因导致气膜厚度不足时极易发生输送胶带的严重损坏，设备故障损失风险较高。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种气垫带式输送机保护系统，对气垫带式输送机的气膜厚度和气压实时检测并控制，保证输送胶带正常运输，避免因气膜厚度小或气压低而造成输送胶带磨损，提高胶带使用时间且降低设备故障率。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出的控制方法采用如下技术方案予以实现：
一种气垫带式输送机保护系统，所述气垫带式输送机包括输送胶带、位于所述输送胶带下方的气室和用于向所述气室供气的风机，所述输送胶带和所述气室之间形成气膜，其特征在于，沿输送长度间隔设置有多个所述风机，所述气垫带式输送机保护系统包括：控制单元；重量处理模块，其包括：料重控制模块，其与所述控制单元连接；固体流量传感器，其与所述料重控制模块连接，且位于所述进料口处的输送胶带的上方，用于检测所述进料口处所述输送胶带上物料堆积的截面积；速度检测仪，其与所述料重控制模块连接，且用于实时检测所述输送胶带的前进速度；其中所述料重控制模块接收所述截面积、前进速度和物料密度并实时输出所述输送胶带上物料的物料重量；气膜控制模块，其包括：气体压力传感器，其置于所述气室内的侧壁上，且与所述控制单元连接，用于实时检测所述气室内的气室压力；位移传感器，其与所述控制单元连接，用于实时检测所述气膜厚度；变频器，其分别与所述控制单元和各风机连接，且根据所述物料重量对应的气压实时调整各风机的风速；在所检测到的气室压力低于预设气压范围的下限值时，或所检测到气膜厚度小于预设安全范围的下限值时，所述控制单元控制所述输送机停机。
如上所述的气垫带式输送机保护系统，为了实现系统对输送机的故障自检测并处理的目的，降低设备停机概率，所述气垫带式输送机保护系统还包括：至少一个备用电机，其设置在相邻两风机之间；在所检测到的气室压力低于预设气压范围的下限值时，或所检测到气膜厚度小于预设安全范围的下限值，开启各备用电机并在所检测到的气室压力低于预设气压范围的下限值时，或所检测到气膜厚度小于预设安全范围的下限值时，所述控制单元控制所述输送机停机。
如上所述的气垫带式输送机保护系统，为了及时向操作人员反馈设备故障，所述气垫带式输送机保护系统还包括：报警装置，其与所述控制单元连接，所述控制单元控制所述输送机停机的同时控制所述报警装置发出报警信号。
如上所述的气垫带式输送机保护系统，为了准确检测气室压力，所述气体压力传感器的数量为多个，每个密封连接在所述气室的位于相邻两风机中间的内壁上。
如上所述的气垫带式输送机保护系统，为了准确检测气膜厚度，所述气室上开设有若干气孔，穿出所述气孔的气体在所述输送带和气室之间形成所述气膜；所述位移传感器的数量为多个，每个位于相邻两风机之间的所述气室的最小供压处的气孔下方。
如上所述的气垫带式输送机保护系统，为了提高气膜厚度检测的精度，各位移传感器为激光位移传感器。
如上所述的气垫带式输送机保护系统，为了实现该保护系统的可编程控制，所述控制单元为plc控制器，所述plc控制器包括：cpu控制器，其与所述变频器通信连接；模拟量输入模块，其与所述cpu控制器通信连接，用于分别接收所述位移传感器、气体压力传感器、固体流量传感器和速度检测仪输出的信号；数字量输出模块，其分别与所述cpu控制器和所述报警装置通信连接。
如上所述的气垫带式输送机保护系统，所述气垫带式输送机保护系统还包括供电电源，其经过隔离变压器为所述plc控制器供电。
如上所述的气垫带式输送机保护系统，所述cpu控制器通过以太网接口与所述变频器通信连接。
如上所述的气垫带式输送机保护系统，所述模拟量输入模块与所述数字量输出模块通过以太网接口与所述cpu控制器通信连接。
与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果是：通过固体流量传感器检测从进料口处进入的物料的截面积，速度检测仪检测输送胶带的前进速度，由此可以实时得到处于每段输送胶带上的物料重量，根据每段物料重量对应的气压实时调整各风机的风速，实现连续调节每段气室的气室压力，有效控制气膜控制，提高整体气膜厚度的均匀性，提高输送机输送性能；且气体压力传感器实时检测气室压力且位移传感器检测气膜厚度，在气室压力小于预设气压范围的下限值或气膜厚度小于预设安全范围的下限值时，表示当前输送胶带接近气室外壁，存在输送胶带磨损风险，此时控制输送机停机，以便保护输送胶带，提高胶带使用时间，降低设备故障率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍，显而易见地，下面描述的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本实用新型的气垫带式输送机保护系统一种实施例的结构框图；
