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煤矿用钢丝绳缺陷检测系统的设计研究

发布时间:2021-08-27 16:15 文章来源:未知 文章编辑:admin 点击数:

煤炭生产过程中需要应用大量的钢丝绳,因为钢丝绳长期使用以及承受冲击荷载和交变,导致其使用过程中出现磨损、断丝、疲劳甚至断绳的情况,对煤矿安全生产以及工作人员生命安


煤炭生产过程中需要应用大量的钢丝绳,因为钢丝绳长期使用以及承受冲击荷载和交变,导致其使用过程中出现磨损、断丝、疲劳甚至断绳的情况,对煤矿安全生产以及工作人员生命安全造成严重的威胁。而在实际工作过程中,盲目更换钢丝绳会导致企业浪费大量资金,因此,需要通过钢丝绳缺陷检测系统对钢丝绳使用状态进行实时检测,避免钢丝绳出现突然断裂的情况,以保证煤矿安全、高效生产。在对煤矿用钢丝绳进行检测时,通过人工观察的方式不仅需要投入大量的人力,还无法检测钢丝绳内部的情况,因此需要使用专业设备检测钢丝绳的使用状态,以确保钢丝绳使用的可靠性和安全性。本文以煤矿用钢丝绳缺陷检测系统设计为核心展开论述。

1影响矿用钢丝绳使用寿命的因素
1.1生产工艺
钢丝绳是将多种钢丝捻制加工而成,钢丝的质量以及捻制工艺对钢丝绳的质量有直接影响。一般情况下,钢丝是通过热轧优质钢锭而成,如果钢丝的质量和捻制工艺得不到保证,钢丝绳的使用年限必将大幅缩短。因此,在生产钢丝绳时,要确保钢丝以及捻制工艺的质量。煤矿企业购进新钢丝绳时,先要对其性能进行检测,并对其外观质量以及捻制质量进行检查,如果钢丝绳出现跳丝、骑马、股松散、麻心外露、扭结等质量问题,企业需要求供货商更换钢丝绳。这些质量问题会导致钢丝绳在实际使用过程中出现磨损剧烈、断丝等问题,降低钢丝绳使用性能,甚至引发重大事故。
1.2使用情况
在煤矿生产中,各种因素导致的钢丝绳损伤也会缩短其使用年限。机械损伤是导致钢丝绳出现损伤的主要因素之一,包括磨损、断丝、锈蚀、过载等。首先磨损分为内部磨损和外部磨损,图1所示为外部磨损。在使用钢丝绳时,其外围和绳道底板物体接触时会产生外部磨损,因此需要定期倒头使用,避免单边磨损,使钢丝绳全周磨损,延长其使用寿命。长期的磨损会导致绳径逐渐变细,钢丝绳实际荷载抓紧下降。
内部磨损是指钢丝绳通过滑轮或者卷筒时,由于重力作用,荷载力集中于钢丝绳一侧。因为钢丝绳发生弯曲,其内部股与股、丝与丝之间的相互作用力增加,内部出现磨损,长时间的作用力集中,会导致钢丝绳内部出现断丝情况。
磨损情况会明显缩短钢丝绳的使用寿命,在对钢丝绳的单丝检测时能够发现斜井提升钢丝绳磨损情况最为严重四。
断丝情况分为使用断丝和制造断丝,所以,在对钢丝绳进行悬挂使用前首先需要对单丝性能进行检测。在实际使用过程中,钢丝绳会进行反复弯曲动作,随着时间的推移,其会逐渐产生疲劳,韧性逐渐下降,最终出现断丝的情况。
钢丝绳使用过程中造成的断丝、断绳事故与提升工作存在一定的联系,因为长期的弯曲使用,弯曲最为严重的钢丝疲劳情况最为严重,负载越大,弯曲角度越小,所产生的疲劳强度越严重,断丝情况也越容易出现。
另外,除了疲劳断丝外,还存在拉断丝、锈蚀断丝和磨损断丝的情况。不同的断丝情况所形成的断口也存在一定的差异。磨损所造成的断丝断口的两侧表现为斜茬状,断口扁平,拉断情况导致的断丝断头向内收缩,断口较为平滑。通过对钢丝绳断口进行观察分析发现,疲劳断丝多发生于竖井提升钢丝绳。过载导致钢丝绳损伤是因为随着使用时间的推移以及负重的增加会导致钢丝绳发生轻微的拉伸,当荷载超过弹性极限时,钢丝绳便会断裂。在钢丝绳的实际应用过程中,其不仅需要承受自重和提升物的质量,还需要承受加速度、弯曲、摩擦力等荷载。因此,使用钢丝绳时,静载荷要控制在断裂载荷的10%~20%。
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A.钢监晃房报;C钢监挑颜丝。
a)钢丝缀缺陷
B.钢然疑意额。
b)锅丝绕严求额伤
图1钢丝绳磨损情况图
通过以上分析可以得出,对于煤矿用钢丝绳缺陷检测,主要是对钢丝绳实际使用时容易出现的性能问题进行检测,从而确保钢丝绳的使用安全。但是在实际使用前也需要对钢丝绳的质量以及性能进行检测.
确保其使用安全。

