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焦家金礦應(yīng)用TCK.W鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行 鋼絲繩安全管理的創(chuàng)新實(shí)踐 -尹海林
發(fā)表期刊:《經(jīng)濟(jì)管理》
[摘 要] 鋼絲繩廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的多個(gè)重要領(lǐng)域，多年來(lái)鋼絲繩在使用過(guò)程中始終存在安全隱患突出、經(jīng)濟(jì)性差、事故危害大等世界性難題。目前，國(guó)內(nèi)礦山企業(yè)還一直沿用人工檢測(cè)方法進(jìn)行鋼絲繩安全管理，造成企業(yè)多年來(lái)提升運(yùn)輸事故不斷 ，損失十分巨大 焦家金礦根據(jù)當(dāng)前礦用鋼絲繩使用現(xiàn)狀，結(jié)合自身
實(shí)際和鋼絲繩使用經(jīng)驗(yàn)，引用先進(jìn) 的TCK弱磁檢測(cè)技術(shù)對(duì)在用鋼絲繩進(jìn)行科學(xué)定量檢測(cè) ，并率先在國(guó)內(nèi)同行業(yè)建立鋼絲繩在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) ，在鋼絲繩科學(xué)、安全使用方面進(jìn)行了富有成效 的探索。
[關(guān)鍵詞] 鋼絲繩檢測(cè) ;在線監(jiān)測(cè) ;弱磁 ;安全管理
中圖分類(lèi)號(hào) ：TD532 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ：A 文章編號(hào) ：1009—914X (2014)47—0167一01
長(zhǎng)期以來(lái)，由于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、惡劣的使用環(huán)境和損傷的不可修復(fù)性，鋼絲繩的使用和管理始終是礦山企業(yè)設(shè)備管理的難點(diǎn) ，甚至是“盲點(diǎn)”。鋼絲繩也成為企業(yè)安全生產(chǎn)的重大隱患，多年來(lái)事故不斷。焦家金礦是國(guó)有重點(diǎn)礦，也多次發(fā)生鋼絲繩斷繩事故 ，直接的設(shè)備損失和間接的經(jīng)濟(jì)損失巨大。
1 加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，探索鋼絲繩使用與科學(xué)管理之路
焦家金礦目前共運(yùn)行各種類(lèi)型的大型提升設(shè)備21余臺(tái)，每年鋼絲繩使用量約50t，用繩成本約為l60萬(wàn)元。如何能夠科學(xué)管理和使用鋼絲繩一直是個(gè)難題。焦家金礦在此方面作了如下探索。
(1 ) 科學(xué)可靠的檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)方法方面的探索 。
焦家金礦注意到了國(guó)內(nèi)自主創(chuàng)新、在全球范圍內(nèi)唯一采用弱磁檢測(cè)方法的TCK鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)是TCK 鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)有限公司研發(fā)人員在全球鋼絲繩檢測(cè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的一項(xiàng)重大突破，在理論上通過(guò)研究損傷場(chǎng)強(qiáng)和各項(xiàng)磁場(chǎng)矢量變量其和差關(guān)系，建立了其與鋼絲繩損傷面積△S之間的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)監(jiān)測(cè)圍繞鋼絲繩出現(xiàn)主漏磁場(chǎng)H z、局部漏磁場(chǎng)H i(即：內(nèi)外斷絲造成的局部漏磁場(chǎng)Hd、內(nèi)外磨損造成的漏磁場(chǎng)H m 、內(nèi)外銹蝕所產(chǎn)生的局部漏磁場(chǎng)t-Ix及斷面變小、鋼絲焊點(diǎn)等所產(chǎn)生的其它漏磁場(chǎng)Hq等)以確定鋼絲繩內(nèi)部和表面缺陷，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了證 明。如圖1所示：在鋼絲繩周?chē)∫粋€(gè)環(huán)節(jié)，檢測(cè)環(huán)帶面積上的磁通密度或磁場(chǎng)強(qiáng)度 ，即可判定損傷面積AS。
B=μH
其中：μ——導(dǎo)磁率
在空氣和真空中μ=1
所以：H = B
H∞ΔS
S0 = △S0 S0max =0→2π
S0min =0→0
在環(huán)帶上組裝m個(gè)傳感器，形成一種模式識(shí)別型的環(huán)形傳感器 ，不但能識(shí)別某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的物理量 ，且可以識(shí)別鋼絲繩損傷點(diǎn)所處的空間位置。鋼絲繩損傷點(diǎn)的面積△s變成了場(chǎng)強(qiáng)Hi的函數(shù)。 .
