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TCK.W钢丝绳检测系统的推广应用 -袁 新

  我国每年在索道、起重机械、港口、电梯、建筑等领域发生的钢丝绳事故十分惊人,伤亡人数和财产损失数额巨大,以矿山为例,据国家安全生产管理部门统计:2003年l~5月,煤炭系统发生断绳事故215起,死亡223人。最多一次死亡人数竟达14人,事故多么悲惨!

  目前我矿主副井、东九、西异架空乘人装置、东三轨道上山等大约十多个斜巷轨道使用钢丝绳牵引,矿井提升钢丝绳在矿井提升中所担负的任务非常重要,钢丝绳的安全使用关系着设备和人身的安全.抓好经常性的钢丝绳的维修与检查工作是确保设备安全运行的重要环节,不容忽视。因钢丝绳断裂而造成的惨重事故国内外不乏先例,为此,各国对钢丝绳的安全使用都做了比较严格的规定,我国2005年1月1日起施行的新的《煤矿安全规程》第404条,405条、406条对此也做出了严格的要求。


  1钢丝绳损伤检测的难点

  在实际工作执行中仍然存在着不少困难:

  (1)钢丝绳的内部断丝、磨损、锈蚀等损伤现场难以查找;

  (2)外层钢丝直径减少量在现场难以连续测量;

  (3)钢丝绳的伸长量在现场也难以精确测量;

  (4)钢丝绳的变黑、锈蚀、点蚀麻坑在内部无法看到,只能定性分析,不能定量表示。

  当钢丝绳直径缩小10%时,钢丝总断面积到底减少了多少呢?实践证明,断丝、磨损、腐蚀和其它损伤都能使钢丝绳中钢丝总断面积减少。过去由于检测仪器的缺乏和可靠性有问题,现行规程的实际操作尚难以达到上述目的。


  2 TCK.W新型检测仪的实测效果

  TCK.W型钢丝绳在线无损定量检测系统,它的技术基础为中国著名自动化专家窦毓堂教 授发明的一种国际上从未使用过的特殊传感器——窦氏元件;而TCK.W产品的理论基础则是窦毓堂教授独创的“空间磁场矢量合成”原理(窦氏原理),由洛阳威尔若普检测技术有限公司研制生产的,TCK.W技术是迄今为止国内唯一取得国家机关认可并同意在全国推广应用的钢丝绳在线无损定量检测装置,获得国家发明专利及实用新型专利等多项专利,现就TCK.W检测系统在我矿检测和使用情况作以下分析。

  目前我矿使用的Φ12.5~32 mm钢丝绳,在井下东九轨道下山使用TCK.W检测仪进行了现场检测。首先用弱磁加载仪进行充磁,然后使用检测仪进行检测。钢丝绳的断丝、磨损、锈蚀、拉伸都可以在仪器上检测出来,操作简便,可以打印出检测结果。也可以显示保存在检测仪上。检测结果是断丝严重,建议近期换钢丝绳,检测结果与我矿钢丝绳实际损伤状况十分吻合。7天后,我们更换了新钢丝绳。这台仪器给我们日常检修人员带来了很大方便,大大提高了检测效率和检测准确性。


  3 TCK.W新型检测仪和传统的探伤仪的对比

  3.1检测原理不同

  (1)传统的探伤仪主要是利用钢丝绳的漏磁场来判断钢丝绳是否损伤,只能定性检测钢丝绳表面较明显的损伤。

  (2)TCK.W检测仪则是依据钢丝绳内部及其周围空间的磁场矢量态势变化来判断钢丝绳的损伤情况,因此能够“全息”的定量检测出钢丝绳的各种损伤。

  3.2传感器技术不同

  (1)传统的探伤仪传感器捕捉钢丝绳损伤信号的灵敏度很低,必须将原来信号放大甚至数十万倍才能进行识别分析。被放大的信号中夹带着大量被同步放大的与损伤信号特征极其相似的噪声,致使在剔除噪声时不可避免的剔除了损伤信号。这就形成了传统的探伤仪难以逾越的技术障碍,无法可靠地提取钢丝绳中存在的真实的原始损伤信息。