2煤矿用钢丝绳缺陷检测的意义
在煤矿开采过程中需要应用大量的钢丝绳来提升设备、煤矿产品等,在长期使用过程中钢丝绳安全性能逐渐下降,虽然通过人工观察的方式能够看出钢丝绳表面磨损跳丝、骑马、股松散、麻心外露、扭结的情况,但是无法观察其内部情况,而且盲目更换钢丝绳会导致不必要的资金浪费。同时,在使用过程中很可能因为钢丝绳磨损、断丝等情况严重而出现断绳情况.不仅会对生产设备造成损坏,还会对生产人员的生命安全构成威胁,影响企业形象,对企业经济效益的提升以及长久、健康发展造成严重的影响。而通过钢丝绳缺陷检测系统能够全面、准确地分析钢丝绳存在的问题,对其使用性能进行检测,确保钢丝绳使用时的安全性;通过科学的检测,更换存在质量问题的钢丝绳,避免断绳情况发生,并根据钢丝绳从购进到磨损报废期限进行统计分析,按照实际情况对提升钢丝绳设计方案进行调整,在确保安全的基础上延长钢丝绳的使用年限,减少资金成本的投入问。

3煤矿用钢丝绳缺陷检测系统设计
3.1钢丝绳缺陷检测系统功能要求分析钢丝绳缺陷检测系统是安装于矿井用钢丝绳上的检测装置,它是应用然尔传感环形空间列阵装置对钢丝绳缺陷情况进行准确检测,不需要接触钢丝绳即可对其结构状态进行精密检测。为了能够实时检测钢丝绳的结构状态,检测系统要具备良好的模数转换性能以及信号采集功能。在采集钢丝绳信息生成信号后,检测系统要准确、及时地对信号进行处理分析,如果检测出钢丝绳结构或者性能出现异常,要及时启动报警器报警。检测系统的检测速率要满足煤矿生产的实际要求。
霍尔传感环形空间列阵装置是将多个霍尔传感器进行组装,传感器能够将磁信号转化成电信号,传感器的分辨率以及测量误差是0.1V与0.001V.适用湿度需要低于90%,温度在-80~40℃,信号的传递是通过二进制方式。因为矿井的环境较为恶劣,空气介质具有一定的腐蚀性,矿井内可能含有可燃性气体,会对测量装置造成一定的影响,所以,在开展检测工作的过程中需要做好防水、防潮、防腐工作,并确保设备完好性,定期清理检测设备的探测部位,确保其清洁、干净,并定期对探测器以及系统进行保养维护。矿井作业所需要应用的设备种类比较多,空间受限为实现安装维护方便,需要保证传感装置的紧凑性,并在此基础上确保读数的精准性。除此之外,考虑到经济性问题,对于检测系统的设计需要确保其具备低成本、高性能的特点,从而实现检测设备的广泛推广使用"。
3.2检测系统设计
检测系统中包括数据采集模块、信息转换传输模块以及终端控制。其中,数据采集模块是对传感器所收集电信号加以检测,之后由信息转换传输模块对信息进行转换,最后将转换的信息传输至终端显示。通过该系统能够将钢丝绳的性能以及状态加以准确测量,实现钢丝绳的安全使用。煤矿用钢丝绳缺陷检测系统设计方案如图2所示。
在检测系统中,各个硬件都发挥著不同的作用数据采集模块负责全面收集钢丝绳的缺陷信息,之后将信号传输至转换装置。霍尔传感环形空间列阵装置所输出的信号,经过电压/电流转换、预处理、模数转换后,再由单片机进行一系列处理,最终将钢丝绳缺陷显示于终端设备上,并按照预先设置的数据对异常数据发出警报。采集数据以及警报显示是显示模块对监视数据信号加以显示,如果现场信号超过警告范围,警报面板将会马上显示报警信息。

4结语
钢丝绳是煤矿提升设备中重要的组成部分,其使用质量对煤矿企业安全生产、高效生产发挥着重要作用,因此,需要加强对钢丝绳的缺陷检测,实现钢丝绳的安全使用,避免钢丝绳断裂的情况发生。对于检测系统的设计,需要根据煤矿生产要求对其功能进行设计,实时检测钢丝绳的状态,存在异常时及时报警,及时更换有问题的钢丝绳。


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