GSTC-A1型在線鋼絲繩檢測儀

**章         鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)簡介

1、現(xiàn)場條件

煤礦副井現(xiàn)場條件：         煤礦摩擦式提升機(jī)的鋼絲繩實時在線監(jiān)控方案，其現(xiàn)場條件：由四繩摩擦式提升機(jī)，四根鋼絲繩的全長     米，直徑 28 mm，正常運(yùn)行速度為　　　m/s,鋼絲繩*大靜張力為　　 kN。

2、在線鋼絲繩檢測儀用戶需求

近年來隨著社會的不斷發(fā)展，人們的安全生產(chǎn)意識也在不斷提高；煤礦對鋼絲繩的安全檢測重視，為副井提升機(jī)配套鋼絲繩實時在線監(jiān)控系統(tǒng)，為鋼絲繩的安全運(yùn)行帶來可靠的保障。

具體的要**：固定安裝于副井鋼絲繩上，對在役鋼絲繩進(jìn)行實時在線監(jiān)測與檢測功能，能準(zhǔn)確地檢測出在線鋼絲繩的內(nèi)外部斷絲、銹蝕、變形、金屬橫截面積損失等各類缺陷，并能準(zhǔn)確判斷鋼絲繩局部損傷位置與損傷的程度（即哪里有斷絲，斷絲數(shù)是多少，哪里有磨損，磨損是多少），對鋼絲繩各種損傷進(jìn)行定性、定量檢測，對超過一定范圍的損傷實時聲光報警；特別是對接近報廢限值的數(shù)據(jù)，自動發(fā)出聲光報警；可根據(jù)設(shè)定的危值和限值的量，進(jìn)行各類不同形式的報警，以提示核查超限點(diǎn)；鋼絲繩進(jìn)行全天候自動監(jiān)測，并及時提供完整的損傷檢測報告。對被測鋼絲繩全程狀態(tài)信息進(jìn)行提取、轉(zhuǎn)換、處理及存儲；系統(tǒng)能自動生成數(shù)據(jù)庫，保存檢測數(shù)據(jù)能達(dá)到多年以上，以便日后對監(jiān)測結(jié)果的調(diào)取。

3、在線鋼絲繩檢測儀解決技術(shù)方案

3.1系統(tǒng)概述

目前，國內(nèi)煤礦為了確保生產(chǎn)安全均采用了監(jiān)控系統(tǒng)，隨著現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不能順應(yīng)*的數(shù)字通信趨勢，必將逐步被淘汰，均將計算機(jī)直接控制系統(tǒng)，同時采用單元分子合成方式。

監(jiān)控系統(tǒng)采用雙重監(jiān)控方式：永磁監(jiān)測與視頻監(jiān)控兩大功能。可同時將兩種不同方式的監(jiān)控信息及時上傳到監(jiān)控主機(jī)，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行，真正實現(xiàn)了防患于未然的效果。

永磁監(jiān)測系統(tǒng)主要是集磁化與檢測一體式的設(shè)計的傳感部件，當(dāng)鋼絲繩快速通過傳感探頭時，傳感探頭中的長久磁鋼深度磁化鋼絲繩，并達(dá)到飽和狀況。鋼絲繩內(nèi)外部的局部損傷等缺陷同步產(chǎn)生向外擴(kuò)散的漏磁場，向空間擴(kuò)散的信號經(jīng)集聚并被磁敏元件接收；同時金屬截面積變化同樣產(chǎn)生磁通量的變化，傳感部件中的磁橋回路的裝置及時地測量到磁通量變化的信號，兩路信號同步通過自主研發(fā)的多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將轉(zhuǎn)換后的壓縮數(shù)字信號通過以太網(wǎng)方式上傳網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)再傳到監(jiān)控主機(jī)，實施鋼絲繩在線監(jiān)控，同時由自主研發(fā)的監(jiān)控程序?qū)D(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時地、連續(xù)地、動態(tài)地顯示與觀察數(shù)據(jù)信號及其變化，并對數(shù)據(jù)實時處理分析，對缺陷超出限值及時發(fā)出預(yù)警信號。

監(jiān)控系統(tǒng)增加了可選擇的現(xiàn)場視頻監(jiān)測。在永磁監(jiān)測現(xiàn)場增加紅外線攝像探頭，可及時將監(jiān)測現(xiàn)場各種信息，并將現(xiàn)場信息以視頻圖像的形式傳送機(jī)房監(jiān)控主機(jī)，并由專用的軟件顯示，并可以存儲起來，可靠地隨時掌握現(xiàn)場的信息，更好了保證監(jiān)測的效果。

3.2在線鋼絲繩檢測儀技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2009版《煤礦安全規(guī)程》

