一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置及其檢測方法，包括井壁磨損檢測器、水平位移測量器、垂直位移監(jiān)測器和限位導(dǎo)桿，所述限位導(dǎo)桿一端與井壁磨損檢測器固定設(shè)置，所述井壁磨損檢測器的信號輸出端與水平位移測量器的信號輸入端連接，所述限位導(dǎo)桿另一端穿過垂直位移監(jiān)測器滑動設(shè)置；主要利用電阻應(yīng)變式位移傳感器檢測井壁磨損變形大小，由垂直位移監(jiān)測器確定損傷所處的位置，結(jié)合二者監(jiān)測的數(shù)據(jù)可繪制井壁磨損曲線。該裝置安裝使用方便、成本低、可靠性強，能夠有效的檢測出固體充填投料井井壁的磨損狀況，為保證投料井的工作效率提供依據(jù)。
【專利說明】
一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置及檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種井壁磨損檢測裝置及其檢測方法，尤其適用于固體充填投料井井壁磨損檢測。

【背景技術(shù)】
[0002]投料井在固體充填采煤系統(tǒng)中處于重要的位置，是固體充填料運輸?shù)难屎?，其井壁的嚴重磨損直接影響著充填采煤的進度。投料井表面的變形主要由于固體物料的磨損造成的，而目前用于井壁變形檢測的裝置主要有全景井壁掃描裝置以及其他井壁表面變形傳感器，這些裝置一方面價格昂貴，另一方面對于井壁磨損變形無法直觀的測量。因此，研究一種安裝方便、成本低的固體充填投料井井壁磨損檢測裝置及其測試方法顯得尤為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置及檢測方法，安裝方便、操作簡便、可靠性強，能夠有效的檢測出固體充填投料井井壁的磨損狀況，為保證投料井的工作效率提供依據(jù)。
[0004]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置，包括井壁磨損檢測器、水平位移測量器、垂直位移監(jiān)測器和限位導(dǎo)桿，所述限位導(dǎo)桿一端與井壁磨損檢測器連接，所述井壁磨損檢測器的信號輸出端與水平位移測量器的信號輸入端連接，所述限位導(dǎo)桿另一端穿過垂直位移監(jiān)測器滑動設(shè)置。
[0006]結(jié)合垂直位移監(jiān)測器檢測數(shù)據(jù)和水平位移測量器收集的數(shù)據(jù)可以將某一方位角度井壁沿垂直方向的磨損曲線畫出。
[0007]更進一步的，所述井壁磨損檢測器由若干組檢測臂組成，所述每組檢測臂包括電阻應(yīng)變式位移傳感器、信號放大器、電磁鐵、電源、位移傳導(dǎo)桿、微調(diào)螺母和損傷探測頭，所述電阻應(yīng)變式位移傳感器、電源和信號放大器分別固定在每組檢測臂內(nèi)部，所述電磁鐵固定在電阻應(yīng)變式位移傳感器上，所述位移傳導(dǎo)桿一端設(shè)置在與電磁鐵相對應(yīng)的位置，所述位移傳導(dǎo)桿的另一端通過微調(diào)螺母與損傷探測頭固定，所述位移傳導(dǎo)桿可沿軸向作彈性伸縮運動，所述電源對電磁鐵供電，所述電阻應(yīng)變式位移傳感器的信號輸出端與信號放大器的信號輸入端連接，所述信號放大器的信號輸出端與水平位移測量器的信號輸入端連接。
[0008]通過微調(diào)螺母調(diào)節(jié)損傷探測頭改變井壁磨損檢測器的外圓直徑，隨著井壁磨損檢測器進入井壁內(nèi)部，設(shè)置在位移傳導(dǎo)桿另一端的損傷探測頭沿著損傷井壁向下運動，并同時作垂直于損傷井壁的伸縮往復(fù)運動，推動位移傳導(dǎo)桿水平伸縮往復(fù)運動，位于位移傳導(dǎo)桿一端對應(yīng)電磁鐵位置的電阻應(yīng)變式位移傳感器將位移傳導(dǎo)桿水平往復(fù)位移的數(shù)據(jù)信號通過信號放大器傳輸至水平位移測量器。
