钢丝绳芯皮带在线检测实时监控技术研究与应用

钢丝绳芯皮带在线检测实时监控技术研究与应用

韩志民

韩志民

（平煤股份十二矿河南平顶山467000）

中图分类号：TD82文献标识码：A文章编号：41-1413（2011）09-0000-01

一、项目研究的背景

就平煤集团公司来讲，各矿目前大量使用钢丝绳芯皮带机，担负着井下原煤运输的主要任务。为了保证钢丝绳芯胶带机安全运行，需要研制可靠检测胶带内绳芯在运行过程中变化情况的技术与装置。

二、项目研究的意义

1.可将日常检查人员从繁琐的劳动中解放出来；2.能够准确定位胶带的断带程度和位置，及时给出更换胶带的报警信号；3.有利于促进煤矿设备的自动化监测监控水平；4.从根本上保证胶带机的安全运行；5.可实现此技术和装置的产业化，产生可观的经济效益。

三、平煤集团钢绳丝绳芯胶带检测的技术现状

平煤集团大多数矿井对胶带接头抽动检查时都是采用目测方法，凭经验判断其是否抽动或是采用手提X光机，利用检修时间逐个接头检查。这些都不能实现钢绳芯胶带接头抽动形状和长度进行在线监测和预报。

四、项目的主要研究内容

1.弱磁检测技术在钢丝绳芯胶带的应用研究；2.传感器接收胶带钢丝绳信号的性能实验研究；3.系统控制程序的研究与设计；4.接头抽动值的检验和断绳位置的精确定位研究；5.整个装置的工业性试验研究。

五、关键技术

其关键技术是磁检测技术，探测器技术、微电子集成技术、计算机智能技术及网络通讯技术、软件技术、信息管理技术以及这些技术的整合。

六、研究方案

发射传感器首先向钢绳芯发射相同的信号，这些信号在不同的位置有不同的反映，接收传感器把这些不同的信号接收进来，然后转化成电信号送到计算机进行处理。将处理后的数据与初始数据进行比较，若有差别说明接头处绳芯有抽动或接头之间有断绳。（图3系统框图）

项目调研与资料收集

计算机智能技术

规程及规定

传感器技术

钢丝绳监测与诊断技术

钢丝绳探伤检测方法

调查资料收集整理

研究方案制订

弱磁检测技术在钢绳芯胶带的应用研究

胶带钢丝绳铁磁性物质的空间磁场矢量合成理论研究

传感器接收胶带钢丝绳信号的性能实验研究

接头抽动值的检验和断绳位置的精确定位研究

设备配套

工业试验

系统控制程序研究

数据采集试验

传感器接收钢丝绳信号性能实验

鉴定验收

七、强磁检测和弱磁检测的选择

1.传感器技术性能不同。强磁检测所用的传感器捕捉钢丝绳损伤信号的灵敏度只有20μv/T，弱磁检测灵敏度为5ν/0.1mT，由于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保障。

2.检验方法不同。由于强磁激励具有不确定性，所以提取的损伤信号必然存在严重失真情况。利用弱磁技术形成的检测系统，不受钢丝绳剩磁场本身的影响，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的影响，保证了提取原始损伤信号的真实性和可靠性。

3.处理模式不同。强磁检测获取的信息真伪难辨，弱磁检测则能真实地获取损伤信息，并通过计算机处理软件对数据进行分析处理。

4.强磁检测技术曾经得到很广泛的应用，但其一百年来没有明显的技术突破。弱磁检测技术二十世纪初，才有了突破性的发展，但其技术与装备尚处在完善阶段。

5.强磁检测所用传感器结构复杂，灵敏度低，而弱磁检测所用传感器结构简单，灵敏度提高。

经过综合比较，虽然弱磁检测存在一些不足，但是弱磁检测所用的传感器灵敏度高，可以直接高质量的提取钢丝绳的原始损伤信号，满足项目研究的技术指标要求。

八、传感器接收胶带钢丝绳信号的性能实验研究

利用磁化传感器对钢绳芯进行均匀磁化,使钢绳芯具有均匀的微弱磁性，信号探测传感器胶带具有磁性钢绳芯信号进行采集，研究分析号探测器采集信号的稳定性和可靠性，考核其灵敏度是否符合要求。

