鋼絲繩無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在提升系統(tǒng)的應(yīng)用與研究

1、鋼絲繩無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在提升系統(tǒng)的應(yīng)用與研究李建全 韓軼 李偉 王貴朝(平頂山天安煤業(yè)股份有限公司六礦。河南平頂山)【摘要】通過(guò)對(duì)TCKW鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)的分析，結(jié)合自身鋼絲繩檢測(cè)實(shí)踐，論述了TCKW鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，使用TCKW鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)后，一年累計(jì)節(jié)約檢修時(shí)間160小時(shí)，增加產(chǎn)量3萬(wàn)噸，增加產(chǎn)值1000萬(wàn)，同時(shí)，還節(jié)約了大量的用繩成本，主、副井，明、暗斜井、技改井共14根鋼絲繩，使用TCKW鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)后平均延長(zhǎng)壽命六個(gè)月。【關(guān)鍵詞】鋼絲繩無(wú)損檢測(cè)；提升運(yùn)輸系統(tǒng)；鋼絲繩檢測(cè)；鋼絲繩無(wú)損探傷1鋼絲繩機(jī)械損鋼絲繩機(jī)械損傷種類(lèi)是鋼絲繩的主要損傷之一，機(jī)械損傷包括：磨損、疲

2、勞、外傷等。(1) 磨損根據(jù)磨損機(jī)理又可分為以下幾種：鋼絲繩在使用過(guò)程中其外周與繩道，物體表面接觸而引起的磨損為外部磨損，鋼絲繩截面將減少，外周表面鋼絲將磨平，鋼絲繩破斷載荷隨之降低。由于振動(dòng)、碰撞造成的鋼絲繩表面撞損，為變形磨損，這是一種局部磨損現(xiàn)象。如卷筒表面的鋼絲繩受到其它物體的撞擊，鋼絲繩相互打纏、打結(jié)，或者由于咬繩，都會(huì)使鋼絲繩產(chǎn)生變形磨損。這種變形磨損因局部擠壓而變形，其鋼絲橫斷面在擠壓處向兩旁伸展成翅形。從外表看，鋼絲寬度擴(kuò)展，雖然鋼絲繩截面積減小不多，但局部擠壓處的鋼絲表面材質(zhì)硬化了，極易斷絲。時(shí)間一久，變形突出部位往往磨損嚴(yán)重，外層鋼絲也極易斷絲。再者，內(nèi)部磨損的因素也不可忽

3、視：鋼絲繩經(jīng)過(guò)卷筒或滑輪時(shí)所承受的全部負(fù)荷壓在鋼絲繩的一側(cè)，各根細(xì)鋼絲的曲率半徑不可能完全相同。同時(shí)，由于鋼絲繩的彎曲，鋼絲繩內(nèi)部各根細(xì)鋼絲就會(huì)相互產(chǎn)生作用力并且產(chǎn)生滑移，這時(shí)股與股之間接觸應(yīng)力增大，使相鄰股間的鋼絲產(chǎn)生局部壓痕深凹當(dāng)反復(fù)循環(huán)拉伸彎曲時(shí)，在深凹處則產(chǎn)生應(yīng)力集中而被折斷。(2) 疲勞鋼絲繩在使用過(guò)程中主要承受彎曲、拉抻、扭曲、振動(dòng)疲勞，以及過(guò)載引起的彈性形變等損傷。鋼絲繩重復(fù)通過(guò)滑輪或卷筒中繞上繞下，無(wú)數(shù)次的彎曲，容易使鋼絲產(chǎn)生疲勞，韌性下降，最終導(dǎo)致斷絲。而疲勞斷絲出現(xiàn)在股的彎曲程度最厲害的一側(cè)外層鋼絲上。通常情況下，疲勞斷絲的出現(xiàn)意味著鋼絲繩已經(jīng)接近使用后期。試驗(yàn)表明，鋼絲繩