[0009]更進一步的，所述檢測臂還包括復(fù)位彈簧和檢測臂外殼，所述位移傳導(dǎo)桿一端徑向限位在檢測臂外殼內(nèi)，并通過設(shè)置在檢測臂內(nèi)部的復(fù)位彈簧沿軸向作彈性伸縮運動。
[0010]更進一步的，所述垂直位移監(jiān)測器固定設(shè)置在檢測平臺上，所述檢測平臺搭建在井壁入口處。
[0011]更進一步的，所述水平位移測量器固定設(shè)置在檢測平臺上。
[0012]更進一步的，還包括旋轉(zhuǎn)控制裝置，所述限位導(dǎo)桿一端與井壁磨損檢測器旋轉(zhuǎn)連接，所述旋轉(zhuǎn)控制裝置的信號輸出端與井壁磨損檢測器的信號輸入端連接，通過旋轉(zhuǎn)控制裝置可以控制井壁磨損檢測器在井壁內(nèi)水平旋轉(zhuǎn)。
[0013]一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置的檢測方法，具體步驟如下:
[0014]a.確定投料井內(nèi)徑屯，打開電源的開關(guān)，通過微調(diào)螺母調(diào)節(jié)損傷探測頭使得井壁磨損檢測器的外圓直徑d = c^+Ad ;
[0015]b.待檢測平臺上的設(shè)備準備完畢后，將位移測量儀和垂直位移監(jiān)測器調(diào)整為相同的數(shù)據(jù)記錄頻率，將井壁磨損檢測器連同限位導(dǎo)桿放入待測投料井內(nèi)，此時井壁磨損檢測器位于井口附近井筒內(nèi)未磨損段，記錄此時水平位移測量器上的初始讀數(shù)叫以及垂直位移監(jiān)測器的初始讀數(shù)％以及井壁磨損檢測器與井口的距離h ;
[0016]c.待準備完畢，井壁磨損檢測器連同限位導(dǎo)桿沿著井壁勻速向下移動，水平位移測量器和垂直位移監(jiān)測器開始記錄數(shù)據(jù)，將每節(jié)限位導(dǎo)桿固定連接，直至井壁磨損檢測器到達井底；
[0017]d.水平位移測量器記錄的數(shù)據(jù)均減去初始讀數(shù)1?，得到第一組數(shù)據(jù)；垂直位移監(jiān)測器記錄的數(shù)據(jù)均減去mo-h，得到第二組數(shù)據(jù)；將第二組數(shù)據(jù)作為橫坐標(biāo)，第一組數(shù)據(jù)作為縱坐標(biāo)，可得到該方位角情況下井壁磨損曲線；
[0018]e.將井壁磨損檢測器提升至井口，相對原來位置沿井筒圓周方向旋轉(zhuǎn)45°，再次重復(fù)步驟a?d ;
[0019]其中，屯為投料井磨損前的井壁內(nèi)徑，Δ d為通過微調(diào)螺母調(diào)節(jié)損傷探測頭可以增加的井壁磨損檢測器外圓直徑，d為井壁磨損檢測器準備進入投料井內(nèi)時的外圓直徑，％為井壁磨損檢測器準備進入投料井內(nèi)時水平位移測量器的初始讀數(shù)，n0為井壁磨損檢測器準備進入投料井內(nèi)時垂直位移監(jiān)測器的初始讀數(shù)。
[0020]更進一步的，所述Ad的取值范圍為30?40mm。
[0021]有益效果:本發(fā)明可以實現(xiàn)投料井壁不同方位的磨損檢測，同時垂直位移監(jiān)測器可以確定磨損發(fā)生的具體位置，結(jié)合垂直位移監(jiān)測器檢測數(shù)據(jù)和水平位移測量器收集的數(shù)據(jù)可以將某一方位角度井壁沿垂直方向的磨損曲線畫出，改變井壁磨損檢測器的方位角度，最后將井壁不同方位磨損曲線畫出。根據(jù)井壁的磨損曲線可以確定投料井井壁磨損狀況，對投料井壁進行及時修補，保證了投料井的工作效率，同時本發(fā)明安裝簡便、操作簡便、成本低、可靠性高等優(yōu)點，對提高投料系統(tǒng)的工作效率具有明顯的作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是固體充填投料井井壁磨損檢測裝置布置立體圖。
[0023]圖2是非工作狀態(tài)下井壁磨損檢測器平面圖。
[0024]圖3是工作狀態(tài)下井壁磨損檢測器平面圖。
