钢丝绳探伤系统方案说明四绳落地OK.docx
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钢丝绳探伤系统方案说明四绳落地OK
钢丝绳探伤(工程)系统方案说明
(四绳落地摩擦式)
一、目前现状与监测要求
XX矿副井四绳落地绞车,提升钢丝绳直径28mm,绳间距300mm,最大提升速度5m/秒。
提升钢丝绳是生产安全环节中重要一项,为了保证安全,煤矿安全规程以很大的篇幅对钢丝绳的使用进行严格的规范。
各种股捻钢丝绳在1个捻距内断丝断面积与钢丝总断面积之比或直径量减小量达到煤矿安全规程第404条、405条、406条规定,提升钢丝绳必须每天检查1次,使用满2年必须更换。
现场工况为落地四绳摩擦式提升机,日常影响钢丝绳安全运行的损伤隐患主要有:
磨损——钢丝绳在使用过程中,其外周与绳槽、底板、挡绳器等物体表面接触而引起的磨损为外部磨损,钢丝绳载荷面积将减小,外周表面钢丝将磨平,钢丝绳破断载荷及安全系数随之降低。
锈蚀——钢丝绳由于受淋水,潮湿和腐蚀性气体、杂散电流等作用会出现应力集中,产生疲劳,金属变脆,钢丝绳抗弯扭强度和抗冲击性能降低,锈蚀是造成钢丝绳断裂的主要原因。
疲劳断丝——钢丝绳受交变载荷作用,往复经过滑轮或卷筒产生弯曲疲劳,韧性下降,最终导至断丝。
其他——外物撞击、扭结、跳出绳槽、超负荷等。
另外,每天眼看、手摸、卡尺量检查钢丝绳。
四根三百多米长的提升钢丝绳由人工检查,企图及时发现缺陷,真有点勉为其难,内部的断丝就更不可能发现。
副井现场与机房图
监测要求:
在副井每根钢丝绳上安装一个探伤传感器装置,同时将副井的监测信号送入绞车控制室,由控制室的计算机进行采样控制与实时观察,当钢丝绳往复运动时,系统自动进行采集信号,可定时对数据进行存储,并能对数据进行处理分析,生成检测报告,同时有报警提示。
TST钢丝绳探伤(工程)系统专业为提升钢丝绳在线探伤而设计,可适应不同提升形式灵活调整安装,属全能型探伤工程自动化装置。
首创“三维磁感应桥”与“自平衡同步励磁”等专利技术集成,采用全天候无人值守自动探伤监管模式,利于全面及时了解运行中钢丝绳的使用状况,保障生产安全。
TST探伤技术可喻为:
平衡励磁变量补偿模式探伤技术。
TST探伤技术与现有的“钢丝绳无损检测技术”相比,具有明显的先进性和科学性。
TST探伤技术消除了“强磁检测”无法与生产同步的诟病;避免了“强磁检测”对钢丝绳及环境造成磁污染的危害;解决了“强磁检测”不能对损伤进行定量重复性可靠判别的本质难题。
TST探伤技术有效克服了“弱磁、剩磁检测”易受环境干扰的缺点;排除了“弱磁、剩磁检测”系统稳定性差、故障率高的弊端;改变了现有“钢丝绳无损检测技术”在模式识别分析方面简陋与落后的现实;全面提升了钢丝绳无损探伤的实用技术水平。
二、监测方案的设计
1、工作原理:
首先,将TST钢丝绳探伤(工程)系统固定安装在钢丝绳需要监测的重点部位,在钢丝绳正常工作过程中,自动完成对钢丝绳的检测工作。
其过程为:
1.由TST磁化器组件完成对被测钢丝绳的磁场规划,使被测钢丝绳处于稳定的待测状态;2.高性能传感器检测组件完成对被测钢丝绳全程状态信息的提取,并输出原始检测信号。
智能数据采集处理分站接收到原始检测信息后,完成规定的数模和信息制式转换,实现对原始数据的初步处理和信息存储,并通过有线通讯传输方式,将运行中的钢丝绳损伤信号实时传输回系统主令控制主站。
系统主令控制主站是整个监测系统的神经中枢,由中央处理组件、计算机硬件和软件系统、现代网络通讯系统和显示终端等组成。
能够对收到的检测信息进行全面的综合分析,为用户提供每日的分析处理结果及钢丝绳的损伤变化趋势。
用户也可以随时检索查询被测钢丝绳当前或过去某个时间的损伤状态、损伤量值、伤点位置、损伤类型、损伤曲线、伤点发展趋势等,并通过终端显示或打印出检测报告。
检测报告显示的结果清晰明确,使用户对钢丝绳的安全状态一目了然。
2.技术参数
TST公司的TS系列产品,凭借“TST变量补偿传感器”这一优势技术平台,辅以“TST全息磁桥”和“TST平衡励磁”两项电磁探伤工艺专利技术,使得TST探伤技术性能达到或超过了国际先进水平。
