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　　摘要：針對(duì)鋼繩芯輸送帶在煤礦運(yùn)輸中存在檢查監(jiān)測困難的缺陷，TCK采用弱磁檢測技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、防爆技術(shù)等現(xiàn)代前沿科技成果，成功解決了鋼絲繩芯輸送帶的在線自動(dòng)監(jiān)測難題。

　　關(guān)鍵詞：鋼絲繩芯輸送帶在線監(jiān)測

　　1 概述

　　鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域的重要運(yùn)輸設(shè)備。在實(shí)際工作中，受接頭抽動(dòng)、繩芯斷裂、銹蝕等各種隱蔽性因素的影primo制約，進(jìn)一步使得鋼絲繩芯引發(fā)斷帶事故。因此，檢測鋼絲繩芯輸送帶安全隱患顯得尤為重要。冀中能源股份有限公司邢臺(tái)礦為年產(chǎn)量為195萬噸的礦井，二強(qiáng)皮帶負(fù)責(zé)井下原煤輸送的咽喉要道，一旦發(fā)生事故，直接影響原煤的運(yùn)輸任務(wù)，將對(duì)礦井造成巨大的危害，因此二強(qiáng)皮帶的運(yùn)行狀態(tài)，始終受到管理者的高度關(guān)注。

　　目前，通過采用人工目測法、輔助儀器檢測法的方式對(duì)鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)展開日常維護(hù)檢查工作，其不足是耽誤時(shí)間，影響生產(chǎn)。因此，研究一種在線、實(shí)時(shí)、自動(dòng)的檢測系統(tǒng)，對(duì)鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)進(jìn)行檢測顯得尤為重要。

　　TCK鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)在線實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)作為一種先進(jìn)的檢測技術(shù)，是集網(wǎng)絡(luò)通訊、電腦軟件、防爆等功能于一體，該檢測系統(tǒng)提出了一種全新的安全監(jiān)管解決方法。能夠準(zhǔn)確檢測輸送帶中鋼絲繩芯接頭的抽動(dòng)、位移，以及斷繩、疲勞、銹蝕等可能導(dǎo)致斷帶事故的安全隱患，有效的解決了輸送帶隱患檢測的技術(shù)難題。

　　2 弱磁檢測的基本原理

　　膠帶中的鋼絲繩采用優(yōu)質(zhì)鋼材制成，具有良好的導(dǎo)磁能力。當(dāng)鋼絲繩芯輸送帶中的鋼絲被磁化后，在鋼絲繩表面產(chǎn)生感應(yīng)磁場Bz1，與缺陷磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相比，Bz1正好相反。傳感器綜合處理磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，主漏磁感應(yīng)強(qiáng)度Bz1通過用步長磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量Bb進(jìn)行抵消。

　　對(duì)于傳感器線圈來說，其某點(diǎn)捕捉到的磁感應(yīng)強(qiáng)度是鋼絲繩外改點(diǎn)各種磁感應(yīng)強(qiáng)度沿軸向方向分的矢量和，即： 如圖所示。式中： 分別代表傳感器線圈捕捉到的磁感應(yīng)強(qiáng)度、主漏磁感應(yīng)強(qiáng)度、補(bǔ)償磁感應(yīng)強(qiáng)度、環(huán)境磁感應(yīng)強(qiáng)、偏移磁感應(yīng)強(qiáng)度、斷絲漏磁感應(yīng)強(qiáng)度、磨損漏磁感應(yīng)強(qiáng)度、銹蝕漏磁感應(yīng)強(qiáng)度、疲勞漏磁感應(yīng)強(qiáng)度、變形漏磁感應(yīng)強(qiáng)度、笫n個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量、任何缺陷磁感應(yīng)強(qiáng)度。

　　經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明：傳感線圈的輸出信號(hào)U是Bs的函數(shù)，而缺陷當(dāng)量△S又是U的函數(shù)，因此可以寫成： 如圖所示。式中：U代表傳感線圈輸出的電壓信號(hào)：如圖所示。 式中：△S、A、C分別代表：缺陷當(dāng)量或損耗面積的百分比、比例系數(shù)、常數(shù)。在這種情況下，鋼絲繩芯損傷點(diǎn)的面積損耗值△S變成場強(qiáng)Bi的函數(shù)。

　　TCK鋼絲繩芯輸送帶存線實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)作為一種檢測裝置，組要采用水平+乖響應(yīng)的傳感器模塊化組合陣列：對(duì)于水平傳感器來說，由于能夠靈敏地感應(yīng)到金屬的分布程度特征，因此，鋼絲繩芯斷繩(包括接頭)、疲勞、銹腐蝕等信號(hào)通過水平傳感器的幅值輸出可以對(duì)檢測精度進(jìn)行量化：對(duì)于垂直傳感器來說，由于對(duì)金屬分布的運(yùn)動(dòng)特征更加靈敏，例如接頭、斷繩等信號(hào)，波形陡峭，進(jìn)而提高了定位檢測的可靠性。充分保證了檢測的定位和定量檢測性能。

