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钢丝绳无损检测技术在提升系统的应用与研究 -李建全

  【摘要】通过对TCK•W钢丝绳检测技术的分析,结合自身钢丝绳检测实践,论述了TCK•W钢丝绳检测技术的应用带来了巨大的经济效益,使用TCK•W钢丝绳检测技术后,一年累计节约检修时间160小时,增加产量3万吨,增加产值1000万,同时,还节约了大量的用绳成本,主、副井,明、暗斜井、技改井共14根钢丝绳,使用TCK•W钢丝绳检测技术后平均延长寿命六个月。

  【关键词】钢丝绳无损检测;提升运输系统;钢丝绳检测;钢丝绳无损探伤


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  1 钢丝绳机械损

  钢丝绳机械损伤种类是钢丝绳的主要损伤之一,机械损伤包括:磨损、疲劳、外伤等。

  (1) 磨损根据磨损机理又可分为以下几种:钢丝绳在使用过程中其外周与绳道,物体表面接触而引起的磨损为外部磨损,钢丝绳截面将减少,外周表面钢丝将磨平,钢丝绳破断载荷随之降低。由于振动、碰撞造成的钢丝绳表面撞损,为变形磨损,这是一种局部磨损现象。如卷筒表面的钢丝绳受到其它物体的撞击,钢丝绳相互打缠、打结,或者由于咬绳,都会使钢丝绳产生变形磨损。这种变形磨损因局部挤压而变形,其钢丝横断面在挤压处向两旁伸展成翅形。从外表看,钢丝宽度扩展,虽然钢丝绳截面积减小不多,但局部挤压处的钢丝表面材质硬化了,极易断丝。时间一久,变形突出部位往往磨损严重,外层钢丝也极易断丝。再者,内部磨损的因素也不可忽视:钢丝绳经过卷筒或滑轮时所承受的全部负荷压在钢丝绳的一侧,各根细钢丝的曲率半径不可能完全相同。同时,由于钢丝绳的弯曲,钢丝绳内部各根细钢丝就会相互产生作用力并且产生滑移,这时股与股之间接触应力增大,使相邻股间的钢丝产生局部压痕深凹当反复循环拉伸弯曲时,在深凹处则产生应力集中而被折断。

  (2) 疲劳钢丝绳在使用过程中主要承受弯曲、拉抻、扭曲、振动疲劳,以及过载引起的弹性形变等损伤。钢丝绳重复通过滑轮或卷筒中绕上绕下,无数次的弯曲,容易使钢丝产生疲劳,韧性下降,最终导致断丝。而疲劳断丝出现在股的弯曲程度最厉害的一侧外层钢丝上。通常情况下,疲劳断丝的出现意味着钢丝绳已经接近使用后期。试验表明,钢丝绳的弯曲疲劳寿命与D/d比值(即卷简直径D与钢丝绳直径d的比值)、安全系数和钢丝绳结构均有密切的关系。钢丝绳在起动和制动的始末,变化的拉伸应力以及经常受到扭曲和振动也是产生疲劳的原因。过载:钢丝绳在工作时除了要承受负载、自重等静载荷外,还要受到因加速度和冲击引起的动载荷,当钢丝绳随着载荷的增加会有微量的伸长,当载荷超过强度极限时,钢丝绳就可能断裂。过载的钢丝绳即使不发生断裂事故,安全系数也会大幅度下降,随之而来大大地缩短使用寿命。


  2 在用钢丝绳使用中的五大难题

  (1)不安全:钢丝绳使用过程中,始终潜伏着因强度损耗而发生断绳事故的危害,根据美国权威机构对全球8000家钢丝绳用户的调查,有12%的在用钢丝绳处于“危险或极度危险”状态。

  (2)不经济:定期更换钢丝绳造成极大的浪费,美国的统计结果表明70%以上被强制更换的钢丝绳“很少或基本上没有强度损耗”。

  (3)低效率:传统的人工目视、手摸检查、卡尺量的落后的人工检测方法,耗时、耗工、效率低下。

  (4)不可靠:人工检测不可靠,许多重大事故隐患难以发现。

  (5)危害大:重大断绳事故必然导致重大危害后果。


  3 影响钢丝绳寿命的因素

  (1) 提升钢丝绳在滚筒和天轮上因弯曲而产生的应力,对钢丝绳寿命影响很大。

  (2) 钢丝绳的横断面金属密度也是影响钢丝绳使用寿命的一个重要因素。因为同样直径的钢丝绳,其金属密度越大,破断拉力也越大。

  (3) 钢丝绳在提升装置的主导轮或滚筒,以及导向轮或天轮的绳槽中的支撑面积大小,对钢丝绳在承受载荷时的拉力分配的均匀程度和钢丝绳的耐磨损性能都会有直接影响,因而也会影响钢丝绳使用寿命。

