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煤巷運輸過程中，由于鋼絲繩芯的接頭狀態(tài)、繩芯斷裂、嚴重銹蝕等各種隱蔽性損傷，可能導(dǎo)致非常嚴重的斷帶事故。為有效解決鋼絲繩芯輸送帶上這一類潛伏的安全隱患，我們晉煤集團所屬晉城藍焰煤業(yè)股份有限公司與洛陽逖悉開鋼絲繩檢測技術(shù)有限公司共同研發(fā)試制了“鋼絲繩芯輸送帶在線實時自動監(jiān)測裝置”，2009年1月份這套裝置開始在成莊礦1011主斜井膠帶運輸機上安裝和投入使用。以下就該裝置的可適用性、主要性能指標、使用效果和經(jīng)濟效益等方面的情況向會議和各位專家匯報如下：
一、該裝置可適用性強
隨著裝置后續(xù)調(diào)試工作和相應(yīng)工程軟件設(shè)計工作的推進，該裝置于2009年3月開始在生產(chǎn)運行過程中對鋼絲繩芯輸送帶實施動態(tài)連續(xù)的無損檢測。從現(xiàn)場適用性考察該裝置主要有以下特點：
1、該裝置可隨運輸機固定安裝于回程帶下方(加載裝置安裝在回程帶上下兩側(cè))，選擇安裝位置的可容性大，對輸送機正常運行沒有干擾;
2、該裝置采用單元組合式結(jié)構(gòu)，每個檢測單元覆蓋600-800mm的帶寬，如遇更大帶寬只需要增加相應(yīng)的檢測單元，安裝和使用十分方便;
3、該裝置滿足了井下防爆電氣和煤礦安標的各項技術(shù)要求(2009年11月取得“防爆合格證”和“礦用產(chǎn)品安全標志證書’’)，適于煤礦井下使用;
4、檢測過程與輸送帶載荷運行同步，帶速變化、上下抖動和輸送帶的一般性跑偏情況均不影響檢測。每個循環(huán)所取得的檢測結(jié)果具有可比性，檢測性能的穩(wěn)定性也比較好;
5、采用以太網(wǎng)遠程通訊方式，電纜通訊距離80m(再長可加中繼)，光纖通訊lOkm，檢測數(shù)據(jù)由主控站工控機同步拾取和存儲，檢測過程實現(xiàn)了后臺智能化實時監(jiān)控，從而實現(xiàn)了對鋼絲繩芯輸送帶的在線實時自動監(jiān)測;
6、綜合以上技術(shù)特點，該裝置滿足了控制目標的安全生產(chǎn)要求，也滿足了煤礦井下工況現(xiàn)場的使用技術(shù)要求。
二、經(jīng)實踐驗證裝置的技術(shù)性能具有較高的先進水平
在運行一段時間以后，2009年9月2日-9月1 1日，我們對鋼絲繩芯輸送帶在線實時自動監(jiān)測裝置專門組織了檢測數(shù)據(jù)的對比檢驗和性能指標的驗證分析工作，詳見《1011主皮帶檢測結(jié)果現(xiàn)場對比驗證報告》，結(jié)果表明，鋼絲繩芯輸送帶在線實時自動監(jiān)測裝置較好地實現(xiàn)了項目預(yù)期的技術(shù)性能指標，結(jié)果令人滿意。具體情況如下：
1、準確檢測輸送帶鋼芯接頭、斷繩、銹腐蝕等損傷狀況
驗證結(jié)果：由該裝置實施檢測后，用X光成像儀復(fù)核其檢測結(jié)果，經(jīng)比對，接頭、斷繩的實時檢出率均達到100%，其它50%以上程度的損傷實時檢出率>95%。該裝置有效排除了“有損傷沒檢出”和“檢出損傷但與實際不符”的情況。
額外實現(xiàn)的性能：對鋼絲繩芯接頭能夠100%定性檢出，并準確識別接頭階數(shù);對斷繩也能夠100%定性檢出，并準確判定斷繩的根數(shù)。
2、金屬截面積定量檢測精度
驗證結(jié)果：做鋼絲繩芯金屬截面積的驗證樣本并對輸送帶內(nèi)人工預(yù)埋的50%-90%程度的鋼絲繩損傷情況進行分析，檢測裝置對這些損傷的檢測結(jié)果以金屬截面積損失(LMA)的定量百分值給出，對6處樣本總計600次檢測的結(jié)果表明，誤差0.1～4.1%，均未超過5%，可證實對金屬截面積的定量檢測精度>95%。
