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            首頁 / 客戶評價 / 客戶評價 / 客戶評價 / 第二部分:TCK·W鋼絲繩在線自動檢測系統
            礦井提升鋼絲繩安全監管的創新實踐 -劉士棟

              [摘要] 分析排查提升機鋼絲繩安全監管的薄弱環節,使鋼絲繩在生產運行過程中,始終處于安全受控的檢測狀態,鄭煤集團趙家寨礦成功應用處于國際領先水平的TCK鋼絲繩在線實時自動檢測系統,不但解決了鋼絲繩安全監管難題,而且在提高生產效率,降低檢測能耗,節約用繩成本等方面,為企業帶來了可觀的經濟效益。

              [關鍵詞] 礦井提升機 鋼絲繩安全 弱磁檢測技術 鋼絲繩在線實時自動檢測系統

              本質安全化理論認為,由于多種環境的影響,人的自由度增大,安全可靠性將會變差。因此,要確保安全,必須采用某種即使存在人為失誤的情況下也能確保人身及財產安全的科學技術,使之達到“本質的安全化”。

              礦用提升鋼絲繩更處于礦井的咽喉部位。在設備運行過程中,反復加載、釋載會導致鋼絲繩不可逆的機械性能損耗,而長期以來又對此缺乏更為可靠的預防手段,煤礦生產往往因為提升鋼絲繩而陷于“隱患、浪費、低效”三大矛盾同在的窘境。傳統的人工檢查不可靠,難以有效發現鋼絲繩上潛伏的隱患;定期換繩不能確保安全,而且造成了鋼絲繩用量的巨大浪費;鋼絲繩檢修過度擠占生產時間,導致設備空轉能耗,效率低下。


              1 存在的問題

              鄭煤集團蘆溝煤礦曾于三年前發生提升鋼絲繩斷裂事故,致使箕斗墜落井筒,影響生產長達116小時。此后鄭煤集團公司6對大型主力礦井逐一排查分析后表明:全部4臺多繩摩擦式提升機鋼絲繩規定使用年限為2年,從未出現過斷繩事故,強制更換的鋼絲繩經檢查也無嚴重缺陷;5臺單繩纏繞式提升機鋼絲繩使用年限平均為2.7年,鋼絲繩使用損耗反而較為嚴重,正常使用年限內多次出現臨界斷繩甚至事實斷繩的險情。

              基于這種調查研究結果,鄭煤集團決定對在用鋼絲繩采取行之有效的無損檢測、科學評估等技術手段,使礦井提升運輸安全得到標本兼治的目的。


              2 采用先進檢測技術治理鋼絲繩安全隱患

              鄭煤集團各下屬煤礦首先裝備使用了TCK便攜式鋼絲繩無損探傷儀。該種儀器采用弱磁檢測技術,能夠定量檢測鋼絲繩內外部斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等各種損傷,準確評估鋼絲繩剩余承載能力和使用壽命。該儀器融合多項先進技術,結構精巧,自重輕,通過性好,操作簡單方便,使用安全可靠,整機防淋水、抗干擾,適用于較為惡劣的工況條件。

              采用先進檢測技術取代人工檢查的落后方式,取得了立竿見影的安全成效和經濟效益。鄭煤集團超化礦原有1根承諾4年的進口鋼絲繩,實際使用不足0.5年,對其進行檢測時,明確檢出6處嚴重損傷,最大損傷值達到10.6%,按規定判為立即停止使用。如果沒有這次檢測,該繩隨時可能導致嚴重的墜井事故。由于國內外一直很難準確地無損評定在用鋼絲繩的實際技術狀態,鋼絲繩的國外供方在質保交涉中嚴重置疑質量索賠的依據。礦方出示的TCK科學儀器和TCK數據報告,使鋼絲繩的國外供方最終信服地確認了檢測結果,向鄭煤超化礦賠償經濟損失92萬元。