  (4) 还有一些会影响钢丝绳使用寿命的因素,例如:井筒中淋水的大小和水质、提升机运转中的经常性安全制动等,都会对寿命产生影响。


  4 传统检测仪器和TCK•W钢丝绳检测系统的比较

  (1) 传统检测仪器只能对钢丝绳外部严重断丝、锈蚀定性检测,尚无法实现对钢丝绳内部及外部损伤的定量检测,无法检测疲劳损伤。

  (2) TCK•W钢丝绳检测系统准确定性,定量判断钢丝绳内部及外部各种类型的损伤程度,并能够监测疲劳损伤。

  (3) 钢丝绳无损探伤仪是关于钢丝绳安全承载能力的校核原则为检测和判定依据能够通过对在用钢丝绳内务部断丝、磨损、锈蚀、疲劳等各种损伤导致的实际承载金属有效截面积损失率的定量检测,正确评估被测钢丝绳的剩余承载能力和使用寿命,为用户提供符合国家相关标准和规范要求的安全使用与合理更新的科学依据,是有效预防断绳事故,合理降低使用绳成本和科学提高运行效率的高科技保障。


  5 钢丝绳无损探伤仪的八大技术优点

  (1) 采用弱磁技术对钢丝绳进行检测,确保原始损伤信号真实、稳定、可靠,从根本上解决了传统探伤仪的技术难题

  (2) 大多数钢丝绳检测仪对钢丝绳的运行速度是有限制的,一般在0-8m/s。而这项弱磁检测技术不受钢丝绳运行速度的影响,为实现在线检测创造了条件。

  (3) 自动排除噪声干扰、强大的信号提取能力,特有的原始信息保真技术、精确检测的可靠保障。

  (4) 智能化数字定量标定和基准调零技术,能够自动排除各种空间干扰磁场的影响,实现TCK•W工作基准、灵敏度、精度等状态的自动控制。

  (5) 保证了钢丝绳的使用安全,还带来了巨大的收益,以前人工检测钢丝绳每天1个小时,如果使用TCK•W后每天10分钟,一年累计节约检修时间160小时,增加产量3万吨,增加产值1000万,同时,还节约了大量的用绳成本,我矿的主、副井、明、暗斜、技改(共14根)使用TCK•W后平均延长钢丝绳寿命六个月。

  (6) 超大的检测间隙,确保钢丝绳的高速通过时不受断丝、油污、局部变形的阻绕,确保人机安全。

  (7) TCK•W的检测速度高,而损伤定位系统却能够精确判定钢丝绳损伤的准确位置,误差小于10mm。

  (8) 能确保设备安全、可靠地运行,提高设备的使用率,发挥设备的最大效能。

  目前,煤炭企业在钢丝绳的采购、存储、安装、维护、检查及更换的许多方面都存在着不科学、不规范的现象,导致钢丝绳使用过程中突出、事故危害大,浪费惊人等严重问题。然而,钢丝绳使用单位在钢丝绳使用和管理上还延续着以矿井设计选型为主,按照惯例,除少数钢丝绳由于断丝、磨损等性能指标超出《规程》规定,必须更换外,大部分还是采用定期更换钢丝绳的方法,这样定期更换钢丝绳造成极大的浪费,效率低下。尚不能根据矿井的生产情况和使用环境科学合理的,选用和使用钢丝绳。更可怕的是,传统的人工目视、手摸检查、卡尺量的落后的人工检测方法,耗时、耗工、效率低下。这种方法由于检测手段的落后,无法掌握在用钢丝绳实际的损伤情况、疲劳程度,这就不可避免的存在着潜在的安全隐患和牺牲可用资源来换取安全。如何能做到根据矿井的生产情况、使用环境,科学的选用钢丝绳的型号、等级和防腐形式,做到既经济又安全呢?采用弱磁检测方法的TCK•W钢丝绳检测技术,新技术实现了钢丝绳各种损伤的定量检测,解决了钢丝绳量化检测的难题。众所周知,钢丝绳的内外部磨损使承受载荷的钢丝截面积减小,钢丝绳的破断载荷也相应降低,通过对大量新旧钢丝绳物理破断力试验数据

  分析,得到钢丝绳直径减小率与破断载荷降低率的关系,建立科学的管理系统,确保钢丝绳使用安全。


  6 结语

  2013.07 31

  弱磁检测方法的TCK•W钢丝绳检测技术的应用,不仅能消除钢丝绳使用过程中的安全隐患,降低检测能耗,节约用绳成本,而且能够极大地节约检测时间,提高生产效率,安全效益和经济效益十分突出。我们在今后使用钢丝绳不仅仅是对钢丝绳进行安全检测,如何根据检测结果对钢丝绳的使用提出对策,即针对钢丝绳使用情况的评估诊断。更重要的是通过损伤的检测,告诉我们应该如何对钢丝绳进行保养维护,如何调整钢丝绳的使用方法,如何针对钢丝绳的损伤调整提升设备的运行状况。

  技术交流:wm@wmndt.com


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