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　　摘 要：介紹了洛陽(yáng)TCK.W公司開(kāi)發(fā)的鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理、組成、性能特點(diǎn) 和應(yīng)用實(shí)例。從雙礦集團(tuán)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，該自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能較好地解決對(duì)重大裝備 提升鋼絲繩在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)管理的難題。

　　關(guān)鍵詞：鋼絲繩檢測(cè);在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè);弱磁檢測(cè)技術(shù);斷繩事故;安全生產(chǎn)

　　中圖分類(lèi)號(hào)：TD76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002–6029(2008)

　　鋼絲繩作為起重、運(yùn)輸、提升及承載等重大裝備與重要設(shè)施中的主要組件，廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、建筑、水利、旅游、港口碼頭、交通運(yùn)輸、航空航天、石油鉆探、軍事工業(yè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。

　　1 弱磁檢測(cè)技術(shù)及鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的誕生

　　鋼絲繩作為起重吊裝設(shè)備中的核心構(gòu)件和高危構(gòu)件，其安全性備受關(guān)注。美國(guó)某權(quán)威部門(mén)曾對(duì)全世界8000家鋼絲繩實(shí)驗(yàn)站和應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)做過(guò)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果是有10%的在用鋼絲繩強(qiáng)度損失超過(guò)15%，處于危險(xiǎn)狀態(tài);有2%的在用鋼絲繩強(qiáng)度損失超過(guò)30%，處于極度危險(xiǎn)狀態(tài)。

　　在國(guó)內(nèi)，由于鋼絲繩安全管理方面的手段不完善導(dǎo)致的斷繩事故時(shí)有發(fā)生。以煤炭行業(yè)為例：據(jù)統(tǒng)計(jì)，1949—1995年，在全國(guó)發(fā)生的煤礦運(yùn)輸提升事故中，總計(jì)死亡19871人，占煤礦死亡總?cè)藬?shù)的15.06%，僅次于瓦斯和頂板事故，是煤炭系統(tǒng)第三大災(zāi)難事故[1]。在此期間，國(guó)有重點(diǎn)煤礦共發(fā)生1次死亡3人以上的運(yùn)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(guān)注。

　　弱磁檢測(cè)技術(shù)是我國(guó)科學(xué)家在成功發(fā)現(xiàn)空間磁場(chǎng)矢量態(tài)勢(shì)的變化和運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，在鋼絲繩檢測(cè)領(lǐng)域建樹(shù)的重大創(chuàng)新成果。這項(xiàng)世界首創(chuàng)的檢測(cè)技術(shù)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(chǎng)矢量合成新理論;②發(fā)現(xiàn)了弱磁檢測(cè)新方法;③發(fā)明了竇氏元件傳感器新技術(shù)。

　　在三大創(chuàng)新成果基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的TCK.W便攜式鋼絲繩無(wú)損探傷產(chǎn)品，一舉攻克了鋼絲繩無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的兩大技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了兩大突破：一是可以對(duì)在用鋼絲繩斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等各種損傷進(jìn)行定量檢測(cè)，二是可以正確評(píng)估被測(cè)鋼絲繩的剩余承載能力和使用壽命。為了進(jìn)一步滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)安全、節(jié)約和效率的日益增長(zhǎng)的需求，TCK.W公司新近又成功地推出了一種更先進(jìn)、更方便、更智能化的鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的人工檢測(cè)相比，這種鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)極大地提高了檢測(cè)人員的安全性、檢測(cè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和檢測(cè)效率。

　　檢測(cè)人員的安全性是所有重大裝備鋼絲繩用戶(hù)最為關(guān)注的問(wèn)題。澳大利亞采礦行業(yè)規(guī)定，人員不能進(jìn)入距運(yùn)轉(zhuǎn)鋼絲繩4m以?xún)?nèi)的區(qū)域內(nèi)。國(guó)內(nèi)礦山行業(yè)人工檢測(cè)安全繩速范圍為0.3m/s以下;起重行業(yè)很多需要檢測(cè)的點(diǎn)都是人員難以到達(dá)的位置。鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有良好的自動(dòng)運(yùn)行能力，無(wú)須檢測(cè)人員靠近鋼絲繩，并且能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，能安裝在人員難以到達(dá)的位置。