4、的彎曲疲勞壽命與Dd比值(即卷簡(jiǎn)直徑D與鋼絲繩直徑d的比值)、安全系數(shù)和鋼絲繩結(jié)構(gòu)均有密切的關(guān)系。鋼絲繩在起動(dòng)和制動(dòng)的始末，變化的拉伸應(yīng)力以及經(jīng)常受到扭曲和振動(dòng)也是產(chǎn)生疲勞的原因。過(guò)載：鋼絲繩在工作時(shí)除了要承受負(fù)載、自重等靜載荷外，還要受到因加速度和沖擊引起的動(dòng)載荷，當(dāng)鋼絲繩隨著載荷的增加會(huì)有微量的伸長(zhǎng)，當(dāng)載荷超過(guò)強(qiáng)度極限時(shí)，鋼絲繩就可能斷裂。過(guò)載的鋼絲繩即使不發(fā)生斷裂事故，安全系數(shù)也會(huì)大幅度下降，隨之而來(lái)大大地縮短使用壽命。2在用鋼絲繩使用中的五大難題(1)不安全：鋼絲繩使用過(guò)程中，始終潛伏著因強(qiáng)度損耗而發(fā)生斷繩事故的危害，根據(jù)美國(guó)權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)全球8000家鋼絲繩用戶(hù)的調(diào)查，有12的在用鋼絲繩

5、處于“危險(xiǎn)或極度危險(xiǎn)”狀態(tài)。(2)不經(jīng)濟(jì)：定期更換鋼絲繩造成極大的浪費(fèi)，美國(guó)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明70以上被強(qiáng)制更換的鋼絲繩“很少或基本上沒(méi)有強(qiáng)度損耗”。(3)低效率：傳統(tǒng)的人工目視、手摸檢查、卡尺量的落后的人工檢測(cè)方法，耗時(shí)、耗工、效率低下。(4)不可靠：人工檢測(cè)不可靠，許多重大事故隱患難以發(fā)現(xiàn)。(5)危害大：重大斷繩事故必然導(dǎo)致重大危害后果。3影響鋼絲繩壽命的因素(1) 提升鋼絲繩在滾筒和天輪上因彎曲而產(chǎn)生的應(yīng)力，對(duì)鋼絲繩壽命影響很大。(2) 鋼絲繩的橫斷面金屬密度也是影響鋼絲繩使用壽命的一個(gè)重要因素。因?yàn)橥瑯又睆降匿摻z繩，其金屬密度越大，破斷拉力也越大。(3) 鋼絲繩在提升裝置的主導(dǎo)輪或滾筒，以

6、及導(dǎo)向輪或天輪的繩槽中的支撐面積大小，對(duì)鋼絲繩在承受載荷時(shí)的拉力分配的均勻程度和鋼絲繩的耐磨損性能都會(huì)有直接影響，因而也會(huì)影響鋼絲繩使用壽命。(4) 還有一些會(huì)影響鋼絲繩使用壽命的因素，例如：井筒中淋水的大小和水質(zhì)、提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的經(jīng)常性安全制動(dòng)等，都會(huì)對(duì)壽命產(chǎn)生影響。4傳統(tǒng)檢測(cè)儀器和TCKW鋼絲繩檢測(cè)系統(tǒng)的比較(1) 傳統(tǒng)檢測(cè)儀器只能對(duì)鋼絲繩外部嚴(yán)重?cái)嘟z、銹蝕定性檢測(cè)，尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩內(nèi)部及外部損傷的定量檢測(cè)，無(wú)法檢測(cè)疲勞損傷。(2) TCKW鋼絲繩檢測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確定性，定量判斷鋼絲繩內(nèi)部及外部各種類(lèi)型的損傷程度，并能夠監(jiān)測(cè)疲勞損傷。(3) 鋼絲繩無(wú)損探傷儀是關(guān)于鋼絲繩安全承載能力的校核原則為檢

7、測(cè)和判定依據(jù)能夠通過(guò)對(duì)在用鋼絲繩內(nèi)務(wù)部斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等各種損傷導(dǎo)致的實(shí)際承載金屬有效截面積損失率的定量檢測(cè)，正確評(píng)估被測(cè)鋼絲繩的剩余承載能力和使用壽命，為用戶(hù)提供符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求的安全使用與合理更新的科學(xué)依據(jù)，是有效預(yù)防斷繩事故，合理降低使用繩成本和科學(xué)提高運(yùn)行效率的高科技保障。5鋼絲繩無(wú)損探傷儀的八大技術(shù)優(yōu)點(diǎn)(1) 采用弱磁技術(shù)對(duì)鋼絲繩進(jìn)行檢測(cè)，確保原始損傷信號(hào)真實(shí)、穩(wěn)定、可靠，從根本上解決了傳統(tǒng)探傷儀的技術(shù)難題(2) 大多數(shù)鋼絲繩檢測(cè)儀對(duì)鋼絲繩的運(yùn)行速度是有限制的，一般在0-8ms。而這項(xiàng)弱磁檢測(cè)技術(shù)不受鋼絲繩運(yùn)行速度的影響，為實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)檢測(cè)創(chuàng)造了條件。(3) 自動(dòng)排除噪聲

