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“钢丝绳芯输送带在线实时自动监测装置”在我矿使用情况报告

煤巷运输过程中,由于钢丝绳芯的接头状态、绳芯断裂、严重锈蚀等各种隐蔽性损伤,可能导致非常严重的断带事故。为有效解决钢丝绳芯输送带上这一类潜伏的安全隐患,我们晋煤集团所属晋城蓝焰煤业股份有限公司与洛阳逖悉开钢丝绳检测技术有限公司共同研发试制了“钢丝绳芯输送带在线实时自动监测装置”,2009年1月份这套装置开始在成庄矿1011主斜井胶带运输机上安装和投入使用。以下就该装置的可适用性、主要性能指标、使用效果和经济效益等方面的情况向会议和各位专家汇报如下:
 

一、该装置可适用性强
 

随着装置后续调试工作和相应工程软件设计工作的推进,该装置于2009年3月开始在生产运行过程中对钢丝绳芯输送带实施动态连续的无损检测。从现场适用性考察该装置主要有以下特点:
 

1、该装置可随运输机固定安装于回程带下方(加载装置安装在回程带上下两侧),选择安装位置的可容性大,对输送机正常运行没有干扰;
 

2、该装置采用单元组合式结构,每个检测单元覆盖600-800mm的带宽,如遇更大带宽只需要增加相应的检测单元,安装和使用十分方便;
 

3、该装置满足了井下防爆电气和煤矿安标的各项技术要求(2009年11月取得“防爆合格证”和“矿用产品安全标志证书”),适于煤矿井下使用;
 

4、检测过程与输送带载荷运行同步,带速变化、上下抖动和输送带的一般性跑偏情况均不影响检测。每个循环所取得的检测结果具有可比性,检测性能的稳定性也比较好。
 

5、采用以太网远程通讯方式,电缆通讯距离80m(再长可加中继),光纤通讯10km,检测数据由主控站工控机同步拾取和存储,检测过程实现了后台智能化实时监控,从而实现了对钢丝绳芯输送带的在线实时自动监测;
 

6、综合以上技术特点,该装置满足了控制目标的安全生产要求,也满足了煤矿井下工况现场的使用技术要求。
 

二、经实践验证装置的技术性能具有较高的先进水平
 

在运行一段时间以后,2009年9月2日—9月11日,我们对钢丝绳芯输送带在线实时自动监测装置专门组织了检测数据的对比检验和性能指标的验证分析工作,详见《1011主皮带检测结果现场对比验证报告》,结果表明,钢丝绳芯输送带在线实时自动监测装置较好地实现了项目预期的技术性能指标,结果令人满意。具体情况如下:
 

1、准确检测输送带钢芯接头、断绳、锈腐蚀等损伤状况
 

验证结果:由该装置实施检测后,用X光成像仪复核其检测结果,经比对,接头、断绳的实时检出率均达到100%,其它50%以上程度的损伤实时检出率>95%。该装置有效排除了“有损伤没检出”和“检出损伤但与实际不符”的情况。
 

额外实现的性能:对钢丝绳芯接头能够100%定性检出,并准确识别接头阶数;对断绳也能够100%定性检出,并准确判定断绳的根数。
 

2、金属截面积定量检测精度
 

验证结果:做钢丝绳芯金属截面积的验证样本并对输送带内人工预埋的50%-90%程度的钢丝绳损伤情况进行分析,检测装置对这些损伤的检测结果以金属截面积损失(LMA)的定量百分值给出,对6处样本总计600次检测的结果表明,误差0.1~4.1%,均未超过5%,可证实对金属截面积的定量检测精度>95%。
 

3、定位检测分辨率
 

验证结果:通过验证比对所测损伤点报警位置,并进行检测数据的底层结果分析,表明该装置按空域等间距采样,采样间隔为1mm,即每1mm输送带行程均有一组完整的传感器读数,可证实对钢丝绳芯损伤的定位分辨率为1mm。
 

额外实现的性能:为满足输送带检修的要求,需对输送带内钢丝绳芯损伤实现二维平面定位,为此特别由该检测装置变形出一种可单人携持的损伤定位检测器,对带长方向的损伤定位误差≤100mm,对带宽方向的损伤定位误差≤50mm,极大地方便了检修工作。
 

4、检测长度校准误差
 

验证结果:利用行程计量装置取得的各组接头位置测量记录与实际接头位置做对比验证,平均每100m的校准误差值为-6.8~-1.5mm(位置测量在每一接头处自动校准),达到了10mm/100m的预期目标。
 

不足:由于行程计量装置最初设计的双轮滚轧结构存在压紧力和侧向自由度不足的问题,经过了一个月的改进,目前采用单轮联轴结构后提高了可靠性和耐用性,终于取得了目前的验证结果。
 

5、检测输送带宽度
 

验证结果:1011输送带带宽1400mm,采用2单元检测装置完成了检测,相应地通过增设检测单元,即可实现对1800mm、2400mm等更大带宽输送带的检测需要。
 

6、检测时的输送带速度
 

验证结果:在输送带静止(以下简称“0速”)、4米/秒速度(以下简称“4速”)以及变化的中间速度(以下简称“变速”)下检测,验证钢丝绳芯的信号特征和位置信息都很稳定,其中:变速至4速获得损伤程度的测量值要比0速下偏大0%~1.5%(LMA当量),变速至4速获得损伤位置的测量值要比0速下偏小,但误差均在8mm/100m以下。
 