九、系统控制程序的研究与设计

1.系统的软件分三部分：第一部分为数据采集部分,主要完成传感器自检、数据采集和数据远距离传输；第二部分为图形显示部分,主要完成数据接收、数据图形显示和数据转换；第三部分为数据处理部分，主要完成数据处理、分析、报警及打印。

2.软件编程思想：(1)胶带机接头处各组信号大小采集处理；(2)胶带机断头处各组信号大小采集处理；(3)接头及断头处距初始位置距离及接头号断头号处理；(4)实时测试信息的屏显及异常情况报警；(5)测试数据文件的建立及日报表、月报表文件建立；(6)测试结果浏览、打印等。

3.接头抽动值的检验、断绳位置的精确定位研究。在某一接头处安装初始位置传感器，当该传感器经过测点时，接收传感器将把它的信号输送到计算机，计算机把这一个接头定义为第1号接头，紧接着的是第2号，第n号接头。这样可根据监测的结果判断出几号接头抽动，由此确定出钢绳芯抽动的位置。

4.整个装置的工业性试验研究。经过调研，项目的工业性试验拟定在平煤股份十二矿斜井高强皮带进行。其运输能力350t/h，敷设长度1246m，带速2.5m/s，安装倾角17度，上皮带运煤，电动机功率220kw，青岛生产胶带，宽度1000mm，厚度27mm，抗拉强度2500kg/cm2，钢丝绳64根，直径7.5mm，现有接头17个，采用三级全搭接，接头长度2.4m。

十、主要的技术性能指标

1.胶带运行速度：0～3.5m/s；2.胶带宽度：800～2000mm；3.计算机工作环境温度：0℃～50℃，探头箱工作温度：-30℃～50℃；4.工作环境湿度：40℃时95%RH；5.整个系统电源电压：交流220V，频率50HZ，最大功率250W；6.接头和断头判断准确率：100%，纵向距离误差±1m，横向距离误差50mm；7.单根纲丝绳测量灵敏度：0.04V/1mm；8.单传感器测量宽度：60mm。

十一、实现的主要功能

1.完成对井下钢绳芯胶带接头和断绳的在线检测；2.完成接头抽动值的监测；3.完成对断绳位置的精确定位；4.实现计算机实时显示接头和断头的状态；5.实现接头和断绳的数据打印；6.实现接头抽动超限报警及断绳报警。

十二、主要考核指标

1.提交符合技术指标的钢绳芯胶带在线检测装置一套（含系统软件）；2.钢绳芯胶带在线检测装置在平煤股份十二矿应用；3.提交项目研究报告。

十三、项目实施措施

1.成立由职业学院、机电处、生产单位组成的课题组，实行定人员、定时间、定任务，确保按期完成项目的研究内容；2.各协作单位确保参与的研究人员有充足的时间投入项目的研究；3.除公司科研补助费之外，项目研究所需配套的设备、材料购置费和施工费，自筹解决，有保证。

十四、项目研究具备的条件

1.项目研究人员既有经验丰富、业务熟练的现场工程测试技术人员，又有理论丰富、多年软件系统研制经历的高校教授、副教授、讲师；2.学院的传感器实验室和软件测试实验室，完全具备项目所需的实验条件；3.项目所需的工业性试验，安排在平煤股份十二矿进行，有保证。

十五、项目的经济效益

1.采用在线检测代替人工目测刻痕检查或X光机对胶带接头进行静止条件下的观察，扣除成本2000万元，净增1150万元；2.检测装置形成的定型产品，每台45万元，利润15万元，年销售50台套，年产生经济效益750万元。

十六、项目的社会效益

促进了煤矿设备的自动化监测监控水平，减少了人工劳动强度，从根本上保证胶带机的安全运行，对创造良好的矿井生产环境和秩序，具有重要的意义。

十七、项目的推广应用前景

平煤集团目前使用钢丝绳芯胶带机近100台套，均没有装设性能优良的在线检测实时监控装置，整个煤炭系统急需大量性能稳定可靠的钢绳芯胶带机在线检测实时监控装置。

除煤炭系统之外，钢丝绳芯胶带输送机广泛应用于各个行业，因此开发钢绳芯胶带在线检测实时监控技术与装置有着广泛的推广应用前景。