　　3 系統(tǒng)組成和工作流程

　　TCK-GMS型弱磁加載裝置、TCK-GMS型探傷檢測器、TCK-GMS行程編碼器、自控聲光報(bào)警裝置、TCK-短信報(bào)告功能裝置、TCK終端主控裝置等共同組成TCK鋼絲繩芯輸送帶在線實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，磁感傳感器陣列箱、數(shù)據(jù)采集、通訊模塊、多路輸出隔爆兼本安電源等組成TCK—GMS型探傷檢測器，在組合傳感箱內(nèi)對(duì)這些部件進(jìn)行集成，同時(shí)在輸送機(jī)下行膠帶的底部進(jìn)行安裝。對(duì)于傳感器箱來說，其內(nèi)部設(shè)有多臺(tái)磁感傳感器，每臺(tái)傳感器能夠分別對(duì)一定數(shù)量的鋼絲繩進(jìn)行監(jiān)測。輸送機(jī)運(yùn)行過程中，連續(xù)掃描輸送帶內(nèi)的鋼絲繩芯。在掃描過程中，如果發(fā)現(xiàn)存在斷頭、銹蝕、損傷或硫化接頭發(fā)生抽動(dòng)等現(xiàn)象，傳感器在故障部位發(fā)出電信號(hào)。對(duì)于磁感傳感器及其他信息，通過數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并利用通訊模塊和多路輸出將采集的信息通過礦井的工業(yè)以太網(wǎng)傳遞給地面監(jiān)控室中的TCK終端主控裝置。軟件系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前的數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和查詢，對(duì)發(fā)現(xiàn)的故障性質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)的掃描，同時(shí)計(jì)算量值。該檢測系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)報(bào)警、檢測結(jié)果打印和遠(yuǎn)程傳輸?shù)裙δ堋Ｆ涔ぷ髁鞒?，如圖1所示：

　　4 系統(tǒng)的功能

　　4.1在不影響膠帶運(yùn)行的情況下，可對(duì)被測鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)進(jìn)行非接觸檢測，減少膠帶的停電檢修時(shí)間，提高膠帶運(yùn)輸效率。

　　4.2鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)能進(jìn)行在線自動(dòng)鎖定，并能出示檢測結(jié)果、聲光報(bào)警、自動(dòng)打印檢測報(bào)告等多項(xiàng)功能。

　　4.3通過定量、定位的方式對(duì)被測鋼絲繩芯輸送帶非接頭區(qū)鋼絲繩芯斷芯、磨損、銹腐蝕等損傷進(jìn)行檢測。

　　4.4無人值守，全天候連續(xù)不問斷在線自動(dòng)監(jiān)測。

　　4.5提取、轉(zhuǎn)換、處理及存儲(chǔ)被測鋼絲繩芯輸送帶全程狀態(tài)信息，同時(shí)提供檢測分析報(bào)告。

　　4.6TCK專用軟件技術(shù)，中文界面、對(duì)話式操作、數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)圖像重構(gòu)、實(shí)時(shí)壓盤存儲(chǔ)、歷史數(shù)據(jù)回訪查詢。

　　5 系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

　　5.1高分辨率

　　瞬值檢測精度1mm，能夠?qū)斔蛶т摻z繩芯接頭的彈性位移和永久位移進(jìn)行準(zhǔn)確有效地識(shí)別。

　　5.2高靈敏度

　　由TCK發(fā)明的5V/Gs高靈敏度磁感元件，可以定量檢測接頭抽動(dòng)、內(nèi)部斷繩、疲勞銹蝕等早期安全隱患。

　　5.3精確定位

　　該系統(tǒng)采用水平+垂直Ⅱ向應(yīng)組合式“傳感器空間陣列”對(duì)鋼絲繩芯輸送帶內(nèi)部損傷的二維平面進(jìn)行精確定位。

　　6系統(tǒng)軟件流程圖

　　7主要性能指標(biāo)

　?、?感器靈敏度調(diào)制區(qū)間：A=2.5～5V/G。

　?、?檢測器距被測輸送帶表面間距：5O～110mm。

　?、?采樣響應(yīng)頻率：8kHz。

　?、? .地質(zhì)礦山.

　　數(shù)據(jù)傳輸速率：10M門OOMbps自適應(yīng)。

　?、?定位檢測分辨率：1mm。

　?、?鋼絲繩芯疲勞、銹蝕檢測準(zhǔn)確率：>90%。

　?、?接頭位移檢測準(zhǔn)確率：>95%。

　?、?內(nèi)部斷芯檢測準(zhǔn)確率：99%。

　?、?故障定位誤差：

　　帶長方向：4-100mm

　　帶寬方向：4-5Omm。

　　8 結(jié)論

　　冀中能源股份公司邢臺(tái)礦積極推進(jìn)運(yùn)輸設(shè)備的安全管理創(chuàng)新，在二強(qiáng)皮帶上安裝了TCK鋼絲繩芯輸送帶在線實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，有效解決鋼絲繩芯輸送帶上這一類潛伏的安全隱患。

　　TCK鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)在線監(jiān)測系統(tǒng)在邢臺(tái)礦二強(qiáng)皮帶的運(yùn)行表明，該系統(tǒng)具有對(duì)輸送帶內(nèi)鋼繩芯損傷點(diǎn)或接頭的實(shí)時(shí)在線自動(dòng)監(jiān)測的功能，對(duì)重點(diǎn)隱患部位的變化狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，檢測數(shù)據(jù)可通過日期、接頭位置等選項(xiàng)進(jìn)行查詢、觀看和比對(duì)分析，給維修人員以直觀的判斷，給領(lǐng)導(dǎo)決策提供了可靠的依據(jù)。該系統(tǒng)的應(yīng)用改變了過去人工檢查的模式，在生產(chǎn)的同時(shí)完成檢測，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了停產(chǎn)檢修時(shí)間。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　作者簡介：呂能江(1972一)，男，河北邢臺(tái)人，本科學(xué)歷，助理工程師。主要從事煤礦機(jī)電技術(shù)與管