图2为本实用新型的气垫带式输送机保护系统另一种实施例的结构框图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
为了对气垫带式输送机使用过程中的故障检测，实现对输送机的保护，本实施例提供一种气垫带式输送机保护系统，本实施例气垫带式输送机包括用于承载物料的输送胶带（未示出）、位于输送胶带下方的气室（未示出）和用于向气室供气的风机（未示出），气室上开设有气孔，风机供气通过气孔吹入输送胶带和气室之间的区域，该区域形成气膜（未示出），本实施例风机24的数量为多个，且沿输送胶带的输送长度间隔分布，本实施例中输送长度假设为30米，风机24间隔15米，因此需要三个风机24。且在本实施例中，气室压力控制范围为2500pa至5000pa，其对应输送胶带上的物料重量为0kg至200kg，气室压力随物料重量线性变化，得出线性变化函数关系，从而可以根据物料重量得到设定的所需气压。
请参考图1，其示出了气垫带式输送机保护系统一个实施例的结构框图。该气垫带式输送机包括控制单元10、气膜控制模块20和重量处理模块30，重量处理模块30包括料重控制模块31、速度检测仪32和固体流量传感器33，速度检测仪32用于实时检测输送胶带上物料的前进速度vm/s，具体该速度检测仪32安装在输送机改向滚筒的轴上，固体流量传感器33用于检测进料口处输送胶带上物料堆积的截面积sm2，具体该固体流量传感器33悬挂安装在进料口处皮带上方约5米处。
物料在输送胶带上运输过程中，对输送胶带上物料重量进行计算并存储，在本实施例中，料重控制模块31接收物料密度值ρkg/m3、前进速度v和物料截面积s，假设输送长度为l米，以1米为重量存储分段长度，物料前进1米所用时间由公式（1）：1=1*v1+1*v2+1*v3+1*v4+……+1*vn（vn为第n秒输送胶带的前进速度）计算，因此每米的物料重量通过公式（2）计算：m（kg）=s*v1*ρ+s*v2*ρ+……+s*vn*ρ，料重分段存储区共分为l段，每段1米，当控制单元控制计时n秒（即输送胶带前进1米）时，将所计算的对应物料重量存入对应存储区，物料在输送胶带上运输过程中，按照队列控制原理不断更新每段运送物料的物料重量。
在本实施例中，气室压力与物料重量之间的关系可以表示为公式（3）：p=k*msum*1.2，其中k为比例系数（该比例系数k的范围可以根据输送机仿真和试验机测定得到），1.2为安全系数，msum为通过公式（2）计算的每1米输送的输送胶带上的物料重量m之和。
再参考图1，气体压力传感器21置于气室的内侧壁上，用于实时检测气室内的气室压力，位移传感器22用于实时检测气膜厚度。具体地，在本实施例中，气体压力传感器21设置在相邻两风机24中间位置的气室的内侧壁上，即，相对于输送长度为30米设置的三个风机24，应设置两个气体压力传感器21；且在本实施例中，位移传感器22安装在相邻两风机24之间的气室的最小供压处的气孔下方（例如该气孔下方10mm内），即，相对于输送长度为30米设置的三个风机24，应设置两个位移传感器22，本实施例位移传感器22为激光位移传感器，以提高检测气膜厚度的精度。
根据所计算的气室压力和所需设定气压，控制单元10控制调节变频器23的频率以调节各风机23转速，从而调节各风机24的供风风量，并进而调整气室压力，在上述调整气室压力的过程中不断由位移传感器22检测气膜厚度。在气膜厚度小于预设安全范围的下限值（例如3mm），或由气体压力传感器21检测到的气室压力小于预设气压范围的下限值（例如2000pa）时，控制单元10控制输送机停机。
本实施例气垫带式输送机保护系统，通过固体流量传感器33检测从进料口处进入的物料的截面积，速度检测仪32检测输送胶带的前进速度，由此可以实时得到处于每段输送胶带上物料重量，根据每段物料重量不同，连续调节每段气室的气室压力，有效控制气膜厚度，提高整体气膜厚度的均匀性，提高输送机输送性能；且对气膜厚度和气体压力实时检测，避免输送胶带与气室外壁磨损，保护输送胶带，提高胶带使用时间。
实施例二
请参考图2，其示出了本实施例气垫带式输送机保护系统另一实施例的结构框图。
在本实施例中，控制单元10为可plc控制器（即可编程逻辑控制器），包括cpu控制器11、模拟量输入模块12和数字量输出模块13，模拟量输入模块12和数字量输出模块13分别与cpu控制器11通过光纤以太网通信；气体压力传感器21、位移传感器22、速度检测仪32和固体流量传感器33以电流模拟量信号与模拟量输入模块12连接通讯；本实施例中变频器23为多机驱动变频器，其通过光纤以太网与cpu控制器11的以太网接口双向通信，即多机驱动变频器所需要的速度参数等经以太网从cpu控制器11获取，其反馈信号也经以太网向cpu控制器11传输，且多个风机24通过接触器的常开触点与多机驱动变频器的负载端电缆连接。此外，供电电源50经过隔离变压器60向plc控制器10供电。
