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　　[摘 要] 鋼絲繩廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的多個重要領(lǐng)域，多年來鋼絲繩在使用過程中始終存在安全隱患突出、經(jīng)濟(jì)性差、事故危害大等世界性難題。目前，國內(nèi)礦山企業(yè)還一直沿用人工檢測方法進(jìn)行鋼絲繩安全管理，造成企業(yè)多年來提升運輸事故不斷 ，損失十分巨大 焦家金礦根據(jù)當(dāng)前礦用鋼絲繩使用現(xiàn)狀，結(jié)合自身

　　實際和鋼絲繩使用經(jīng)驗，引用先進(jìn) 的TCK弱磁檢測技術(shù)對在用鋼絲繩進(jìn)行科學(xué)定量檢測 ，并率先在國內(nèi)同行業(yè)建立鋼絲繩在線實時監(jiān)測系統(tǒng) ，在鋼絲繩科學(xué)、安全使用方面進(jìn)行了富有成效 的探索。

　　[關(guān)鍵詞] 鋼絲繩檢測 ;在線監(jiān)測 ;弱磁 ;安全管理

　　中圖分類號 ：TD532 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ：A 文章編號 ：1009—914X (2014)47—0167一01

　　長期以來，由于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、惡劣的使用環(huán)境和損傷的不可修復(fù)性，鋼絲繩的使用和管理始終是礦山企業(yè)設(shè)備管理的難點 ，甚至是“盲點”。鋼絲繩也成為企業(yè)安全生產(chǎn)的重大隱患，多年來事故不斷。焦家金礦是國有重點礦，也多次發(fā)生鋼絲繩斷繩事故 ，直接的設(shè)備損失和間接的經(jīng)濟(jì)損失巨大。

　　1 加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，探索鋼絲繩使用與科學(xué)管理之路

　　焦家金礦目前共運行各種類型的大型提升設(shè)備21余臺，每年鋼絲繩使用量約50t，用繩成本約為l60萬元。如何能夠科學(xué)管理和使用鋼絲繩一直是個難題。焦家金礦在此方面作了如下探索。

　　(1 ) 科學(xué)可靠的檢測技術(shù)和檢測方法方面的探索 。

　　焦家金礦注意到了國內(nèi)自主創(chuàng)新、在全球范圍內(nèi)唯一采用弱磁檢測方法的TCK鋼絲繩檢測技術(shù)。該技術(shù)是TCK 鋼絲繩檢測技術(shù)有限公司研發(fā)人員在全球鋼絲繩檢測領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的一項重大突破，在理論上通過研究損傷場強(qiáng)和各項磁場矢量變量其和差關(guān)系，建立了其與鋼絲繩損傷面積△S之間的數(shù)學(xué)模型，通過監(jiān)測圍繞鋼絲繩出現(xiàn)主漏磁場H z、局部漏磁場H i(即：內(nèi)外斷絲造成的局部漏磁場Hd、內(nèi)外磨損造成的漏磁場H m 、內(nèi)外銹蝕所產(chǎn)生的局部漏磁場t-Ix及斷面變小、鋼絲焊點等所產(chǎn)生的其它漏磁場Hq等)以確定鋼絲繩內(nèi)部和表面缺陷，并通過實驗得到了證 明。如圖1所示：在鋼絲繩周圍取一個環(huán)節(jié)，檢測環(huán)帶面積上的磁通密度或磁場強(qiáng)度 ，即可判定損傷面積AS。

　　B=μH

　　其中：μ——導(dǎo)磁率

　　在空氣和真空中μ=1

　　所以：H = B

　　H∞ΔS

　　S0 = △S0 S0max =0→2π

　　S0min =0→0

　　在環(huán)帶上組裝m個傳感器，形成一種模式識別型的環(huán)形傳感器 ，不但能識別某點場強(qiáng)的物理量 ，且可以識別鋼絲繩損傷點所處的空間位置。鋼絲繩損傷點的面積△s變成了場強(qiáng)Hi的函數(shù)。 .

　　實驗證明，完全正確。運算速度也非常之快。這個數(shù)學(xué)模型的建立對斷絲之類的缺陷已經(jīng)完全滿足了。對于銹蝕、磨損、疲勞、變形等在捻距中也能被測出。這項新技術(shù)實現(xiàn)

