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摘要：就礦井提升系統(tǒng)中鋼絲繩檢測的重要性、安全性等問題進(jìn)行了剖析，并對TCK鋼絲繩在線無損檢測技術(shù)實(shí)踐中的應(yīng)用進(jìn)行了歸納總結(jié)。

關(guān)鍵詞：提升機(jī);鋼絲繩;在線監(jiān)測

中圖分類號：TD532 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003.773X(2015)07.0080.02

DOI：10.16525/j.cnki.cn14.1134/th.2015.07.031

引言

提升鋼絲繩是礦井提升系統(tǒng)中的重要組成部分，它起到連接提升容器與提升機(jī)的作用。提升鋼絲繩的正確使用、及時(shí)保養(yǎng)是確保礦井提升安全、延長鋼絲繩使用壽命和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。

《國家煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定，“提升鋼絲繩每日應(yīng)檢查一次”。在以往的生產(chǎn)活動(dòng)中，使用中的鋼絲繩日常主要依靠人工檢查，手段無非是手捋摸、錘敲、寬鉗口游標(biāo)卡尺測量繩徑等方法，檢查時(shí)每個(gè)礦井需要兩個(gè)人同時(shí)進(jìn)行，一般是一人在井口，另一人在絞車房的出繩口，每人負(fù)責(zé)一條，而且必須是固定的，有豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員才能擔(dān)當(dāng)此任。而TCK?W鋼絲繩在線無損檢測技術(shù)的應(yīng)用則能有效彌補(bǔ)人工檢測的不足，能實(shí)時(shí)檢測出鋼絲繩的運(yùn)行狀態(tài)，大幅提升勞動(dòng)效率，為有效地預(yù)防斷繩等惡性事故的發(fā)生提供了切實(shí)保障。

　　1 人工檢測的弊端

　　對使用中的鋼絲繩進(jìn)行檢查是及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷和掌握強(qiáng)度損失程度的有效辦法，在日常檢查中，主要內(nèi)容包括：斷絲、繩徑變細(xì)量、繩體潤滑及銹蝕、繩頭與繩卡連接(即全繩長的伸長變化量)情況。人工檢測方法存在以下三方面的問題：

　　1) 設(shè)備空運(yùn)行時(shí)間長、能耗大。人工檢測鋼絲繩，大多通過控制電控低頻，使絞車在0.3m/s左右的速度運(yùn)行，然后目測、手摸、敲擊檢查。如果遇到有懷疑的地方立即停車換

　　用寬鉗游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量。而對于部分繩體表面污泥裹體較重的繩段需清污之后才能檢測，大大延長了檢修時(shí)間。以大同煤礦集團(tuán)公司云岡礦副立井提升機(jī)為例：絞車主電機(jī)功率800kw，鋼絲繩全長702m，按照《規(guī)程》要求，每天需對鋼絲繩檢查一次，每檢測一次鋼絲繩約需40分鐘，一年僅檢查副井提升機(jī)鋼絲繩就消耗掉約19.2萬kw·h的電能，折合工業(yè)用電峰谷電價(jià)平均值0.72元/度，則年檢查副井鋼絲繩單項(xiàng)電費(fèi)支出約為13.82萬元。

　　2) 檢查數(shù)據(jù)定性不足，潛在隱患無法從根本上消除。人工檢測僅能對鋼絲繩的外表變化及損傷情況進(jìn)行判斷并僅限于有豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工人方能做到，人力的制約對鋼絲繩內(nèi)部的斷絲、磨損、銹蝕，尤其是疲勞狀況下很難發(fā)現(xiàn)問題，因此常常埋伏著重大隱患。

　　一旦發(fā)生斷繩，事故必然導(dǎo)致重大危害，設(shè)備損壞、井筒設(shè)施修復(fù)、停產(chǎn)整頓，直接損失以千萬元計(jì);如遇人員傷亡，對遇難者家屬的直接傷害以及煤礦的負(fù)面影響力則無法用經(jīng)濟(jì)方式衡量和彌補(bǔ)。