此外，本实施例气垫带式输送机保护系统还包括备用风机25，变频器23对备用风机25的控制方式与对风机24的控制方式相同，在本实施例中，设置有两台备用风机25，每个置于相邻两风机24之间。
在本实施例中，根据如实施例一中所计算的气室压力，cpu控制器11控制调节变频器23的频率以调节各风机23转速，从而调节各风机24的供风风量，使得所计算的气室压力达到设定的所需气压（或者设定的所需气压范围），在上述调整气室压力的过程中不断由位移传感器22检测气膜厚度。在调整的气室压力后，如果气膜厚度仍小于预设安全范围的下限值（例如3mm），或气室压力仍小于预设气压范围的下限值时，cpu控制器11控制启用备用风机25做故障应急处理，且在启用备用风机25后，如果气膜厚度仍小于预设安全范围的下限值（例如3mm），或气室压力仍小于预设气压范围的下限值时，表示设备故障，cpu控制器11控制输送机停机的同时控制报警装置40（例如指示灯、蜂鸣器、喇叭等）发出报警信号（例如声信号、光信号等）。在本实施例中，报警装置40通过数字量输出模块13通信连接，针对设备故障发出报警提示信号，以便操作人员及时处理。
对气室压力调整的过程主要体现在开始上料（此种情况下输送胶带的靠近出料口的后段还没有物料）和完成送料后的卸料过程（此种情况下随着卸料输送胶带的靠近进料口的前段没有物料），在物料沿输送胶带长度完全承载在输送胶带上的输送过程中，由于每1米物料重量变化不大，即，开始上料的1米的物料重量与随之卸料的1米的物料重量基本相同，因此气室压力调整变化不大甚至不必调整。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种气垫带式输送机保护系统，所述气垫带式输送机包括输送胶带、位于所述输送胶带下方的气室和用于向所述气室供气的风机，所述输送胶带和所述气室之间形成气膜，其特征在于，沿输送长度间隔设置有多个所述风机，所述气垫带式输送机保护系统包括：
控制单元；
重量处理模块，其包括：
料重控制模块，其与所述控制单元连接；
固体流量传感器，其与所述料重控制模块连接，且位于所述气垫带式输送机的进料口处的输送胶带的上方，用于检测所述进料口处所述输送胶带上物料堆积的截面积；
速度检测仪，其与所述料重控制模块连接，且用于实时检测所述输送胶带的前进速度；
其中所述料重控制模块接收所述截面积、前进速度和物料密度并实时输出所述输送胶带上物料的物料重量；
气膜控制模块，其包括：
气体压力传感器，其置于所述气室内的侧壁上，且与所述控制单元连接，用于实时检测所述气室内的气室压力；
位移传感器，其与所述控制单元连接，用于实时检测所述气膜厚度；
变频器，其分别与所述控制单元和各风机连接，且根据所述物料重量对应的气压实时调整各风机的风速；
在所检测到的气室压力低于预设气压范围的下限值时，或所检测到气膜厚度小于预设安全范围的下限值时，所述控制单元控制所述输送机停机。
2.根据权利要求1所述的气垫带式输送机保护系统，其特征在于，所述气垫带式输送机保护系统还包括：
至少一个备用电机，其设置在相邻两风机之间；
在所检测到气膜厚度小于预设安全范围的下限值时，或所检测到气膜厚度小于预设安全范围的下限值时，开启各备用电机并在所检测到的气室压力低于预设气压范围的下限值时，或所检测到气膜厚度小于预设安全范围的下限值时，所述控制单元控制所述输送机停机。
3.根据权利要求1或2所述的气垫带式输送机保护系统，其特征在于，所述气垫带式输送机保护系统还包括：
报警装置，其与所述控制单元连接，所述控制单元控制所述输送机停机的同时控制所述报警装置发出报警信号。
4.根据权利要求1或2所述的气垫带式输送机保护系统，其特征在于，所述气体压力传感器的数量为多个，每个密封连接在所述气室的位于相邻两风机中间的内壁上。
5.根据权利要求1或2所述的气垫带式输送机保护系统，其特征在于，
所述气室上开设有若干气孔，穿出所述气孔的气体在所述输送胶带和气室之间形成所述气膜；
所述位移传感器的数量为多个，每个位于相邻两风机之间的所述气室的最小供压处的气孔下方。
6.根据权利要求5所述的气垫带式输送机保护系统，其特征在于，各位移传感器为激光位移传感器。
7.根据权利要求3所述的气垫带式输送机保护系统，其特征在于，所述控制单元为plc控制器，所述plc控制器包括：
cpu控制器，其与所述变频器通信连接；
模拟量输入模块，其与所述cpu控制器通信连接，用于分别接收所述位移传感器、气体压力传感器、固体流量传感器和速度检测仪输出的信号；
数字量输出模块，其分别与所述cpu控制器和所述报警装置通信连接。
8.根据权利要求7所述的气垫带式输送机保护系统，其特征在于，所述气垫带式输送机保护系统还包括供电电源，其经过隔离变压器为所述plc控制器供电。
9.根据权利要求7所述的气垫带式输送机保护系统，其特征在于，所述cpu控制器通过以太网接口与所述变频器通信连接。
10.根据权利要求7所述的气垫带式输送机保护系统，其特征在于，所述模拟量输入模块与所述数字量输出模块通过以太网接口与所述cpu控制器通信连接。
技术总结