3、定位檢測分辨率
驗證結(jié)果：通過驗證比對所測損傷點報警位置，并進行檢測數(shù)據(jù)的底層結(jié)果分析，表明該裝置按空域等間距采樣，采樣間隔為Imm，即每Imm輸送帶行程均有一組完整的傳感器讀數(shù)，可證實對鋼絲繩芯損傷的定位分辨率為Imm。
額外實現(xiàn)的性能：為滿足輸送帶檢修的要求，需對輸送帶內(nèi)鋼絲繩芯損傷實現(xiàn)二維平面定位，為此特別由該檢測裝置變形出一種可單人攜持的損傷定位檢測器，對帶長方向的損傷定位誤差≤l00mm.對帶寬方向的損傷定位誤差≤50mm，極大地方便了檢修工作。
4、檢測長度校準誤差
驗證結(jié)果：利用行程計量裝置取得的各組接頭位置測量記錄與實際接頭位置做對比驗證，平均每l00m的校準誤差值為-6.8～-1.5mm(位置測量在每一接頭處自動校準)，達到了l0mm/l00m的預(yù)期目標。
不足：由于行程計量裝置最初設(shè)計的雙輪滾軋結(jié)構(gòu)存在壓緊力和側(cè)向自由度不足的問題，經(jīng)過了一個月的改進，目前采用單輪聯(lián)軸結(jié)構(gòu)后提高了可靠性和耐用性，終于取得了目前的驗證結(jié)果。
5、檢測輸送帶寬度
驗證結(jié)果：1011輸送帶帶寬1400mm，采用2單元檢測裝置完成了檢測，相應(yīng)地通過增設(shè)檢測單元，即可實現(xiàn)對1800mm、2400mm等更大帶寬輸送帶的檢測需要。
6、檢測時的輸送帶速度
驗證結(jié)果：在輸送帶靜止(以下簡稱“0速”)、4米/秒速度(以下簡稱“4速”)以及變化的中間速度(以下簡稱“變速’’)下檢測，驗證鋼絲繩芯的信號特征和位置信息都很穩(wěn)定，其中：變速至4速獲得損傷程度的測量值要比0速下偏大0%～1.5%(LMA當(dāng)量)，變速至4速獲得損傷位置的測量值要比0速下偏小，但誤差均在8mm/100m以下。
據(jù)此，鋼絲繩芯輸送帶在線實時自動監(jiān)測裝置所有關(guān)鍵技術(shù)指標均驗證達到項目基本預(yù)期，并且在接頭階數(shù)識別、損傷平面定位等方面取得了超出預(yù)期的技術(shù)成果。
三、裝置的使用成效顯著
自鋼絲繩芯輸送帶在線實時自動監(jiān)測裝置投入到成莊礦現(xiàn)場使用以來，為礦方的設(shè)備日常檢修和安全管理工作帶來了極大的便利，甚至于改變了我們以往的某些行為習(xí)慣，形成了鋼絲繩芯輸送帶安全監(jiān)管新模式，設(shè)備安全運行水平有了明顯提高。例如2010年2月，全球第一大帶式輸送機制造商一一澳大利亞芬納·鄧祿普公司(Fenner Dunlop Belting Australia) CEO彼特(Peter)來到成莊礦現(xiàn)場考察，在對我們中國煤礦的自動化技術(shù)條件和現(xiàn)代化管理水平表達驚訝和贊賞的同時，特別詳細地觀摩了1011運輸機上安裝的輸送帶實時監(jiān)測裝置，并對此表達了技術(shù)合作意向。
1、輸送帶實時監(jiān)測裝置提供了迄今為止對鋼絲繩芯輸送帶最可靠的安全保障。
以前成莊礦對鋼絲繩芯輸送帶只能進行局部檢查，在沒有明顯可見的先兆時根本沒有發(fā)現(xiàn)鋼絲繩芯損傷的技術(shù)手段。檢修人員對此既擔(dān)心，又苦惱，而且很無奈。該裝置可以讓技術(shù)人員隨時查看整條輸送帶的安全技術(shù)狀態(tài)，由于是在線監(jiān)測，檢測數(shù)據(jù)有可比性，技術(shù)管理水平和安全可靠程度均大大提高。
2、使鋼絲繩芯輸送帶的日常檢修強度大大降低。
