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煤礦用鋼絲繩缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

發(fā)布時(shí)間：2021-08-27 16:15　文章來(lái)源：未知　文章作者：admin　點(diǎn)擊數(shù)：

煤炭生產(chǎn)過(guò)程中需要應(yīng)用大量的鋼絲繩，因?yàn)殇摻z繩長(zhǎng)期使用以及承受沖擊荷載和交變，導(dǎo)致其使用過(guò)程中出現(xiàn)磨損、斷絲、疲勞甚至斷繩的情況，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)以及工作人員生命安


煤炭生產(chǎn)過(guò)程中需要應(yīng)用大量的鋼絲繩，因?yàn)殇摻z繩長(zhǎng)期使用以及承受沖擊荷載和交變，導(dǎo)致其使用過(guò)程中出現(xiàn)磨損、斷絲、疲勞甚至斷繩的情況，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)以及工作人員生命安全造成嚴(yán)重的威脅。而在實(shí)際工作過(guò)程中，盲目更換鋼絲繩會(huì)導(dǎo)致企業(yè)浪費(fèi)大量資金，因此，需要通過(guò)鋼絲繩缺陷檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)鋼絲繩使用狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，避免鋼絲繩出現(xiàn)突然斷裂的情況，以保證煤礦安全、高效生產(chǎn)。在對(duì)煤礦用鋼絲繩進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過(guò)人工觀(guān)察的方式不僅需要投入大量的人力，還無(wú)法檢測(cè)鋼絲繩內(nèi)部的情況，因此需要使用專(zhuān)業(yè)設(shè)備檢測(cè)鋼絲繩的使用狀態(tài)，以確保鋼絲繩使用的可靠性和安全性。本文以煤礦用鋼絲繩缺陷檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為核心展開(kāi)論述。