　　檢測(cè)人員對(duì)儀器的了解及操作熟練程度直接影響檢測(cè)結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性。每次操作是否規(guī)范，標(biāo)定是否成功，參數(shù)設(shè)置是否正確都成為檢測(cè)是否成功的關(guān)鍵因素，所以在人工檢測(cè)或用手持設(shè)備檢測(cè)過(guò)程中，人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果有很大影響。鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最大程度地排除了人為因素的影響，系統(tǒng)經(jīng)技術(shù)人員預(yù)先調(diào)試好后，便進(jìn)入自動(dòng)標(biāo)定、自動(dòng)檢測(cè)的運(yùn)行狀態(tài)，檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定可靠。

　　人工檢測(cè)的一大難題是檢測(cè)效率低下。以雙礦集團(tuán)東榮三礦為例：副井為6繩摩擦式提升機(jī)，提升高度568m;按繩速為0.3m/s計(jì)算，人工檢測(cè)1根鋼絲繩需32min，6根繩共需192 min。即使采用手持式無(wú)損檢測(cè)設(shè)備，按繩速為2m/s計(jì)算，檢測(cè)6根鋼絲繩也需30min左右。鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有著24h在線(xiàn)不間斷檢測(cè)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，極大地提高了重大裝備鋼絲繩的檢測(cè)效率。

　　2 鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理及組成

　　TCK.W鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理是：在指定設(shè)備在用鋼絲繩的運(yùn)行路徑中，適當(dāng)選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)，完成工作狀態(tài)下最大行程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);監(jiān)測(cè)中遇危險(xiǎn)信號(hào)時(shí)，第1時(shí)間傳送至設(shè)備操作系統(tǒng)，報(bào)警并采用自動(dòng)斷電停機(jī)或人工操作停機(jī)等應(yīng)急處理方式，以確保設(shè)備安全運(yùn)行。

　　TCK.W鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由模式組合檢測(cè)系統(tǒng)、多功能數(shù)采轉(zhuǎn)換工作站、聲光預(yù)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(cè)系統(tǒng)安裝在鋼絲繩需要監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)部位，在鋼絲繩正常運(yùn)行過(guò)程中，自動(dòng)完成對(duì)鋼絲繩的檢測(cè)。檢測(cè)過(guò)程：首先由TCK.W弱磁加載組件完成對(duì)被測(cè)鋼絲繩的弱磁規(guī)劃，使其處于穩(wěn)定的待測(cè)狀態(tài);其次由高性能傳感器檢測(cè)組件完成對(duì)被測(cè)鋼絲繩全程狀態(tài)信息的提取，并輸出原始檢測(cè)信息。

　　多功能數(shù)采轉(zhuǎn)換工作站接收到原始檢測(cè)信息后，完成規(guī)定的數(shù)模和信息制式轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)原始數(shù)據(jù)的初步處理和信息存儲(chǔ);并通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通訊傳輸方式，將運(yùn)行中的鋼絲繩損傷信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街骺刂行摹?/p>

　　聲光預(yù)警系統(tǒng)根據(jù)多功能數(shù)采轉(zhuǎn)換工作站的處理結(jié)果提供預(yù)警信號(hào);并按照國(guó)家經(jīng)貿(mào)委發(fā)布的《鋼絲繩(纜)在線(xiàn)無(wú)損定量檢測(cè)方法和判定規(guī)則》的規(guī)定，根據(jù)損傷程度的不同，對(duì)鋼絲繩的安全狀態(tài)進(jìn)行判斷。