主要性能指标:
电磁感应灵敏度:
U/H≥1.0V/mT
电磁感应信噪比:
S/N>85dB
探伤定量不确定度:
≤±1.2%
探伤实时相应时间:
≤0.5ms
信号有效提取距离:
0~30mm
信号实时传输距离:
0~10km
传感器耗散功率:
<50mW
传感器工作寿命:
>2.7×104h
系统额定工作电压:
AC220V±10%
系统功率:
<1kW
传感器额定工作电压:
DC5V±5%
传感器额定工作电流:
200mA
传感器输出信号:
DC0~5V调制信号
相对湿度:
≤95%RH(+25℃时)
大气压力范围:
80kPa~110kPa
环境温度:
-20℃~+55℃
TST探伤技术能定量探测钢丝绳外部断丝、内部挤压疲劳断裂、严重锈腐蚀及磨损等材料性缺陷;定性探测钢丝绳主要结构性变异失效,如:
绳股明显笼状变形、断芯和严重松股等。
主要探伤应用指标:
I级损伤探准概率:
>83%
II级损伤探准概率:
>91%
III级损伤探准概率:
>99%
超级损伤探准概率:
100%
连续探伤距离:
>104m
钢丝绳是一种金属的柔性载荷构件,投入使用就必然不断产生应力损耗直至报废;而且,各种不同程度的瑕疵或损伤及其不可修复性,伴随钢丝绳的整个服役周期。
因此,对在役钢丝绳无损探伤的目的在于:
探测损伤等级,判断危害程度,评估剩余载荷。
TST电磁无损探伤技术,严格执行国际标准规定的钢丝绳应用力学校核原则,结合大量无损探伤实践数据,研制构建了专业处理软件,实现了符合事实的核心算法模式,为满足钢丝绳无损探伤实用需求,专业定义钢丝绳损伤级别和危害程度:
Ⅰ级损伤:
钢丝绳原始瑕疵或其早期扩展,基本不影响使用安全性;应力截面损失率<2.5%,危害程度——轻微度。
Ⅱ级损伤:
钢丝绳已产生“积劳性损伤”(弯曲疲劳)、“接触性损伤”(挤压塑变、磨损)和“浸蚀性损伤”(锈腐蚀)等,开始影响安全性但不构成主体破坏;应力截面损失率≥2.5%但<5%,危害程度——轻度。
Ⅲ级损伤:
钢丝绳已有的损伤进一步扩大加重,对主体逐步构成破坏性威胁;应力截面损失率≥5%但<9.5%,危害程度为——中重度。
超级损伤:
应力截面损失率≥9.5%,或已超过行业规程规定的更换临界值的;危害程度均为——重度;均应按相关规定更换使用钢丝绳。
3.主要功能:
1)产品严格按照《煤矿安全规程》和国家标准GB/T21837-2008《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》。
2)固定式安装,可对钢丝绳寿命全过程进行实时检测和监测功能;
3)可对钢丝绳剩余载荷进行计算与可靠评估
4)能准确地检测出在线钢丝绳的断丝、锈蚀、变形、金属横截面积损失等各类缺陷;
5)能够准确判断钢丝绳断丝部分的准确位置;
6)可对被测钢丝绳全程状态信息进行提取、转换、处理及存储;
7)可对钢丝绳各种损伤进行定性、定量检测,并对超过一定范围的损伤实时声光报警;
8)可对钢丝绳进行全天候自动监测,并及时提供完整的损伤检测报告。
系统能按日期自动生成数据库,保存检测数据,具有打印曲线及报表功能;
9)能够在同一界面显示一根、或多根钢丝绳检测曲线;
10)对钢丝绳循环或往复运动时,系统可自动控制往复周期,进行连续地跟踪监测;
11)能实时对处理数据,对超限数据,装置可以自动发出声光报警;可根据设定的危值和限值的量,进行各类不同形式的报警,以提示核查超限点;
12)可对钢丝绳损伤信号进行有线的通讯传输;
13)具有良好的自适应能力,检测结果稳定、可靠。
14)具有系统防水,满足特殊工况条件下的正常使用。
15)可在钢丝绳浸油、抖动等未超限情况下使用。
16)该系统采用平衡励磁变量补偿模式探伤技术,监测结果的可靠性高、重复好。
17)硬盘空间满足监测记录(三年以上)的存储。
4、系统框图:
5、系统配置:
TST钢丝绳探伤(工程)系统主要由探伤前置装置、智能数据采集处理分站、声光预警系统和系统主令控制主站等四大系统组成。
系统配置表:
序号
名称
单位
数量
1.