1影響礦用鋼絲繩使用壽命的因素
1.1生產(chǎn)工藝
鋼絲繩是將多種鋼絲捻制加工而成，鋼絲的質(zhì)量以及捻制工藝對(duì)鋼絲繩的質(zhì)量有直接影響。一般情況下，鋼絲是通過(guò)熱軋優(yōu)質(zhì)鋼錠而成，如果鋼絲的質(zhì)量和捻制工藝得不到保證，鋼絲繩的使用年限必將大幅縮短。因此，在生產(chǎn)鋼絲繩時(shí)，要確保鋼絲以及捻制工藝的質(zhì)量。煤礦企業(yè)購(gòu)進(jìn)新鋼絲繩時(shí)，先要對(duì)其性能進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)其外觀(guān)質(zhì)量以及捻制質(zhì)量進(jìn)行檢查，如果鋼絲繩出現(xiàn)跳絲、騎馬、股松散、麻心外露、扭結(jié)等質(zhì)量問(wèn)題，企業(yè)需要求供貨商更換鋼絲繩。這些質(zhì)量問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩在實(shí)際使用過(guò)程中出現(xiàn)磨損劇烈、斷絲等問(wèn)題，降低鋼絲繩使用性能，甚至引發(fā)重大事故。
1.2使用情況
在煤礦生產(chǎn)中，各種因素導(dǎo)致的鋼絲繩損傷也會(huì)縮短其使用年限。機(jī)械損傷是導(dǎo)致鋼絲繩出現(xiàn)損傷的主要因素之一，包括磨損、斷絲、銹蝕、過(guò)載等。首先磨損分為內(nèi)部磨損和外部磨損，圖1所示為外部磨損。在使用鋼絲繩時(shí)，其外圍和繩道底板物體接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生外部磨損，因此需要定期倒頭使用，避免單邊磨損，使鋼絲繩全周磨損，延長(zhǎng)其使用壽命。長(zhǎng)期的磨損會(huì)導(dǎo)致繩徑逐漸變細(xì)，鋼絲繩實(shí)際荷載抓緊下降。
內(nèi)部磨損是指鋼絲繩通過(guò)滑輪或者卷筒時(shí)，由于重力作用，荷載力集中于鋼絲繩一側(cè)。因?yàn)殇摻z繩發(fā)生彎曲，其內(nèi)部股與股、絲與絲之間的相互作用力增加，內(nèi)部出現(xiàn)磨損，長(zhǎng)時(shí)間的作用力集中，會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩內(nèi)部出現(xiàn)斷絲情況。
磨損情況會(huì)明顯縮短鋼絲繩的使用壽命，在對(duì)鋼絲繩的單絲檢測(cè)時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)斜井提升鋼絲繩磨損情況最為嚴(yán)重四。
斷絲情況分為使用斷絲和制造斷絲，所以，在對(duì)鋼絲繩進(jìn)行懸掛使用前首先需要對(duì)單絲性能進(jìn)行檢測(cè)。在實(shí)際使用過(guò)程中，鋼絲繩會(huì)進(jìn)行反復(fù)彎曲動(dòng)作，隨著時(shí)間的推移，其會(huì)逐漸產(chǎn)生疲勞，韌性逐漸下降，最終出現(xiàn)斷絲的情況。
鋼絲繩使用過(guò)程中造成的斷絲、斷繩事故與提升工作存在一定的聯(lián)系，因?yàn)殚L(zhǎng)期的彎曲使用，彎曲最為嚴(yán)重的鋼絲疲勞情況最為嚴(yán)重，負(fù)載越大，彎曲角度越小，所產(chǎn)生的疲勞強(qiáng)度越嚴(yán)重，斷絲情況也越容易出現(xiàn)。
另外，除了疲勞斷絲外，還存在拉斷絲、銹蝕斷絲和磨損斷絲的情況。不同的斷絲情況所形成的斷口也存在一定的差異。磨損所造成的斷絲斷口的兩側(cè)表現(xiàn)為斜茬狀，斷口扁平，拉斷情況導(dǎo)致的斷絲斷頭向內(nèi)收縮，斷口較為平滑。通過(guò)對(duì)鋼絲繩斷口進(jìn)行觀(guān)察分析發(fā)現(xiàn)，疲勞斷絲多發(fā)生于豎井提升鋼絲繩。過(guò)載導(dǎo)致鋼絲繩損傷是因?yàn)殡S著使用時(shí)間的推移以及負(fù)重的增加會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩發(fā)生輕微的拉伸，當(dāng)荷載超過(guò)彈性極限時(shí)，鋼絲繩便會(huì)斷裂。在鋼絲繩的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其不僅需要承受自重和提升物的質(zhì)量，還需要承受加速度、彎曲、摩擦力等荷載。因此，使用鋼絲繩時(shí)，靜載荷要控制在斷裂載荷的10%~20%。
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A.鋼監(jiān)晃房報(bào)；C鋼監(jiān)挑顏絲。
a）鋼絲綴缺陷
B.鋼然疑意額。
b）鍋絲繞嚴(yán)求額傷
圖1鋼絲繩磨損情況圖
通過(guò)以上分析可以得出，對(duì)于煤礦用鋼絲繩缺陷檢測(cè)，主要是對(duì)鋼絲繩實(shí)際使用時(shí)容易出現(xiàn)的性能問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)，從而確保鋼絲繩的使用安全。但是在實(shí)際使用前也需要對(duì)鋼絲繩的質(zhì)量以及性能進(jìn)行檢測(cè).
確保其使用安全。

2煤礦用鋼絲繩缺陷檢測(cè)的意義
在煤礦開(kāi)采過(guò)程中需要應(yīng)用大量的鋼絲繩來(lái)提升設(shè)備、煤礦產(chǎn)品等，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中鋼絲繩安全性能逐漸下降，雖然通過(guò)人工觀(guān)察的方式能夠看出鋼絲繩表面磨損跳絲、騎馬、股松散、麻心外露、扭結(jié)的情況，但是無(wú)法觀(guān)察其內(nèi)部情況，而且盲目更換鋼絲繩會(huì)導(dǎo)致不必要的資金浪費(fèi)。同時(shí)，在使用過(guò)程中很可能因?yàn)殇摻z繩磨損、斷絲等情況嚴(yán)重而出現(xiàn)斷繩情況.不僅會(huì)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備造成損壞，還會(huì)對(duì)生產(chǎn)人員的生命安全構(gòu)成威脅，影響企業(yè)形象，對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升以及長(zhǎng)久、健康發(fā)展造成嚴(yán)重的影響。而通過(guò)鋼絲繩缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠全面、準(zhǔn)確地分析鋼絲繩存在的問(wèn)題，對(duì)其使用性能進(jìn)行檢測(cè)，確保鋼絲繩使用時(shí)的安全性；通過(guò)科學(xué)的檢測(cè)，更換存在質(zhì)量問(wèn)題的鋼絲繩，避免斷繩情況發(fā)生，并根據(jù)鋼絲繩從購(gòu)進(jìn)到磨損報(bào)廢期限進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，按照實(shí)際情況對(duì)提升鋼絲繩設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，在確保安全的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)鋼絲繩的使用年限，減少資金成本的投入問(wèn)。