MT/T 970－2005《鋼絲繩（纜）在線無損定檢測方和判定規(guī)則》

GB/T 26832-2011《無損檢測儀器 鋼絲繩電磁檢測儀技術(shù)條件》

GB/T 21837-2008《鐵磁性鋼絲繩電磁檢測方法》

Q/PQA 03-2009 《GNDT鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)》

4、在線鋼絲繩檢測儀系統(tǒng)總體架構(gòu)

4.1 在線鋼絲繩檢測儀硬件布局

本系統(tǒng)設(shè)計四個永磁傳感部件,一個視頻探頭。將分別對提升機(jī)的四根鋼絲繩進(jìn)行實時監(jiān)測。根據(jù)礦上的現(xiàn)場情況與鋼絲繩基本資料，鋼絲繩在線實時監(jiān)控系統(tǒng)（四繩豎井式）GNDT－RTC型一套，其系統(tǒng)所有配置如下：

井架上硬件配置：傳感部件、支架、視頻

信號控制箱配置：信號轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)交換、電源控制

監(jiān)控主機(jī)配置：多媒體計算機(jī)

附件：軟件、線纜等

4.1.1在線鋼絲繩檢測儀永磁監(jiān)測

對于單繩纏繞式豎井提升機(jī)，傳感部件有兩個部位可選擇性安裝：（一）安裝絞車機(jī)房出繩口；（二）安裝在提升機(jī)的室外天輪下方。針對兩個不同地方安裝傳感部件是根據(jù)不同的現(xiàn)場狀態(tài)進(jìn)行有目的選擇：當(dāng)提升機(jī)的正常速度一直處于低速運(yùn)行時，同時鋼絲繩在機(jī)房出繩口處運(yùn)行時瞬間振幅不大的情況下，建議將傳感部件安裝在出繩口，安裝在此的優(yōu)點(diǎn)是對設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)方便，檢測的效果相對來說，不比天輪處好，該處運(yùn)行時均會產(chǎn)生瞬間振幅。對于豎井提升機(jī)，傳感部件優(yōu)選天輪處，安裝在此處有幾大優(yōu)勢：首先鋼絲繩重復(fù)經(jīng)過天輪，鋼絲繩的損傷大多是由于長期反復(fù)彎折，同時加載重力后擠壓，造成疲勞損傷的概率大，也就是說反復(fù)經(jīng)過天輪處的鋼絲繩損傷的可能性就大，因此要監(jiān)測鋼絲繩的損傷，將傳感部件安裝此處位置應(yīng)比較合理；其二、在接進(jìn)天輪處是鋼絲繩與天輪接觸的切線出發(fā)點(diǎn)，此處鋼絲繩瞬間振幅*小，即便是緊急制動或突然斷電等突發(fā)情況，該處鋼絲繩的振動幅度也是*小處，鋼絲繩的振幅越小對監(jiān)測結(jié)果的效果就會越好；其三，此處鋼絲繩呈垂直狀態(tài)，傳感部件也呈垂直狀態(tài)，傳感部件安裝在伸縮式搖臂上，將隨鋼絲繩的周向擺動而做相應(yīng)該的運(yùn)動，此時傳感部件與鋼絲繩的接觸沒有重力負(fù)載，因此很大程度減少了傳感部件與鋼絲繩接觸件（定位滾輪）的磨損，同時減少了目前維護(hù)的任務(wù)。綜合上三點(diǎn)所述，并結(jié)合該礦豎井提升機(jī)的鋼絲繩的高速運(yùn)行狀況，且瞬間振幅過大等因素，故該礦兩臺提升機(jī)的鋼絲繩監(jiān)測設(shè)備的傳感部件安裝在天輪下方較為合理。

具體的實現(xiàn)方案：在絞車架的天輪下方一般均有檢修等工作平臺或支架,在處的每根鋼絲繩安裝一組永磁傳感器，借助此處將傳感部件的底座可調(diào)支架固定在平臺上，在滑動支架上安裝一組可伸縮式搖臂，再將傳感部件固定在搖臂上，這樣可有效地控制傳感部件將隨著鋼絲繩的周向擺動而動。同時調(diào)節(jié)傳感部件上的六只定滾輪，可將鋼絲繩有效地控制在其中與不與導(dǎo)套壁接觸，不會造成檢測器件的損壞，同時也不會對鋼絲繩和傳感器的導(dǎo)套產(chǎn)生磨擦而造成損傷。每根鋼絲繩上均安裝一組同樣的傳感部件。

傳感設(shè)計示意圖　　　　　　　　　　傳感部件實物圖

傳感部件采取8路同測設(shè)計，每路各有一組磁敏元件，周向環(huán)繞，可以達(dá)到*探測；磁敏元件的每路探測夾角為45度，同時傳感部件整體加載聚磁結(jié)構(gòu)，是鋼絲繩局部損傷所產(chǎn)生的漏磁場收集到聚磁結(jié)構(gòu)，并有效地傳遞到磁敏元件，磁敏元件的信號通過RTB10信號線送至信號控制箱，由自主研發(fā)的PQA-RTE16型模數(shù)模塊轉(zhuǎn)換后送到監(jiān)控主機(jī)，由專用監(jiān)控數(shù)據(jù)軟件進(jìn)行實時顯示，并予以分析、處理與存儲。

