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　　摘 要：介紹了洛陽TCK.W公司開發(fā)的鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的原理、組成、性能特點 和應用實例。從雙礦集團現(xiàn)場實際應用效果來看，該自動監(jiān)測系統(tǒng)能較好地解決對重大裝備 提升鋼絲繩在線監(jiān)測，實時管理的難題。

　　關鍵詞：鋼絲繩檢測;在線自動監(jiān)測;弱磁檢測技術;斷繩事故;安全生產

　　中圖分類號：TD76 文獻標識碼：A 文章編號：1002–6029(2008)

　　鋼絲繩作為起重、運輸、提升及承載等重大裝備與重要設施中的主要組件，廣泛應用于礦山、冶金、建筑、水利、旅游、港口碼頭、交通運輸、航空航天、石油鉆探、軍事工業(yè)等國民經濟各個領域。

　　1 弱磁檢測技術及鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的誕生

　　鋼絲繩作為起重吊裝設備中的核心構件和高危構件，其安全性備受關注。美國某權威部門曾對全世界8000家鋼絲繩實驗站和應用現(xiàn)場做過統(tǒng)計，結果是有10%的在用鋼絲繩強度損失超過15%，處于危險狀態(tài);有2%的在用鋼絲繩強度損失超過30%，處于極度危險狀態(tài)。

　　在國內，由于鋼絲繩安全管理方面的手段不完善導致的斷繩事故時有發(fā)生。以煤炭行業(yè)為例：據統(tǒng)計，1949—1995年，在全國發(fā)生的煤礦運輸提升事故中，總計死亡19871人，占煤礦死亡總人數的15.06%，僅次于瓦斯和頂板事故，是煤炭系統(tǒng)第三大災難事故[1]。在此期間，國有重點煤礦共發(fā)生1次死亡3人以上的運輸提升事故91起，死亡421人。其中鋼絲繩斷繩事故34起，占37.36%;死亡193人，占45.84%;鋼絲繩的安全使用也因此而備受關注。

　　弱磁檢測技術是我國科學家在成功發(fā)現(xiàn)空間磁場矢量態(tài)勢的變化和運動規(guī)律后，在鋼絲繩檢測領域建樹的重大創(chuàng)新成果。這項世界首創(chuàng)的檢測技術有三大創(chuàng)新和兩大突破。三大創(chuàng)新是：① 創(chuàng)立了空間磁場矢量合成新理論;②發(fā)現(xiàn)了弱磁檢測新方法;③發(fā)明了竇氏元件傳感器新技術。

　　在三大創(chuàng)新成果基礎上開發(fā)的TCK.W便攜式鋼絲繩無損探傷產品，一舉攻克了鋼絲繩無損檢測領域的兩大技術難題，實現(xiàn)了兩大突破：一是可以對在用鋼絲繩斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等各種損傷進行定量檢測，二是可以正確評估被測鋼絲繩的剩余承載能力和使用壽命。為了進一步滿足用戶對安全、節(jié)約和效率的日益增長的需求，TCK.W公司新近又成功地推出了一種更先進、更方便、更智能化的鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的人工檢測相比，這種鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)極大地提高了檢測人員的安全性、檢測數據的穩(wěn)定性和檢測效率。

　　檢測人員的安全性是所有重大裝備鋼絲繩用戶最為關注的問題。澳大利亞采礦行業(yè)規(guī)定，人員不能進入距運轉鋼絲繩4m以內的區(qū)域內。國內礦山行業(yè)人工檢測安全繩速范圍為0.3m/s以下;起重行業(yè)很多需要檢測的點都是人員難以到達的位置。鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)具有良好的自動運行能力，無須檢測人員靠近鋼絲繩，并且能適應各種惡劣的環(huán)境，能安裝在人員難以到達的位置。

　　檢測人員對儀器的了解及操作熟練程度直接影響檢測結果的可靠性和穩(wěn)定性。每次操作是否規(guī)范，標定是否成功，參數設置是否正確都成為檢測是否成功的關鍵因素，所以在人工檢測或用手持設備檢測過程中，人為因素對檢測結果有很大影響。鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)最大程度地排除了人為因素的影響，系統(tǒng)經技術人員預先調試好后，便進入自動標定、自動檢測的運行狀態(tài)，檢測結果穩(wěn)定可靠。

　　人工檢測的一大難題是檢測效率低下。以雙礦集團東榮三礦為例：副井為6繩摩擦式提升機，提升高度568m;按繩速為0.3m/s計算，人工檢測1根鋼絲繩需32min，6根繩共需192 min。即使采用手持式無損檢測設備，按繩速為2m/s計算，檢測6根鋼絲繩也需30min左右。鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)有著24h在線不間斷檢測的獨特優(yōu)勢，極大地提高了重大裝備鋼絲繩的檢測效率。

　　2 鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的原理及組成

　　TCK.W鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的原理是：在指定設備在用鋼絲繩的運行路徑中，適當選擇監(jiān)測點，完成工作狀態(tài)下最大行程的實時監(jiān)測;監(jiān)測中遇危險信號時，第1時間傳送至設備操作系統(tǒng)，報警并采用自動斷電停機或人工操作停機等應急處理方式，以確保設備安全運行。