  (2)“TCK.W”使用的窦氏元件的灵敏度很高,可以直接高质量的提取钢丝绳上的原始损伤信号,因此,检测精度自然有了可靠的技术保障。

  3.3检验方法不同

  (1)传统的探伤仪使用强磁场励磁方法。由于强磁激励的量化具有突出的不确定性,所以提取的损伤信号必然存在严重失真的情况,同时传统的探伤仪采用的后端信号多级放大工艺存在着明显的热不稳定性(即“零点漂移”);并且,受被测钢丝绳振动、抖动或运行速度变化等影响,提取的信号一定会发生异乎寻常的变化。因此,导致检测结果的不稳定、不真实也就成了必然。

  (2)“TCK.W”是唯一采用弱磁技术完成对钢丝绳检测的设备,由于钢丝绳剩磁场本身具有非常稳定的特点,加之该系统采用的计算机智能化自动标定、基准调零技术能够自动消除各种空间干扰磁场(如:地磁场)的影响,因此.保证了提取原始损伤信号的真实性和可靠性;同时,“TCK.W”还设计配备了“信号保真模块”和“抗干扰模块”等技术装置,因此,能够确保检测结果的稳定性和准确性。

  3.4检测性能不同

  (1)传统的探伤仪只能基本解决对钢丝绳检测的定性问题,而无法准确进行定量检测。根本原因在于传感器技术不可靠。基础技术没有突破,当然不能实现良好的适用性能。

  (2)“TCK.W”对钢丝绳的检测性能十分优良,定量判断不确定度小于0.05%,一次检出率大于98%,检测重复率大于98%,定量准确率大于95%。

  3.5处理模式不同

  (1)传统的探伤仪由于受传感器装置性能所限,获取的信息真伪难辨,因此,希望通过计算机软件技术进行改善。但是,基于携带大量不确定因素的基础信息而“虚拟”出的“检测结果”,其真实可靠性自然难以确定。

  (2)TCK.W检测系统,则是在真实地获取钢丝绳原始损伤信息的前提下,通过计算机处理软件对数据进行分析处理后,得出的对钢丝绳使用状态的准确判断,它不仅可以实现在线检测的过程显示,而且还可以即时打印检测结果。

  3.6仪器重量不同

  (1)传统的探伤仪的一个共同特点就是笨重,例如检测Φ36 mm钢丝绳探伤仪,重量一般都在12~25kg 。

  (2)由于在原理上的重大发现和技术上的重大创新,因而导致钢丝绳检测技术发生革命性本质的飞跃TCK.W所有型号的探伤仪重量均不会超过2kg。使用起来极为轻巧灵便。

  3.7通过能力不同

  (1)传统的探伤仪由于灵敏度不高,因而只有在距被测钢丝绳表面十分接近的状态下才能工作。因为与被测钢丝绳表面间隙很小,所以通过能力很差,一旦遇到被测钢丝绳翘丝、变形、油泥较重等情况,很可能无法通过或将检测设备损坏、拖走,造成新的事故。

  (2)“TCK.W”与被测钢丝绳表面间隙非常大并具有自解锁功能,因而通过能力很强,一旦遇到钢丝绳局部严重变形或表面严重翘丝卡阻时可迅速脱离,使用起来非常的安全可靠。

  3.8检测结果不同

  (1)传统的探伤仪都标榜自己可以定量检测钢丝绳的各种损伤,而实际上只能对钢丝绳表面断丝进行定性检测。

  (2)“TCK.W”则能准确地定量检测出钢丝绳内外部断丝、磨损、锈蚀、疲劳等各种损伤,并现场给出检测结果及各种损伤明确的数值。


  4 结论

  使用TCK.W钢丝绳损伤定量检测系统进行钢丝绳检测,操作简单方便,只需一个人,智能型“傻瓜”式操作,该仪器不仅能够定性的分析,而且能够定量检测钢丝绳的断丝、磨损、锈蚀,疲劳等损伤,它能够准确判断钢丝绳的使用寿命,可靠预防钢丝绳的断绳事故,有效提高钢丝绳的运行效率,大大减少了因断绳而带来的巨大损失。

  目前,徐庄煤矿首次采用这种仪器进行试验,取得了良好的效果。产生了不可估量的经济效益和社会效益。同时,实践也证明,只有认真执行《煤矿安全规程》的要求对绞车钢丝绳的准确检测,才能保证绞车的安全运行。

  技术交流:wm@wmndt.com


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