[0025]圖4是非工作狀態(tài)下檢測臂剖面圖。
[0026]圖5是調(diào)試狀態(tài)下檢測臂剖面圖。
[0027]圖6是工作狀態(tài)下檢測臂剖面圖。

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0029]一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置，實施例一:包括井壁磨損檢測器1、水平位移測量器5、垂直位移監(jiān)測器3和限位導(dǎo)桿2，所述限位導(dǎo)桿2 —端與井壁磨損檢測器I連接，所述井壁磨損檢測器I的信號輸出端與水平位移測量器5的信號輸入端連接，通過水平位移測量器5確定井壁磨損情況，所述限位導(dǎo)桿2另一端穿過垂直位移監(jiān)測器3滑動設(shè)置，通過垂直位移監(jiān)測器3與限位導(dǎo)桿的相對位移確定井壁磨損檢測器I的下降位置，結(jié)合垂直位移監(jiān)測器3檢測數(shù)據(jù)和水平位移測量器5收集的數(shù)據(jù)，檢測出井壁磨損的直觀情況。
[0030]所述井壁磨損檢測器I由若干組檢測臂7組成，所述每組檢測臂7包括電阻應(yīng)變式位移傳感器9、信號放大器12、電磁鐵10、電源11、位移傳導(dǎo)桿13、微調(diào)螺母15、復(fù)位彈簧14和檢測臂外殼8和損傷探測頭16，所述電阻應(yīng)變式位移傳感器9、電源11和信號放大器12并列固定設(shè)置在每組檢測臂7內(nèi)部，所述電磁鐵10固定在電阻應(yīng)變式位移傳感器9上，所述位移傳導(dǎo)桿13 —端徑向限位在檢測臂外殼8內(nèi)，并設(shè)置在與電磁鐵10相對應(yīng)的位置，所述位移傳導(dǎo)桿13的另一端通過微調(diào)螺母15與損傷探測頭16固定，所述位移傳導(dǎo)桿13通過設(shè)置在檢測臂7內(nèi)部的復(fù)位彈簧14，沿軸向作彈性伸縮運動，所述電源11對電磁鐵10供電，所述電阻應(yīng)變式位移傳感器9的信號輸出端與信號放大器12的信號輸入端連接，所述信號放大器12的信號輸出端與水平位移測量器5的信號輸入端連接，本發(fā)明中，所述信號放大器12采用外部數(shù)據(jù)傳輸線4與水平位移測量器5連接。所述垂直位移監(jiān)測器3固定設(shè)置在檢測平臺6上，所述水平位移測量器5固定設(shè)置在檢測平臺6上。所述檢測平臺6搭建在井壁入口處。
[0031]本發(fā)明可以實現(xiàn)投料井壁不同方位的磨損檢測，同時垂直位移監(jiān)測器3可以確定磨損發(fā)生的具體位置，結(jié)合垂直位移監(jiān)測器3檢測數(shù)據(jù)和水平位移測量器5收集的數(shù)據(jù)可以將某一方位角度井壁沿垂直方向的磨損曲線畫出；改變井壁磨損檢測器的方位角度，檢測不同方位的井壁磨損狀況。
[0032]具體的檢測裝置的檢測方法，具體步驟如下:
[0033]a.確定投料井內(nèi)徑Cltl，打開電源11的開關(guān)，通過微調(diào)螺母15調(diào)節(jié)損傷探測頭16使得井壁磨損檢測器I的外圓直徑d = (Itl+Ad,其中Ad的取值范圍為30?40mm ；
[0034]b.待檢測平臺6上的設(shè)備準備完畢后，將位移測量儀5和垂直位移監(jiān)測器3調(diào)整為相同的數(shù)據(jù)記錄頻率，將井壁磨損檢測器I連同限位導(dǎo)桿2放入待測投料井內(nèi)，此時井壁磨損檢測器I位于井口附近井筒內(nèi)未磨損段，記錄此時水平位移測量器5上的初始讀數(shù)Hitl以及垂直位移監(jiān)測器3的初始讀數(shù)Iitl以及井壁磨損檢測器I與井口的距離h ；
[0035]c.待準備完畢，井壁磨損檢測器I連同限位導(dǎo)桿2沿著井壁勻速向下移動，水平位移測量器5和垂直位移監(jiān)測器3開始記錄數(shù)據(jù)，將每節(jié)限位導(dǎo)桿2固定連接，直至井壁磨損檢測器I到達井底；