以前成莊礦每周2次對輸送帶檢修，每次用時3小時，1個月左右才能將全帶巡查一遍。而且這種檢查只能針對外觀上出現(xiàn)的明顯鼓包、脫膠和各個標記的接頭位置，因此對檢修人員的精力、經(jīng)驗、體力和身心健康都是不小的考驗，同時也成為設(shè)備本質(zhì)安全化建設(shè)的一個主要瓶頸。而該裝置使輸送帶的日常檢修作業(yè)得到了解放，檢測在生產(chǎn)運輸?shù)耐瑫r就完成了，而且一個循環(huán)的檢測只有22分鐘左右，檢測結(jié)果也更加科學(xué)可靠。
在項目實施過程中額外開發(fā)的損傷定位檢測器，還可以幫助檢修人員對斷繩損傷可靠定位，為輸送帶維修帶來了便利。
3、極大地促進了安全管理水平。
以前檢修1011運輸機輸送帶基本是被動救火的管理方式，對鋼絲繩芯輸送帶斷帶事故的防控主要靠提高安全意識和加強檢修頻次，對事故隱患的早發(fā)現(xiàn)、早分析和早預(yù)防則無法可施，無章可循。而由于使用了該裝置，機電部門可以隨時掌握鋼絲繩芯輸送帶各個部位的安全狀態(tài)，并能夠隨時根據(jù)檢測數(shù)據(jù)庫對異常狀況進行比對分析，該裝置本身也提供了斷帶事故的實時預(yù)警機制，從而使成莊礦逐步建立了自己的輸送帶安全監(jiān)管的參照指標和技術(shù)考核體系，可以在煤礦現(xiàn)場鋼絲繩芯輸送帶安全監(jiān)管方面實現(xiàn)更進一步的試驗研究和管理創(chuàng)新。
4、該裝置的節(jié)能、環(huán)保為礦方花園式環(huán)境增添了新的亮點
該裝置使1011輸送機顯著減少了檢修空轉(zhuǎn)時間，也減少了檢修人員必須親臨輸送機沿線作業(yè)的頻率，還避免了頻繁使用X光檢查的輻射性危害。不僅為成莊礦實現(xiàn)了節(jié)能降耗，也有力地保證了檢修人員的身心健康。
四、取得了可觀的經(jīng)濟效益
經(jīng)過我們1年來的試用運行，表明鋼絲繩芯輸送帶在線實時自動監(jiān)測裝置的應(yīng)用能為企業(yè)創(chuàng)造非?？捎^的經(jīng)濟效益。主要體現(xiàn)在“提高設(shè)備運行效率”、“降低日常檢修成本”和“節(jié)約輸送機設(shè)備費用”等方面的客觀數(shù)據(jù)上。
1、因檢修強度降低，生產(chǎn)效率提高，每年增加效益873.6萬元
成莊礦1011膠帶運輸機采用表觀檢查和人工X光透視檢查時，常擠占正常生產(chǎn)時間，配備了鋼絲繩芯輸送帶在線實時自動監(jiān)測裝置后，不再擠占正常生產(chǎn)時間，平均每周增加1小時提升時間，每年可提升原煤67200噸，新增利潤873.6萬元。
2、因節(jié)能降耗，每年減少檢修成本23萬元
該裝置在生產(chǎn)運輸?shù)耐瑫r同步完成自動檢測，每年節(jié)約576個小時的開機檢查能耗，節(jié)省用電43.2萬度，節(jié)能效益達到每年23萬元。
3、因輸送帶壽命延長，大大節(jié)約設(shè)備費用
由于鋼絲繩芯輸送帶在線實時自動監(jiān)測裝置能夠?qū)斔蛶鄮О踩[患實施早期診斷，應(yīng)用后可以幫助我們對早期鋼芯故障進行及時的維修，從而保證了輸送帶的技術(shù)狀況遠遠好于過去，其使用壽命將大大延長。
綜上所述，這套“鋼絲繩芯輸送帶在線實時自動監(jiān)測裝置”經(jīng)成莊礦實地應(yīng)用，不僅在實際的技術(shù)性能指標上達到了較高的水平，現(xiàn)場應(yīng)用取得了較好的成效，而且為應(yīng)用單位切實創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益，對礦山生產(chǎn)的安全保障作用突出，具有重大的應(yīng)用及推廣意義。