可移动稳态保持装置
套
1
2.
磁化体装置
套
4
3.
探伤传感器装置
套
4
4.
智能数据采集处理分站
套
1
5.
声光预警系统
套
1
6.
系统主令控制主站
套
1
7.
同轴电缆
米
30
8.
电缆
米
30
9.
屏蔽缆线
米
30
10.
钢丝绳探伤(工程)系统分析软件
套
1
11.
系统主令控制主站
台
1
12.
使用说明、检测报告、合格证等技术资料
套
1
6、系统安装设计
该方案为四绳同步在线监测,探测装置和磁化装置装在可移动平台上,通过平台滑动及支撑臂伸缩进行在线检测和离线维护。
整体结构设计为框架稳态保持形式,工作过程中与钢丝绳保持非接触,整体稳定,运行可靠,在设备检修期间(如钢丝绳换绳、夹持轮维护)可将前置探伤装置滑离钢丝绳,检修完毕后重新上线检测。
智能数据采集处理分站安装在可移动平台上,位于探伤前置装置附近,采用了32位工业级ARMCPU——STR710FZ2T6,外部晶振16Mhz,响应速度可充分满足使用要求。
A/D转换采用高分辨率12位A/D转换芯片MAX1228,选用内部2.5V参考基准电压,转换时间为6微秒,转换速率300kbps,高速A/D转换有效克服了检测信号的失真。
系统主令控制主站安置在绞车房控制室,操作人员可通过显示屏实时关注钢丝绳运行过程中的损伤情况,以便在钢丝绳出现异常情况时及时停车检查,避免发生钢丝绳安全事故;系统主令控制主站集成了高可靠性的工业控制计算机,实时探伤信息显示和分级报警装置。
配备专业的TST钢丝绳损伤统计分析软件:
实现探测图像实时显示、探测数据分析储存、损伤分级定量判别、历史数据对比查询和声光预警提示、钢丝绳探伤报告打印等。
选择安装位置示意图
7、系统性能体现
该方案为四绳同步在线检测,该方案的系统性能有以下四个特点:
1.适应性好:
充分考虑了使用环境的温度(-30oC—+55oC)、湿度等自然环境因素,研究实验中已完成各项耐受性能、型式试验;
2.检测稳定:
安装后系统坚固耐用、长期免维护。
前端探伤前置装置采用稳定保持非接触形式,不影响生产的正常进行;
3.方便可靠:
前端探伤单元在线或离线操作简单,不影响换绳、涂油等对钢丝绳的维护工作;
4.检测范围广:
由于采用四绳同步在线检测方式,全绳检测覆盖范围大,并保证了经过摩擦轮并弯曲(易疲劳)的绳段都在有效检测范围内。
可移动稳态保持装置及现场安装示意图
三、探伤系统操作软件
“TST钢丝绳探伤(工程)系统V3.0”是专为矿用钢丝绳设备设计开发的一套钢丝绳探伤(工程)系统。
本系统对矿用钢丝绳使用过程中产生的各种损伤,如断丝、疲劳、锈蚀、磨损、压伤、扭曲变形等,并通过TST钢丝绳探伤(工程)系统V3.0软件将损伤数据进行综合分析、处理,从而得出用户能够便于查阅的各种损伤结果,如:
TST曲线、LF1断丝曲线、损伤序列表和探伤报告等。
TST钢丝绳探伤(工程)系统V3.0操作软件
“TST钢丝绳探伤(工程)系统V3.0”主界面,实时显示钢丝绳损伤曲线,并通过功能按钮实现建立钢丝绳目标档案、系统标定、检测、停止、查看钢丝绳的损伤曲线和损伤数据等功能。
滚动信息栏
曲线显示区
功能按钮区
标题区
TST钢丝绳探伤(工程)系统V3.0软件主界面
TST钢丝绳探伤(工程)系统V3.0软件损伤曲线
TST钢丝绳探伤(工程)系统V3.0无需手动控制开始检测、停止检测以及日结果数据生成。
系统会根据采集到的停车到位信号自动控制开始检测和停止检测,自动生成日结果并定时打印日结果。
TST钢丝绳探伤(工程)系统V3.0软件损伤记录表
TST钢丝绳探伤(工程)系统V3.0软件打印探伤报告
四、成功案例
- 配套讲稿:
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