3煤礦用鋼絲繩缺陷檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1鋼絲繩缺陷檢測(cè)系統(tǒng)功能要求分析鋼絲繩缺陷檢測(cè)系統(tǒng)是安裝于礦井用鋼絲繩上的檢測(cè)裝置，它是應(yīng)用然爾傳感環(huán)形空間列陣裝置對(duì)鋼絲繩缺陷情況進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，不需要接觸鋼絲繩即可對(duì)其結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行精密檢測(cè)。為了能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)鋼絲繩的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，檢測(cè)系統(tǒng)要具備良好的模數(shù)轉(zhuǎn)換性能以及信號(hào)采集功能。在采集鋼絲繩信息生成信號(hào)后，檢測(cè)系統(tǒng)要準(zhǔn)確、及時(shí)地對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理分析，如果檢測(cè)出鋼絲繩結(jié)構(gòu)或者性能出現(xiàn)異常，要及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警器報(bào)警。檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)速率要滿(mǎn)足煤礦生產(chǎn)的實(shí)際要求。
霍爾傳感環(huán)形空間列陣裝置是將多個(gè)霍爾傳感器進(jìn)行組裝，傳感器能夠?qū)⒋判盘?hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，傳感器的分辨率以及測(cè)量誤差是0.1V與0.001V.適用濕度需要低于90%，溫度在-80~40℃，信號(hào)的傳遞是通過(guò)二進(jìn)制方式。因?yàn)榈V井的環(huán)境較為惡劣，空氣介質(zhì)具有一定的腐蝕性，礦井內(nèi)可能含有可燃性氣體，會(huì)對(duì)測(cè)量裝置造成一定的影響，所以，在開(kāi)展檢測(cè)工作的過(guò)程中需要做好防水、防潮、防腐工作，并確保設(shè)備完好性，定期清理檢測(cè)設(shè)備的探測(cè)部位，確保其清潔、干凈，并定期對(duì)探測(cè)器以及系統(tǒng)進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)。礦井作業(yè)所需要應(yīng)用的設(shè)備種類(lèi)比較多，空間受限為實(shí)現(xiàn)安裝維護(hù)方便，需要保證傳感裝置的緊湊性，并在此基礎(chǔ)上確保讀數(shù)的精準(zhǔn)性。除此之外，考慮到經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，對(duì)于檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要確保其具備低成本、高性能的特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)設(shè)備的廣泛推廣使用"。
3.2檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
檢測(cè)系統(tǒng)中包括數(shù)據(jù)采集模塊、信息轉(zhuǎn)換傳輸模塊以及終端控制。其中，數(shù)據(jù)采集模塊是對(duì)傳感器所收集電信號(hào)加以檢測(cè)，之后由信息轉(zhuǎn)換傳輸模塊對(duì)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最后將轉(zhuǎn)換的信息傳輸至終端顯示。通過(guò)該系統(tǒng)能夠?qū)摻z繩的性能以及狀態(tài)加以準(zhǔn)確測(cè)量，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的安全使用。煤礦用鋼絲繩缺陷檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖2所示。
在檢測(cè)系統(tǒng)中，各個(gè)硬件都發(fā)揮著不同的作用數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)全面收集鋼絲繩的缺陷信息，之后將信號(hào)傳輸至轉(zhuǎn)換裝置。霍爾傳感環(huán)形空間列陣裝置所輸出的信號(hào)，經(jīng)過(guò)電壓/電流轉(zhuǎn)換、預(yù)處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換后，再由單片機(jī)進(jìn)行一系列處理，最終將鋼絲繩缺陷顯示于終端設(shè)備上，并按照預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)對(duì)異常數(shù)據(jù)發(fā)出警報(bào)。采集數(shù)據(jù)以及警報(bào)顯示是顯示模塊對(duì)監(jiān)視數(shù)據(jù)信號(hào)加以顯示，如果現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)超過(guò)警告范圍，警報(bào)面板將會(huì)立即顯示報(bào)警信息。

4結(jié)語(yǔ)
鋼絲繩是煤礦提升設(shè)備中重要的組成部分，其使用質(zhì)量對(duì)煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)發(fā)揮著重要作用，因此，需要加強(qiáng)對(duì)鋼絲繩的缺陷檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的安全使用，避免鋼絲繩斷裂的情況發(fā)生。對(duì)于檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要根據(jù)煤礦生產(chǎn)要求對(duì)其功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼絲繩的狀態(tài)，存在異常時(shí)及時(shí)報(bào)警，及時(shí)更換有問(wèn)題的鋼絲繩。