提升绞车钢丝绳在线自动监测系统

钢丝绳作为重要提升、起重、运输设备中的“高度危险构件”, 始终被视为这些领域中的“生命线”。长期以来, 由于缺少科学可靠的检测设备, 钢丝绳的使用安全一直是重大设备管理中的“盲点”或“危险源”。为了确保用绳安全, 用绳单位普遍采用人工检测或定期换绳的方法。由于钢丝磨损和锈蚀引起钢丝截面积的减小;由于疲劳、表面硬化、锈蚀引起钢丝内部性能的变化;使用不妥引起绳的变形等等。在役钢丝绳可能出现单线断裂、腐蚀、磨损、乱线等损伤, 各种损伤都将会造成钢丝绳的故障。由于钢丝绳使用的重要性和钢丝绳的结构性能特点, 当钢丝绳中一处出现严重缺陷后, 整根钢丝绳将被报废, 因此, 钢丝绳一旦出现故障将是不可修复的。

技术上一般认定, 判定钢丝绳是否安全的强度损耗临界点为15%。美国某权威部门曾对全世界8000家钢丝绳实验站和应用现场做过统计, 结果是有10%的在用钢丝绳强度损失超过15%, 处于危险状态;有2%的在用钢丝绳强度损失超过30%, 处于极度危险状态。而大约70%被强制更换的钢丝绳只有很小甚至没有强度降低。造成极大的浪费。该换的绳没换, 不该换的绳被强制更换。这都是由于钢丝绳检测管理方面的手段不完善、不科学所导致。

目前国内大多数煤矿对提升绞车钢丝绳还是采用人工检测。这种方法存在以下两方面的弊端:

1、开机能耗大, 人工检测钢丝绳用目测、手摸钢丝绳的运行速度在0.3-0.5m/s之内, 如果, 遇到有怀疑的地方还得停车用卡尺进行检查.而对于某段油泥较重的钢丝绳需清洗干净之后才能检测, 且每天需检测一次。以大同煤矿集团挖金湾煤矿公司虎龙沟矿为例:副斜井提升机绞车钢丝绳长770m, 电机功率1000kw。每检测一次钢丝绳约1h, 一年仅钢丝绳检测就造成300-400h开机能耗的浪费。耗电400000KVA。

2、数据不可靠, 钢丝绳在使用时, 每月至少要润滑2次。润滑前先用钢丝刷子刷去钢丝绳上的污物并用煤油清洗, 然后用加热到800C以上的润滑油蘸浸钢丝绳, 使润滑油浸到绳芯。人工检测只能部分检测出钢丝绳的外部损伤, 而对钢丝绳的内部断丝、磨损、锈蚀, 尤其是疲劳等状况则无法检测, 因此许多重大隐患难以发现。

钢丝绳断丝磨损等缺陷的在线检测已经研究了整整一百年。由于它是细长型结构独特的材料, 普通的电子仪器难以并来不及分析处理, 即使用最先进的传感器采集信号, 不可避免发生误检和漏检。

国内近年来从美国、英国、日本、加拿大等国引进的价格昂贵的钢丝绳无损检测设备, 大都被弃之不用, 或者仅限于试验室研究。而对钢丝绳采用真正意义上的在线实时监测, 尚属于全球范围内的一项技术空白。

钢丝绳在线自动监测系统的问世, 使得用科学仪器取代人工检测钢丝绳成为现实。钢丝绳在线自动监测系统最大程度地排除了人为因素的影响, 系统经技术人员预先调试好后, 便进入自动标定、自动检测的运行状态, 检测结果稳定可靠。

钢丝绳在线自动监测系统的原理是:在被检钢丝绳的运行路径中, 合理选择监测点, 尽可能完成最大行程的实时监测;监测中遇危险信号时, 第一时间传送至设备操作系统, 发出声光报警并可选择性设置自动或人工停机等应急处理方式, 以确保设备安全运行。

钢丝绳在线自动监测系统主要由模态弱磁加载装置、模式组合检测系统、稳态运行保持装置、多功能数据采转换工作站、声光预警系统和终端程序主令控制主站等部分组成。检测过程:首先由弱磁加载组件完成对被测钢丝绳的弱磁加载, 使其处于稳定的待测状态;其次由高性能传感器检测组件完成对被测钢丝绳全程状态信息的提取, 并输出原始检测信息;应将传感器安装在钢丝绳摆动最小的位置。安装要具有一定的柔性, 采用悬浮式固定, 以避免钢丝绳在探头中晃动;只有通过传感器部分的钢丝绳才能被检测到, 因此, 当检测存在死区时, 应选择多点检测。远离热源、磁源、及其它受强磁场影响的仪器等。多功能数据采转换工作站接收到原始检测信息后, 完成规定数据转换, 实现对原始数据的初步处理和信息存储;并通过有线或无线通讯传输方式, 将运行中的钢丝绳损伤信号实时传输到主控中心。

根据中华人民共和国煤炭行业标准MT/T970-2005《钢丝绳 (缆) 在线无损定量检测方法和判定规则》的规定。多功能数据采转换工作站的处理结果提供预警信号, 根据损伤程度的不同, 对钢丝绳的安全状态进行判断。

大同煤矿集团挖金湾煤业公司虎龙沟矿推广应用钢丝绳在线自动监测系统后, 彻底杜绝人工检测的各种弊端, 避免了断绳事故的发生。对安全生产起到了十分重要的保障作用。

同时, 该自动监测系统也为虎龙沟矿带来了可观的经济效益。仅检测能耗节约近30于万元。钢丝绳因采用自动检测系统后不会被提前强制更换, 减少用量1/3, 节约成本60万元。减少停机检测时间4/5, 创造利润100万元。全年节省资金200于万元。同时为安全用绳提供了可靠的保障。

钢丝绳自动在线监测系统在提升机钢丝绳使用和维护中起着十分重要的作用, 它为科学、系统地管理使用提升机钢丝绳提供了技术支持和依据, 确保了工作效率消除了安全隐患。科学降低成本, 创造了可观的经济效益。

摘要：对钢丝绳传统检测方法和在线自动监测系统进行了比较。着重介绍了钢丝绳在线自动检测系统的原理、组成和应用实例。从大同煤矿集团挖金湾煤业公司虎龙沟煤矿现场实际应用效果来看, 该自动监测系统较好地解决了提升绞车钢丝绳在线自动监测、实时管理的难题。

关键词：钢丝绳,检测,系统,安全,效益