實(shí)驗(yàn)證明，完全正確。運(yùn)算速度也非常之快。這個(gè)數(shù)學(xué)模型的建立對(duì)斷絲之類(lèi)的缺陷已經(jīng)完全滿(mǎn)足了。對(duì)于銹蝕、磨損、疲勞、變形等在捻距中也能被測(cè)出。這項(xiàng)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)
了鋼絲繩各種損傷的定量檢測(cè) ，解決了鋼絲繩量化檢測(cè)的難題。
(2)鋼絲繩安全系數(shù)與鋼絲繩使用壽命關(guān)系的探索。鋼絲繩隨著載荷的增加會(huì)有微量的伸長(zhǎng)，當(dāng)載荷超過(guò)彈性極限時(shí)，鋼絲繩就可能斷裂。通常，把鋼絲繩承受的靜載荷控制在安全負(fù)荷內(nèi)。但鋼絲繩實(shí)際上往往處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，鋼絲繩在工作時(shí)除了要承受貨物、吊物、自重等靜載荷外，還要受到因加速度和沖擊引起的動(dòng)載荷，因彎曲引起的附加載荷，因摩擦引起的阻力載荷等等。由此可見(jiàn)，當(dāng)除了靜載荷以外的其它載荷增多時(shí)，實(shí)際的安全系數(shù)就降低了。另外，《規(guī)程》第401條規(guī)定：提升裝置使用的鋼絲繩做定期檢驗(yàn)時(shí)，安全系數(shù)有下列情況之一的，必須更換：①專(zhuān)為升降人員用的小于7;②升降人員和物料用的鋼絲繩：升降人員時(shí)小于7;升降物料時(shí)小于6;③專(zhuān)為升降物料用和懸掛吊盤(pán)用的小于5。我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用 中選擇安全系數(shù)多大時(shí)為合理昵?比如，我們對(duì)一條升降人員的提升鋼絲繩選擇安全系數(shù)7.1合理還是10.1甚至更大合理昵?通過(guò)對(duì)一個(gè)具體提升裝置提升鋼絲繩安全系數(shù)與其使用壽命關(guān)系的研究，就會(huì)為我們科學(xué)合理的選用鋼絲繩提供科學(xué)依據(jù)。
下圖是試驗(yàn)得到安全系數(shù)與鋼絲繩壽命的關(guān)系曲線 。
![KEXF~H2Q47]_HEK55)2@KRQ.png](/uploads/img1/20180103/5a4c7197b6a9c.png "5a4c7197b6a9c.png")
2 建立科學(xué)的管理系統(tǒng)
確保鋼絲繩使用安全 通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)在用鋼絲繩的使用管理和檢測(cè)技術(shù)的探索，焦家金礦認(rèn)識(shí)到建立一個(gè)科學(xué)的在用鋼絲繩管理系統(tǒng)是十分必要的。于是，焦家金礦建立了以TCK弱磁檢測(cè)技術(shù)為核心的礦山重大提升設(shè)備中鋼絲繩安全使用管理系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩內(nèi)外部磨損、斷絲、銹蝕以及疲勞等損傷的檢測(cè) ，并通過(guò)MT/T970- 2005法定的判定規(guī)則，對(duì)所檢測(cè)的鋼絲繩進(jìn)行損傷程度分析和更換與否進(jìn)行判定。
(1)實(shí)現(xiàn)在用鋼絲繩的在線檢測(cè)。目前 ，國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)鋼絲繩檢測(cè)儀對(duì)鋼絲繩的運(yùn)行速度是有限制的，一般在0-8m/s。而這項(xiàng)弱磁檢測(cè)技術(shù)不受鋼絲繩運(yùn)行速度的影響，為實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)創(chuàng)造了條件。