　　3) 人工檢修時(shí)間長，降低了生產(chǎn)效能。人工檢查效率低，浪費(fèi)大量的生產(chǎn)時(shí)間。以云岡礦主立井提升機(jī)(分南北兩部)為例，提升速度平均7.8m/s，提升一個(gè)循環(huán)時(shí)間約3min，一個(gè)循環(huán)期間南北部共計(jì)提升原煤量為9tX4—36t，按照《規(guī)程》的要求，每天查繩耗時(shí)40min，無形中占用了13.33個(gè)提升循環(huán)，折合原煤提升量約479.8t，現(xiàn)秦皇島港發(fā)熱量5500大卡噸煤單價(jià)475元/t，則檢查鋼絲繩一項(xiàng)工作，每天就有22.8萬元的損失。

　　2 鋼絲繩無損探傷技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用

　　鋼絲繩無損探傷技術(shù)隨著生產(chǎn)需求和科技進(jìn)步而不斷發(fā)展，20世紀(jì)六、七十年代以美國為主的西方工業(yè)國家，推出了一種利用“霍爾效應(yīng)”輔以永磁體激勵(lì)形式的鋼絲繩無損檢測技術(shù)，國內(nèi)隨之開始效仿。因檢測裝備帶有強(qiáng)大的磁體，故被業(yè)界形容為“強(qiáng)磁檢測技術(shù)”。該技術(shù)以捕捉貼近鋼絲繩外表的漏磁信息和少量外部磁通信息為主，對鋼絲繩內(nèi)部更豐富也更重要的磁特性信息毫無技術(shù)能力和處理方法，加之產(chǎn)品科技含量較低、實(shí)用性能又差，僅限于實(shí)驗(yàn)室研究，本世紀(jì)以來逐漸被市場所漠視和淘汰。

　　到20世紀(jì)八、九十年代，出現(xiàn)了一種借助靈敏度很高的傳感器，對帶有剩磁的鋼絲繩實(shí)施無損檢測的技術(shù)。這種技術(shù)較之“強(qiáng)磁檢測技術(shù)”而言能捕捉到更微弱的磁特征信息，而且檢測工藝與“強(qiáng)磁檢測技術(shù)”截然相反，所以自稱為“弱磁檢測技術(shù)”，該技術(shù)能夠捕捉鋼絲繩的漏磁信息、磁通信息，豐富了鋼絲繩無損探傷技術(shù)方法，改寫了鋼絲繩的檢測領(lǐng)域只有強(qiáng)磁無損檢測技術(shù)的歷史。

　　由于TCK?W鋼絲繩無損探傷儀采用弱磁檢測方法、使用“竇氏元件”高靈敏度傳感器并結(jié)合應(yīng)用數(shù)字集成化技術(shù)，所以該儀器不僅可以準(zhǔn)確定量檢測鋼絲繩內(nèi)外部各種損傷，正確評估鋼絲繩使用壽命，而且能在隨機(jī)的液晶顯示屏即時(shí)顯示檢測結(jié)果。通過現(xiàn)場使用驗(yàn)證，TCK?W無損探傷儀能夠直觀明確地檢測出鋼絲繩的損傷程度，且能夠正確客觀的評估鋼絲繩承載能力，滿足了煤礦對鋼絲繩安全定量管理的需求。設(shè)備輕便、操作簡單，更有利于在煤礦普及和推廣使用。

　　3 TCK?W鋼絲繩在線監(jiān)測系統(tǒng)的工作流程

　　在鋼絲繩需要監(jiān)測的重點(diǎn)部位，固定安裝上TCK?W模式組合檢測裝置，在鋼絲繩正常工作過程中，自動(dòng)完成對鋼絲繩的檢測工作?；緞?dòng)作是：

　　TCK?W弱磁加載組件先對被測鋼絲繩進(jìn)行弱磁規(guī)劃，然后，高性能傳感器檢測組件完成對被測鋼絲繩全程狀態(tài)信息的提取，并輸出原始檢測信號。