[0036]d.水平位移測量器5記錄的數(shù)據(jù)均減去初始讀數(shù)IV得到第一組數(shù)據(jù)；垂直位移監(jiān)測器3記錄的數(shù)據(jù)均減去(HltTh)，得到第二組數(shù)據(jù)；將第二組數(shù)據(jù)作為橫坐標(biāo)，第一組數(shù)據(jù)作為縱坐標(biāo)，可得到該方位角情況下井壁磨損曲線；
[0037]e.將井壁磨損檢測器1提升至井口，相對原來位置沿井筒圓周方向旋轉(zhuǎn)45°，再次重復(fù)步驟a?d ;
[0038]d0為投料井磨損前的井壁內(nèi)徑，Δ d為通過微調(diào)螺母15調(diào)節(jié)損傷探測頭16可以增加的井壁磨損檢測器1外圓直徑，d為井壁磨損檢測器1準備進入投料井內(nèi)時的外圓直徑，m0為井壁磨損檢測器1準備進入投料井內(nèi)時水平位移測量器5的初始讀數(shù)，n0為井壁磨損檢測器1準備進入投料井內(nèi)時垂直位移監(jiān)測器3的初始讀數(shù)，h為井壁磨損檢測器1與井口的距離結(jié)合垂直位移監(jiān)測器檢測數(shù)據(jù)和水平位移測量器收集的數(shù)據(jù)以及水平位移測量器5的初始讀數(shù)1?和垂直位移監(jiān)測器3的初始讀數(shù)rv可以將某一方位角度井壁沿垂直方向的磨損曲線畫出。
[0039]實施例二:固體充填投料井井壁磨損檢測裝置還包括旋轉(zhuǎn)控制裝置，所述限位導(dǎo)桿2 —端與井壁磨損檢測器1的連接方式為水平可旋轉(zhuǎn)連接，所述旋轉(zhuǎn)控制裝置的信號輸出端與井壁磨損檢測器1的信號輸入端連接，通過旋轉(zhuǎn)控制裝置可以控制井壁磨損檢測器1在井壁底水平旋轉(zhuǎn)，當(dāng)井壁磨損檢測器1進入井內(nèi)完成第一次檢測后，在不需要取出井壁磨損檢測器1的情況下，在井底通過旋轉(zhuǎn)控制裝置旋轉(zhuǎn)井壁磨損檢測器1轉(zhuǎn)動45°后，逐漸往上取出的同時，井壁磨損檢測器1從井中取出的過程“順便”完成另一方位角度井壁磨損情況的檢測，操作上更加簡便快捷。
[0040]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置，其特征在于:包括井壁磨損檢測器(I)、水平位移測量器(5)、垂直位移監(jiān)測器(3)和限位導(dǎo)桿(2)，所述限位導(dǎo)桿(2) —端與井壁磨損檢測器(I)連接，所述井壁磨損檢測器(I)的信號輸出端與水平位移測量器(5)的信號輸入端連接，所述限位導(dǎo)桿(2)另一端穿過垂直位移監(jiān)測器(3)滑動設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置，其特征在于:所述井壁磨損檢測器(I)由若干組檢測臂(7)組成，所述每組檢測臂(7)包括電阻應(yīng)變式位移傳感器(9)、信號放大器(12)、電磁鐵(10)、電源(11)、位移傳導(dǎo)桿(13)、微調(diào)螺母(15)和損傷探測頭(16)，所述電阻應(yīng)變式位移傳感器(9)、電源(11)和信號放大器(12)分別固定在每組檢測臂(7)內(nèi)部，所述電磁鐵(10)固定在電阻應(yīng)變式位移傳感器(9)上，所述位移傳導(dǎo)桿(13) —端設(shè)置在與電磁鐵(10)相對應(yīng)的位置，所述位移傳導(dǎo)桿(13)的另一端通過微調(diào)螺母(15)與損傷探測頭(16)固定，所述位移傳導(dǎo)桿(13)可沿軸向作彈性伸縮運動，所述電源(11)對電磁鐵(10)供電，所述電阻應(yīng)變式位移傳感器(9)的信號輸出端與信號放大器(12)的信號輸入端連接，所述信號放大器(12)的信號輸出端與水平位移測量器(5)的信號輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置，其特征在于:所述