8、干擾、強(qiáng)大的信號(hào)提取能力，特有的原始信息保真技術(shù)、精確檢測(cè)的可靠保障。(4) 智能化數(shù)字定量標(biāo)定和基準(zhǔn)調(diào)零技術(shù)，能夠自動(dòng)排除各種空間干擾磁場(chǎng)的影響，實(shí)現(xiàn)TCKW工作基準(zhǔn)、靈敏度、精度等狀態(tài)的自動(dòng)控制。(5) 保證了鋼絲繩的使用安全，還帶來(lái)了巨大的收益，以前人工檢測(cè)鋼絲繩每天1個(gè)小時(shí)，如果使用TCKW后每天10分鐘，一年累計(jì)節(jié)約檢修時(shí)間160小時(shí)，增加產(chǎn)量3萬(wàn)噸，增加產(chǎn)值1000萬(wàn)，同時(shí)，還節(jié)約了大量的用繩成本，我礦的主、副井、明、暗斜、技改(共14根)使用TCKW后平均延長(zhǎng)鋼絲繩壽命六個(gè)月。(6) 超大的檢測(cè)間隙，確保鋼絲繩的高速通過(guò)時(shí)不受斷絲、油污、局部變形的阻繞，確保人機(jī)安全。(7) TC

9、KW的檢測(cè)速度高，而損傷定位系統(tǒng)卻能夠精確判定鋼絲繩損傷的準(zhǔn)確位置，誤差小于10mm。(8) 能確保設(shè)備安全、可靠地運(yùn)行，提高設(shè)備的使用率，發(fā)揮設(shè)備的最大效能。目前，煤炭企業(yè)在鋼絲繩的采購(gòu)、存儲(chǔ)、安裝、維護(hù)、檢查及更換的許多方面都存在著不科學(xué)、不規(guī)范的現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼絲繩使用過(guò)程中突出、事故危害大，浪費(fèi)驚人等嚴(yán)重問(wèn)題。然而，鋼絲繩使用單位在鋼絲繩使用和管理上還延續(xù)著以礦井設(shè)計(jì)選型為主，按照慣例，除少數(shù)鋼絲繩由于斷絲、磨損等性能指標(biāo)超出規(guī)程規(guī)定，必須更換外，大部分還是采用定期更換鋼絲繩的方法，這樣定期更換鋼絲繩造成極大的浪費(fèi)，效率低下。尚不能根據(jù)礦井的生產(chǎn)情況和使用環(huán)境科學(xué)合理的，選用和使用鋼絲繩。

10、更可怕的是，傳統(tǒng)的人工目視、手摸檢查、卡尺量的落后的人工檢測(cè)方法，耗時(shí)、耗工、效率低下。這種方法由于檢測(cè)手段的落后，無(wú)法掌握在用鋼絲繩實(shí)際的損傷情況、疲勞程度，這就不可避免的存在著潛在的安全隱患和犧牲可用資源來(lái)?yè)Q取安全。如何能做到根據(jù)礦井的生產(chǎn)情況、使用環(huán)境，科學(xué)的選用鋼絲繩的型號(hào)、等級(jí)和防腐形式，做到既經(jīng)濟(jì)又安全呢?采用弱磁檢測(cè)方法的TCKW鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)，新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩各種損傷的定量檢測(cè)，解決了鋼絲繩量化檢測(cè)的難題。眾所周知，鋼絲繩的內(nèi)外部磨損使承受載荷的鋼絲截面積減小，鋼絲繩的破斷載荷也相應(yīng)降低，通過(guò)對(duì)大量新舊鋼絲繩物理破斷力試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，得到鋼絲繩直徑減小率與破斷載荷降低率的關(guān)系，建立科學(xué)的管理系統(tǒng)，確保鋼絲繩使用安全。6 結(jié)語(yǔ)2013.07 31弱磁檢測(cè)方法的TCKW鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，不僅能消除鋼絲繩使用過(guò)程中的安全隱患，降低檢測(cè)能耗，節(jié)約用繩成本，而且能夠極大