根據(jù)提升鋼絲繩的直徑為20mm，將傳感部件的檢測導(dǎo)套設(shè)計為30mm，同時在傳感部件的兩端各有三支定位輪，這樣可以有效地將傳感部件控制不與鋼絲繩接觸，同時周向的磁敏元件可以準(zhǔn)確地收集到鋼絲繩的磁場變化信號。

定位輪內(nèi)套加載634000型雙列滾針軸承（內(nèi)徑16mm,    外徑24mm，基本額定負(fù)荷8.8kN,極限轉(zhuǎn)速為19000r/min）定輪的外圈采取進(jìn)口聚胺脂直接硫化在襯套上，直徑為60mm，按此計算，理論定位輪的*大速度可達(dá)59.66m/s。而鋼絲繩是實際提長升速度只有2.2m/s。同時傳感部件為垂直安裝，承受負(fù)荷基本不計。

垂直安裝式減振支架　　　　　　　　　　　　　位移定位裝置

視頻監(jiān)控探頭直接安裝在井架平臺上，直對于傳感部件運(yùn)行部位，**觀察到傳感部件運(yùn)行情況為宜。視頻紅外探頭由電源控制箱供給電源，視頻信號直接由同軸電纜將信號傳給監(jiān)控主機(jī)的視頻解碼模塊，將解碼后的信號由DVR軟件顯示，可直接查看到現(xiàn)場的實時信息。一臺視頻探頭的流程示意圖如下

2）在線鋼絲繩檢測儀電氣控制部分（模數(shù)轉(zhuǎn)換）

電氣控制箱中包括模數(shù)轉(zhuǎn)換部分、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)交換部分和電路電源控制部分，外機(jī)箱采用防水、防潮的金屬外殼，一般情況下直接安裝于復(fù)合支架的背面或安裝在井架平臺處。此裝置主要是將各部件提供可用電源并對其控制，同時也是檢測信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，在此將傳感部件收集的磁場的模擬信號通過自主研發(fā)的PQA-RTE16型模塊，對信號進(jìn)行模數(shù)處理，并以以太網(wǎng)的方式提供給監(jiān)控主機(jī)；故將該模塊的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)為IP1；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，在此設(shè)備距機(jī)房的布線位移一般均大于80米以上，所以在此對傳輸端增添網(wǎng)絡(luò)中繼器，以確保信號傳輸良好，有效增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

信號控制箱實物圖　　　　　　　　　　監(jiān)控主機(jī)實物圖

3）在線鋼絲繩檢測儀監(jiān)控主機(jī)的安裝

此部份主要集成了各信號終端，包括有多套程序軟件（鋼絲繩在線監(jiān)測評估系統(tǒng)軟件、視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件、監(jiān)控信息實時上傳系統(tǒng)軟件）、視頻信號解碼模塊、網(wǎng)絡(luò)交換器、UPS后備電源；多媒體監(jiān)控主機(jī)采用紅外多點(diǎn)觸摸屏，同時配備聲光報警和高容后備電源，以防突然斷電造成的數(shù)據(jù)丟失，可直接屏幕操作，機(jī)器內(nèi)均配有備用鍵盤與鼠標(biāo)；可直接放置在控制機(jī)房內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到缺陷預(yù)警時，司控人員可觀察的地方。

4）在線鋼絲繩檢測儀各單元之間的連接

傳感部件與電氣控制箱采用信號屏蔽電纜，距離≤10米；使用礦用阻燃電纜將電纜與以太網(wǎng)信號傳輸電纜連接。

8．在線鋼絲繩檢測儀軟件的功能

由于系統(tǒng)采用了減振安裝支架，減小鋼絲繩振動，并將聚磁技術(shù)和平衡技術(shù)的傳感器安裝在鋼絲繩平穩(wěn)段處，即能收集**的檢測信號，將模擬信號輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器中將其輪換為數(shù)字信號，再由鋼絲繩在線實時監(jiān)控系統(tǒng)程序（監(jiān)控軟件圖）實時解壓處理分析，并按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程規(guī)定的限值對鋼絲繩缺陷的進(jìn)行預(yù)警顯示和定量、定位的數(shù)據(jù)結(jié)果，*終可生成下圖所示的表格中的檢測結(jié)果報告；計算機(jī)同時可能通過視頻監(jiān)控實時察看到監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀況。

                                                  實際案例

1、在線鋼絲繩檢測儀系統(tǒng)業(yè)績