檢測臂(7)還包括復(fù)位彈簧(14)和檢測臂外殼(8)，所述位移傳導(dǎo)桿(13) —端徑向限位在檢測臂外殼(8)內(nèi)，并通過設(shè)置在檢測臂(7)內(nèi)部的復(fù)位彈簧(14)沿軸向作彈性伸縮運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置，其特征在于:所述垂直位移監(jiān)測器(3)固定設(shè)置在檢測平臺(6)上，所述檢測平臺(6)搭建在井壁入口處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置，其特征在于:所述水平位移測量器(5)固定設(shè)置在檢測平臺(6)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置，其特征在于:還包括旋轉(zhuǎn)控制裝置，所述限位導(dǎo)桿(2) —端與井壁磨損檢測器(I)旋轉(zhuǎn)連接，所述旋轉(zhuǎn)控制裝置的信號輸出端與井壁磨損檢測器(I)的信號輸入端連接。
7.一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置的檢測方法，其特征在于，具體步驟如下: a.確定投料井內(nèi)徑Cltl，打開電源(11)的開關(guān)，通過微調(diào)螺母(15)調(diào)節(jié)損傷探測頭(16)使得井壁磨損檢測器⑴的外圓直徑d = d0+Ad； b.待檢測平臺(6)上的設(shè)備準備完畢后，將位移測量儀(5)和垂直位移監(jiān)測器(3)調(diào)整為相同的數(shù)據(jù)記錄頻率，將井壁磨損檢測器(I)連同限位導(dǎo)桿(2)放入待測投料井內(nèi)，此時井壁磨損檢測器(I)位于井口附近井筒內(nèi)未磨損段，記錄此時水平位移測量器(5)上的初始讀數(shù)Hl0以及垂直位移監(jiān)測器⑶的初始讀數(shù)Iitl以及井壁磨損檢測器⑴與井口的距離h ; c.待準備完畢，井壁磨損檢測器(I)連同限位導(dǎo)桿(2)沿著井壁勻速向下移動，水平位移測量器(5)和垂直位移監(jiān)測器(3)開始記錄數(shù)據(jù)，將每節(jié)限位導(dǎo)桿(2)固定連接，直至井壁磨損檢測器(I)到達井底； d.水平位移測量器(5)記錄的數(shù)據(jù)均減去初始讀數(shù)％，得到第一組數(shù)據(jù)；垂直位移監(jiān)測器(3)記錄的數(shù)據(jù)均減去mo-h，得到第二組數(shù)據(jù)；將第二組數(shù)據(jù)作為橫坐標(biāo)，第一組數(shù)據(jù)作為縱坐標(biāo)，可得到該方位角情況下井壁磨損曲線；e.將井壁磨損檢測器(I)提升至井口，相對原來位置沿井筒圓周方向旋轉(zhuǎn)45°，再次重復(fù)步驟a?d ; 其中，Cltl為投料井磨損前的井壁內(nèi)徑，Ad為通過微調(diào)螺母(15)調(diào)節(jié)損傷探測頭(16)可以增加的井壁磨損檢測器(I)外圓直徑，d為井壁磨損檢測器(I)準備進入投料井內(nèi)時的外圓直徑，Hitl為井壁磨損檢測器⑴準備進入投料井內(nèi)時水平位移測量器(5)的初始讀數(shù)，Iitl為井壁磨損檢測器(I)準備進入投料井內(nèi)時垂直位移監(jiān)測器(3)的初始讀數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種固體充填投料井井壁磨損檢測裝置的檢測方法，其特征在于:所述Λ d的取值范圍為30?40mm。
【文檔編號】E21B49/00GK104265280SQ201410447025
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】張吉雄, 劉世偉, 張強, 黃鵬, 康濤 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)