　　了鋼絲繩各種損傷的定量檢測 ，解決了鋼絲繩量化檢測的難題。

　　(2)鋼絲繩安全系數(shù)與鋼絲繩使用壽命關(guān)系的探索。鋼絲繩隨著載荷的增加會有微量的伸長，當(dāng)載荷超過彈性極限時，鋼絲繩就可能斷裂。通常，把鋼絲繩承受的靜載荷控制在安全負(fù)荷內(nèi)。但鋼絲繩實際上往往處于運動狀態(tài)，鋼絲繩在工作時除了要承受貨物、吊物、自重等靜載荷外，還要受到因加速度和沖擊引起的動載荷，因彎曲引起的附加載荷，因摩擦引起的阻力載荷等等。由此可見，當(dāng)除了靜載荷以外的其它載荷增多時，實際的安全系數(shù)就降低了。另外，《規(guī)程》第401條規(guī)定：提升裝置使用的鋼絲繩做定期檢驗時，安全系數(shù)有下列情況之一的，必須更換：①專為升降人員用的小于7;②升降人員和物料用的鋼絲繩：升降人員時小于7;升降物料時小于6;③專為升降物料用和懸掛吊盤用的小于5。我們在實際應(yīng)用 中選擇安全系數(shù)多大時為合理昵?比如，我們對一條升降人員的提升鋼絲繩選擇安全系數(shù)7.1合理還是10.1甚至更大合理昵?通過對一個具體提升裝置提升鋼絲繩安全系數(shù)與其使用壽命關(guān)系的研究，就會為我們科學(xué)合理的選用鋼絲繩提供科學(xué)依據(jù)。

　　下圖是試驗得到安全系數(shù)與鋼絲繩壽命的關(guān)系曲線 。

　　2 建立科學(xué)的管理系統(tǒng)

　　確保鋼絲繩使用安全 通過長期對在用鋼絲繩的使用管理和檢測技術(shù)的探索，焦家金礦認(rèn)識到建立一個科學(xué)的在用鋼絲繩管理系統(tǒng)是十分必要的。于是，焦家金礦建立了以TCK弱磁檢測技術(shù)為核心的礦山重大提升設(shè)備中鋼絲繩安全使用管理系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對鋼絲繩內(nèi)外部磨損、斷絲、銹蝕以及疲勞等損傷的檢測 ，并通過MT/T970- 2005法定的判定規(guī)則，對所檢測的鋼絲繩進(jìn)行損傷程度分析和更換與否進(jìn)行判定。

　　(1)實現(xiàn)在用鋼絲繩的在線檢測。目前 ，國內(nèi)外絕大多數(shù)鋼絲繩檢測儀對鋼絲繩的運行速度是有限制的，一般在0-8m/s。而這項弱磁檢測技術(shù)不受鋼絲繩運行速度的影響，為實現(xiàn)在線檢測創(chuàng)造了條件。

　　(2)建立鋼絲繩安全使用管理系統(tǒng)。由于實現(xiàn)了鋼絲繩的在線檢測，公司采集了大量的現(xiàn)場在用鋼絲繩工況數(shù)據(jù)，通過對工況數(shù)據(jù)的分析，系統(tǒng)根據(jù)鋼絲繩型號、制造商等信息對鋼絲繩的外部磨損、內(nèi)部磨損、外部銹蝕、內(nèi)部銹蝕、外部斷絲、內(nèi)部斷絲、壓潰和疲勞程度等因素綜合分析設(shè)定一個上限，把在線檢測到的在用鋼絲繩的損傷程度與該上限進(jìn)行比較。小于上限的30%屬輕度損傷，判定為繼續(xù)使用 ;最大損傷量值在判定上限30%到60%的，屬中度損傷，判定為加強(qiáng)保養(yǎng);最大損傷量值在判定上限 60%到80%的，屬較重?fù)p傷，判定為加強(qiáng)監(jiān)測;最大損傷量值在判定上限 80% 至判定上限間的，屬嚴(yán)重?fù)p傷，判定為近期更換;最大損傷量值達(dá)到或超過判定上限的，屬超限損傷 ，判定為停止使用。通過科學(xué)檢測，可以杜絕人工檢測的各種弊端，系統(tǒng)的建立為鋼絲繩的科學(xué)管理奠定了基礎(chǔ) 。

　　結(jié)語

　　提升設(shè)備在用鋼絲繩安全使用過程中更為重要的問題是對鋼絲繩從出廠、使用、甚至報廢過程的全程管理，而不僅僅是對鋼絲繩進(jìn)行安全檢測，對鋼絲繩的檢測和在線監(jiān)測僅僅是鋼絲繩管理體系中的一個環(huán)節(jié)而已。如何處理檢測結(jié)果，如何根據(jù)檢測結(jié)果對鋼絲繩的使用提出對策，即針對鋼絲繩使用情況的評估診斷、日常維護(hù)、處置方案是鋼絲繩管理的更為重要的研究方向。

　　目前，根據(jù)焦家金礦對全國礦山企業(yè)鋼絲繩使用單位的調(diào)查研究 ，企業(yè)真正需要的不僅僅是損傷檢測，更重要的是通過損傷的檢測 ，告訴鋼絲繩的使用者應(yīng)該如何對鋼絲繩進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，如何調(diào)整鋼絲繩的使用方法 ，也就是得到鋼絲繩使用的全程管理方案。針對以上問題，焦家金礦在鋼絲繩在線檢測和監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，正在進(jìn)行鋼絲繩數(shù)據(jù)庫的建立，進(jìn)而開發(fā)填補國內(nèi)外空白、具有國際領(lǐng)先水平的鋼絲繩全程管理系統(tǒng)，對鋼絲繩進(jìn)行從購買、存儲、轉(zhuǎn)運、使用、檢測、維護(hù)到更換的全過程系統(tǒng)管理。