据此,钢丝绳芯输送带在线实时自动监测装置所有关键技术指标均验证达到项目基本预期,并且在接头阶数识别、损伤平面定位等方面取得了超出预期的技术成果。
 

三、装置的使用成效显著
 

自钢丝绳芯输送带在线实时自动监测装置投入到成庄矿现场使用以来,为矿方的设备日常检修和安全管理工作带来了极大的便利,甚至于改变了我们以往的某些行为习惯,形成了钢丝绳芯输送带安全监管新模式,设备安全运行水平有了明显提高。例如2010年2月,全球第一大带式输送机制造商——澳大利亚芬纳·邓禄普公司(Fenner Dunlop Belting Australia)CEO彼特(Peter)来到成庄矿现场考察,在对我们中国煤矿的自动化技术条件和现代化管理水平表达惊讶和赞赏的同时,特别详细地观摩了1011运输机上安装的输送带实时监测装置,并对此表达了技术合作意向。
 

1、输送带实时监测装置提供了迄今为止对钢丝绳芯输送带最可靠的安全保障。
 

以前成庄矿对钢丝绳芯输送带只能进行局部检查,在没有明显可见的先兆时根本没有发现钢丝绳芯损伤的技术手段。检修人员对此既担心,又苦恼,而且很无奈。该装置可以让技术人员随时查看整条输送带的安全技术状态,由于是在线监测,检测数据有可比性,技术管理水平和安全可靠程度均大大提高。
 

2、使钢丝绳芯输送带的日常检修强度大大降低。
 

以前成庄矿每周2次对输送带检修,每次用时3小时,1个月左右才能将全带巡查一遍。而且这种检查只能针对外观上出现的明显鼓包、脱胶和各个标记的接头位置,因此对检修人员的精力、经验、体力和身心健康都是不小的考验,同时也成为设备本质安全化建设的一个主要瓶颈。而该装置使输送带的日常检修作业得到了解放,检测在生产运输的同时就完成了,而且一个循环的检测只有22分钟左右,检测结果也更加科学可靠。
 

在项目实施过程中额外开发的损伤定位检测器,还可以帮助检修人员对断绳损伤可靠定位,为输送带维修带来了便利。
 

3、极大地促进了安全管理水平。
 

以前检修1011运输机输送带基本是被动救火的管理方式,对钢丝绳芯输送带断带事故的防控主要靠提高安全意识和加强检修频次,对事故隐患的早发现、早分析和早预防则无法可施,无章可循。而由于使用了该装置,机电部门可以随时掌握钢丝绳芯输送带各个部位的安全状态,并能够随时根据检测数据库对异常状况进行比对分析,该装置本身也提供了断带事故的实时预警机制,从而使成庄矿逐步建立了自己的输送带安全监管的参照指标和技术考核体系,可以在煤矿现场钢丝绳芯输送带安全监管方面实现更进一步的试验研究和管理创新。
 

4、该装置的节能、环保为矿方花园式环境增添了新的亮点
 

该装置使1011输送机显著减少了检修空转时间,也减少了检修人员必须亲临输送机沿线作业的频率,还避免了频繁使用X光检查的辐射性危害。不仅为成庄矿实现了节能降耗,也有力地保证了检修人员的身心健康。
 

四、取得了可观的经济效益
 

经过我们1年来的试用运行,表明钢丝绳芯输送带在线实时自动监测装置的应用能为企业创造非常可观的经济效益。主要体现在“提高设备运行效率”、“降低日常检修成本”、 和“节约输送机设备费用”等方面的客观数据上。
 

1、因检修强度降低,生产效率提高,每年增加效益873.6万元
 

成庄矿1011胶带运输机采用表观检查和人工X光透视检查时,常挤占正常生产时间,配备了钢丝绳芯输送带在线实时自动监测装置后,不再挤占正常生产时间,平均每周增加1小时提升时间,每年可提升原煤67200吨,新增利润873.6万元。
 

2、因节能降耗,每年减少检修成本23万元
 

该装置在生产运输的同时同步完成自动检测,每年节约576个小时的开机检查能耗,节省用电43.2万度,节能效益达到每年23万元。
 

3、因输送带寿命延长,大大节约设备费用
 

由于钢丝绳芯输送带在线实时自动监测装置能够对输送带断带安全隐患实施早期诊断,应用后可以帮助我们对早期钢芯故障进行及时的维修,从而保证了输送带的技术状况远远好于过去,其使用寿命将大大延长。
 

综上所述,这套“钢丝绳芯输送带在线实时自动监测装置” 经成庄矿实地应用,不仅在实际的技术性能指标上达到了较高的水平,现场应用取得了较好的成效,而且为应用单位切实创造了可观的经济效益,对矿山生产的安全保障作用突出,具有重大的应用及推广意义。


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