(2)建立鋼絲繩安全使用管理系統(tǒng)。由于實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩的在線檢測(cè)，公司采集了大量的現(xiàn)場(chǎng)在用鋼絲繩工況數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)工況數(shù)據(jù)的分析，系統(tǒng)根據(jù)鋼絲繩型號(hào)、制造商等信息對(duì)鋼絲繩的外部磨損、內(nèi)部磨損、外部銹蝕、內(nèi)部銹蝕、外部斷絲、內(nèi)部斷絲、壓潰和疲勞程度等因素綜合分析設(shè)定一個(gè)上限，把在線檢測(cè)到的在用鋼絲繩的損傷程度與該上限進(jìn)行比較。小于上限的30%屬輕度損傷，判定為繼續(xù)使用 ;最大損傷量值在判定上限30%到60%的，屬中度損傷，判定為加強(qiáng)保養(yǎng);最大損傷量值在判定上限 60%到80%的，屬較重?fù)p傷，判定為加強(qiáng)監(jiān)測(cè);最大損傷量值在判定上限 80% 至判定上限間的，屬?lài)?yán)重?fù)p傷，判定為近期更換;最大損傷量值達(dá)到或超過(guò)判定上限的，屬超限損傷 ，判定為停止使用。通過(guò)科學(xué)檢測(cè)，可以杜絕人工檢測(cè)的各種弊端，系統(tǒng)的建立為鋼絲繩的科學(xué)管理奠定了基礎(chǔ) 。
結(jié)語(yǔ)
提升設(shè)備在用鋼絲繩安全使用過(guò)程中更為重要的問(wèn)題是對(duì)鋼絲繩從出廠、使用、甚至報(bào)廢過(guò)程的全程管理，而不僅僅是對(duì)鋼絲繩進(jìn)行安全檢測(cè)，對(duì)鋼絲繩的檢測(cè)和在線監(jiān)測(cè)僅僅是鋼絲繩管理體系中的一個(gè)環(huán)節(jié)而已。如何處理檢測(cè)結(jié)果，如何根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)鋼絲繩的使用提出對(duì)策，即針對(duì)鋼絲繩使用情況的評(píng)估診斷、日常維護(hù)、處置方案是鋼絲繩管理的更為重要的研究方向。
目前，根據(jù)焦家金礦對(duì)全國(guó)礦山企業(yè)鋼絲繩使用單位的調(diào)查研究 ，企業(yè)真正需要的不僅僅是損傷檢測(cè)，更重要的是通過(guò)損傷的檢測(cè) ，告訴鋼絲繩的使用者應(yīng)該如何對(duì)鋼絲繩進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，如何調(diào)整鋼絲繩的使用方法 ，也就是得到鋼絲繩使用的全程管理方案。針對(duì)以上問(wèn)題，焦家金礦在鋼絲繩在線檢測(cè)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，正在進(jìn)行鋼絲繩數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，進(jìn)而開(kāi)發(fā)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外空白、具有國(guó)際領(lǐng)先水平的鋼絲繩全程管理系統(tǒng)，對(duì)鋼絲繩進(jìn)行從購(gòu)買(mǎi)、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)、使用、檢測(cè)、維護(hù)到更換的全過(guò)程系統(tǒng)管理。
序號(hào)
論文名稱(chēng)
發(fā)表期刊
作者單位
作者
行業(yè)
3
《中國(guó)索道協(xié)會(huì)第四屆一次理事會(huì)暨索道技術(shù)論壇》
華山三特索道
杜軍紅 彭?xiàng)?/div>
索道
14
《煤礦機(jī)電》
晉城藍(lán)焰煤業(yè)股份有限公司
郭東兵
煤炭
21
《經(jīng)濟(jì)管理》
山東黃金礦業(yè)萊州有限公司焦家金礦
尹海林
金礦
35
《煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》
批準(zhǔn)執(zhí)行：國(guó)家發(fā)改委
TCK·W
煤炭
36
中國(guó)煤炭機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)、煤礦與煤炭城市發(fā)展工作委員會(huì)
煤炭
40
能 源 與 環(huán) 保
河南能源化工集團(tuán) 永煤公司陳四樓煤礦 永煤公司職工培訓(xùn)學(xué)校
奐光潤(rùn)1，謝良魁2，張 豪1，鄧高鵬1
42
機(jī)電工程技術(shù)2018年第47卷第08期
山西科林礦山檢測(cè)技術(shù)有限責(zé)任公司
張曦曦
煤礦
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