　　TCK?W智能型數(shù)采轉(zhuǎn)換裝置接收到原始檢測信息后，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理和信息存儲，并通過有線或無線的通訊傳輸方式，將運(yùn)行中的鋼絲繩損傷信號實(shí)時(shí)傳輸回主控中心。

　　TCK?W行程編碼器與目標(biāo)鋼絲繩的聯(lián)動(dòng)機(jī)械相耦合，根據(jù)鋼絲繩的行進(jìn)位置，形成由脈沖信號表示的位置信息，與鋼絲繩損傷信號同步傳輸?shù)街骺刂行摹?/p>

　　TCK?W自控式報(bào)警裝置依據(jù)多功能數(shù)采轉(zhuǎn)換工作站的處理結(jié)果，提供出評價(jià)鋼絲繩的安全狀態(tài)的預(yù)警光源信號，用以提示鋼絲繩的損傷完好程度：綠燈表示鋼絲繩處于安全狀態(tài);黃燈表示被測鋼絲繩的損傷量值已經(jīng)處于安全警戒線的60～90之間，提示用戶加強(qiáng)關(guān)注;紅燈表示鋼絲繩已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p傷，處于危險(xiǎn)狀態(tài)。

　　TCK?W多信道終端主控裝置即終端程序主控制中心可通過程序軟件會全面地綜合分析收集到的檢測信息，為用戶提供每日的分析處理結(jié)果及鋼絲繩的損傷變化趨勢并通過終端顯示或打印出檢測報(bào)告。用戶可以從檢測報(bào)告上非常清楚的看到到鋼絲繩的安全狀態(tài)。

　　4 結(jié)論

　　1) 洛陽威爾若普檢測技術(shù)有限公司的TCK?W便攜式無損探傷儀在云岡礦的投入使用，使我礦對提升鋼絲繩的安全檢測水平實(shí)現(xiàn)了技術(shù)性跨越，徹底地改變了提升鋼絲繩靠人工檢測的單一落后管理現(xiàn)狀，對及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼絲繩內(nèi)外部損傷，尤其是疲勞損傷等事故隱患，做到了有效的超前預(yù)防。

　　2) 升級后的TCK?W鋼絲繩在線自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)，做到了合理評估鋼絲繩的剩余承載能力、安全系數(shù)和使用壽命，為科學(xué)降低用繩成本提供了檢測依據(jù)。從管理意義上說，也為云岡礦安全管理的提升提供了可靠的技術(shù)保障。

　　3) TCK?W鋼絲繩在線自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，為云岡礦帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。我礦主井、副井以及材料斜井共計(jì)四部絞車，僅鋼絲繩檢測一項(xiàng)每年節(jié)約的能耗近100萬kW·h，每年減少鋼絲繩停機(jī)檢測時(shí)間共計(jì)約973h，這些時(shí)間全部用于生產(chǎn)，按我礦日均16h提升

　　原煤5000t/d計(jì)算，每年增加約30.4萬t的原煤產(chǎn)出，增加產(chǎn)值1.444億元，小投入帶來大回報(bào)，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

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　　2015年第7期

　　[6]魯青，徐文尚，孫志海，等.基于FTA的礦井提升鋼絲繩斷繩故障分析[J].煤礦機(jī)械，2006，27(2)：356—358.

(編輯：張柯慧)

作者簡介

　　楊步忠(1980一)，山西大同人，工程師，畢業(yè)于嘉興學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)任大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司云岡礦機(jī)電科。 

　　Application of TCK?W Wire Rope Online Non—destructive Testing Technology

　　Yang Buzhong

　　(YungangCoalMine，DatongMiningIndustryGroup，DatongShanxi 037017)

　　[Abstract] In this paper，mine hoist system wire rope detect the importance security issues such as analysis，And TCK?W wire rope on-line non-destructive testingtechniques use in practice were summarized

　　EKeywords] hoist;wirerope;onlinetest