　　TCK.W鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)主要由模式組合檢測系統(tǒng)、多功能數采轉換工作站、聲光預警系統(tǒng)和終端程序主令控制主站等四大部分組成。

　　將TCK.W高性能模式組合檢測系統(tǒng)安裝在鋼絲繩需要監(jiān)測的重點部位，在鋼絲繩正常運行過程中，自動完成對鋼絲繩的檢測。檢測過程：首先由TCK.W弱磁加載組件完成對被測鋼絲繩的弱磁規(guī)劃，使其處于穩(wěn)定的待測狀態(tài);其次由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，并輸出原始檢測信息。

　　多功能數采轉換工作站接收到原始檢測信息后，完成規(guī)定的數模和信息制式轉換，實現(xiàn)對原始數據的初步處理和信息存儲;并通過有線或無線通訊傳輸方式，將運行中的鋼絲繩損傷信號實時傳輸到主控中心。

　　聲光預警系統(tǒng)根據多功能數采轉換工作站的處理結果提供預警信號;并按照國家經貿委發(fā)布的《鋼絲繩(纜)在線無損定量檢測方法和判定規(guī)則》的規(guī)定，根據損傷程度的不同，對鋼絲繩的安全狀態(tài)進行判斷。

　　終端程序主令控制主站是整個監(jiān)測系統(tǒng)的神經中樞，由中央處理組件、計算機硬件和軟件系統(tǒng)、現(xiàn)代網絡通訊系統(tǒng)和顯示終端等部分組成，能夠對接收到的檢測信息進行綜合分析，為用戶提供每日的分析處理結果及鋼絲繩的損傷變化趨勢。用戶也可以隨時檢索查詢被測鋼絲繩當前或過去某個時間的損傷狀態(tài)、損傷量值、損傷點位置、損傷類型、損傷曲線、損傷點發(fā)展趨勢等，并通過終端顯示或打印出檢測報告。檢測報告清晰明確，使用戶對鋼絲繩的安全狀態(tài)一目了然。

　　3 鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)性能特點

　　鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)是基于網絡技術的分布固定安裝式鋼絲繩無損定量檢測系統(tǒng)，具有以下特點：

　　(1)適應性好。充分考慮了使用環(huán)境的溫度(-30—+55℃)、濕度、淋水、結冰等自然環(huán)境因素的影響，并已完成了各項耐受性能和型式試驗。

　　(2)架設便捷。高靈敏傳感器、大容量數據采集裝置及其他附屬設施一次安裝于各適當位置，精度高、實用性強。

　　(3)操作簡單。整個系統(tǒng)自動標定、自動運行，無須在每次檢測時對系統(tǒng)參數進行調整，且整個結構易拆裝、易維護，操作簡單。

　　(4)針對性強。針對提升設備上使用的鋼絲繩在運行中存在不同程度的跳抖或有限平移運動的問題，設計了彈性安置機構及滑動平移跟隨裝置來加以解決，保證了監(jiān)測結果準確、穩(wěn)定、可靠。

　　(5)兼容性強?？奢p松實現(xiàn)與目前各行業(yè)重大設備及裝備中已使用的多功能控制系統(tǒng)入并和兼容。

　　4 鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)應用實例

　　鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)可根據監(jiān)測環(huán)境和現(xiàn)場工況的不同需求，靈活進行組合配置。

　　雙礦集團推廣應用TCK.W鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)后，徹底消除了鋼絲繩斷繩造成的機毀人亡等災難性事故，對安全生產起到了十分重要的保障作用。

　　同時，該自動監(jiān)測系統(tǒng)也為雙礦集團帶來了可觀的經濟效益。雙礦集團以前每年的鋼絲繩用量為1240t，成本1050萬元。采用鋼絲繩自動檢測技術后，每年的鋼絲繩用量減少了1/3，節(jié)約成本350萬元;減少停機檢測時間4/5，創(chuàng)造利潤4000萬元;降低檢測能耗節(jié)約的成本達百萬元以上。附表是雙礦集團1根6×34-28鋼絲繩檢測和系統(tǒng)分析實例。 附表 鋼絲繩檢測和系統(tǒng)分析實例 。

 從表中可以看出，通過科學檢測，可以杜絕人工檢測的各種弊端，為鋼絲繩科學管理奠定基礎，有利于安全生產。

5 結語

TCK.W鋼絲繩在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第1次在世界范圍內成功地實現(xiàn)了對重大裝備鋼絲繩全程及全方位的在線自動監(jiān)測，為用戶在實時監(jiān)控鋼絲繩的安全狀態(tài)、可靠預防鋼絲繩的斷繩事故、科學降低鋼絲繩的用繩成本、有效提高鋼絲繩的運行效率等方面提供了更為方便、更為可靠的高科技檢測手段。

[參考文獻]

[1]王捷帆，李文俊主編.中國煤礦事故暨專家點評集[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2002.

作者簡介

畢可仁(1965一)，男，高級工程師，雙鴨山礦業(yè)集團東榮三礦副礦長。1988年畢業(yè)于撫順煤校，一直從事煤礦技術及管理工作，現(xiàn)在中國礦業(yè)大學進修。