　　終端程序主令控制主站是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，由中央處理組件、計(jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)和顯示終端等部分組成，能夠?qū)邮盏降臋z測(cè)信息進(jìn)行綜合分析，為用戶(hù)提供每日的分析處理結(jié)果及鋼絲繩的損傷變化趨勢(shì)。用戶(hù)也可以隨時(shí)檢索查詢(xún)被測(cè)鋼絲繩當(dāng)前或過(guò)去某個(gè)時(shí)間的損傷狀態(tài)、損傷量值、損傷點(diǎn)位置、損傷類(lèi)型、損傷曲線(xiàn)、損傷點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)等，并通過(guò)終端顯示或打印出檢測(cè)報(bào)告。檢測(cè)報(bào)告清晰明確，使用戶(hù)對(duì)鋼絲繩的安全狀態(tài)一目了然。

　　3 鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能特點(diǎn)

　　鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的分布固定安裝式鋼絲繩無(wú)損定量檢測(cè)系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)：

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

　　(2)架設(shè)便捷。高靈敏傳感器、大容量數(shù)據(jù)采集裝置及其他附屬設(shè)施一次安裝于各適當(dāng)位置，精度高、實(shí)用性強(qiáng)。

　　(3)操作簡(jiǎn)單。整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定、自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)須在每次檢測(cè)時(shí)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，且整個(gè)結(jié)構(gòu)易拆裝、易維護(hù)，操作簡(jiǎn)單。

　　(4)針對(duì)性強(qiáng)。針對(duì)提升設(shè)備上使用的鋼絲繩在運(yùn)行中存在不同程度的跳抖或有限平移運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了彈性安置機(jī)構(gòu)及滑動(dòng)平移跟隨裝置來(lái)加以解決，保證了監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠。

　　(5)兼容性強(qiáng)?？奢p松實(shí)現(xiàn)與目前各行業(yè)重大設(shè)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(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

　　鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可根據(jù)監(jiān)測(cè)環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)工況的不同需求，靈活進(jìn)行組合配置。

　　雙礦集團(tuán)推廣應(yīng)用TCK.W鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，徹底消除了鋼絲繩斷繩造成的機(jī)毀人亡等災(zāi)難性事故，對(duì)安全生產(chǎn)起到了十分重要的保障作用。

　　同時(shí)，該自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也為雙礦集團(tuán)帶來(lái)了可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。雙礦集團(tuán)以前每年的鋼絲繩用量為1240t，成本1050萬(wàn)元。采用鋼絲繩自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)后，每年的鋼絲繩用量減少了1/3，節(jié)約成本350萬(wàn)元;減少停機(jī)檢測(cè)時(shí)間4/5，創(chuàng)造利潤(rùn)4000萬(wàn)元;降低檢測(cè)能耗節(jié)約的成本達(dá)百萬(wàn)元以上。附表是雙礦集團(tuán)1根6×34-28鋼絲繩檢測(cè)和系統(tǒng)分析實(shí)例。 附表 鋼絲繩檢測(cè)和系統(tǒng)分析實(shí)例 。

 從表中可以看出，通過(guò)科學(xué)檢測(cè)，可以杜絕人工檢測(cè)的各種弊端，為鋼絲繩科學(xué)管理奠定基礎(chǔ)，有利于安全生產(chǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

TCK.W鋼絲繩在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)第1次在世界范圍內(nèi)成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)重大裝備鋼絲繩全程及全方位的在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，為用戶(hù)在實(shí)時(shí)監(jiān)控鋼絲繩的安全狀態(tài)、可靠預(yù)防鋼絲繩的斷繩事故、科學(xué)降低鋼絲繩的用繩成本、有效提高鋼絲繩的運(yùn)行效率等方面提供了更為方便、更為可靠的高科技檢測(cè)手段。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王捷帆，李文俊主編.中國(guó)煤礦事故暨專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)集[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2002.

作者簡(jiǎn)介

畢可仁(1965一)，男，高級(jí)工程師，雙鴨山礦業(yè)集團(tuán)東榮三礦副礦長(zhǎng)。1988年畢業(yè)于撫順煤校，一直從事煤礦技術(shù)及管理工作，現(xiàn)在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)進(jìn)修。