              3 創建鋼絲繩安全監管新模式

              通過對鋼絲繩安全監管方式的進一步探索和研究,鄭煤集團認識到:雖然便攜式探傷儀為鋼絲繩安全運行提供了一定的技術保證,但由于鋼絲繩受動載荷的影響很大、高產煤礦24h連續運行、儀器操作存在較多人為因素以及停產檢測仍舊擠占生產時間等問題存在,礦井提升鋼絲繩的實際安全狀態與本質化安全要求之間仍舊存在明顯差距。必須要采用動態和連續的鋼絲繩在線實時自動檢測方案,才能最終實現對礦井提升鋼絲繩科學監管與可靠防控。

              2008年,TCK鋼絲繩弱磁檢測技術成功地融和了以太網通訊、微電子集成、二維模型分析等現代高科技成果,可以針對重大生產及公共設施中的鋼絲繩實現遠程監測。鄭煤集團趙家寨礦立即組織科技骨干與TCK公司協同開展了新的技術攻關,開發了鋼絲繩在線實時自動檢測系統,可在200mT以下磁場環境,全天候地檢測礦井提升鋼絲繩內外部各種損傷,監測過程無磁污染。傳感器與鋼絲繩表面的提離間隙達到50mm,對各種損傷導致鋼絲繩金屬截面積損失率的不確定度小于 0.5%。

              鋼絲繩在線實時自動檢測系統配備了模式組合檢測、智能數采轉換 、光電計程測速 、自控聲光報警和多信道終端主控等 5 個技術單元,采用專家型數據平臺,系統嵌入式控制程序 ,具有無需職守的全天候自動檢測 、自動數據集成和 自動生成檢測報告等先進功能,能夠實現 “數據序列/損傷曲線/統計圖表多重預制”、“后臺數據運算”、“自動建檔”、“系統 自檢”以及 “故障分析”等功能 ,并生成處理預案,與礦井提升機的實際工作生態和安全運行需要密切結合 ,可以在正常提升時對鋼絲繩在線檢測。該系統最大限度地避免了監測過程中的人為影響 ,監測范圍進一步延伸擴展到以往檢查人員無法到達的部位 ,從而能夠對鋼絲繩實現全程全周期的在線實時自動監測 ,成為目前最先進的鋼絲繩運行安全解決方案。

              目前 鄭煤 集團趙家寨 礦主副井投入運行的是TCK—SC式4繩8測點鋼絲繩在線實時自動檢測系統,檢測頭固定在礦井提升鋼絲繩運行路徑旁,在正常升降作業的同時可根據行程選擇完成相應的在線檢測 。檢測過程 中一旦遇 到危重程度的損傷信號 ,就會在第一時間自動發出聲光警示,同時計算機系統也將根據檢測數據實時向設備操作員提供 “加強保養”、“停機復查”或 “立即換繩”等設備處置預案。該礦一些檢修人員初期對系統檢測的數據懷有疑慮,但是經過細致的實測 、比對和參數淵整,各項技術指標都在現場得到 了充分驗證 ,其準確性是 日常人工檢查和傳統檢測技術無法達到的。


              4 效 果

              2009年7月,趙家寨礦主副井鋼絲繩在線檢測系統投入運行 ,經過一段時間的現場驗證,煤炭產量顯著提高,用繩成本得到控制,檢測能耗接近零。企業的小投入換來了大回報 ,并成為一種對重要用途鋼絲繩的安全監管新模式。

              (1) 鋼絲繩在生產運行過程 中始終 處于安 全受控狀態TCK鋼絲繩在 線實時 自動檢測 系統的應 用大大提高了現場安全監控 、生產過程控制和科學管理水平。該系統使鋼絲繩運行始終受到密切的安全監控,從根本上杜絕各種隱患,確保提升機安全,成為鄭煤集團趙家寨礦最重要的管理創新成果。

              (2) 生產效率顯著提高根據《煤礦安全規程》規定:提升鋼絲繩和罐道繩每天必須檢查1次。在此要求下,趙家寨礦過去每天需耗費1.5h用于鋼絲繩人工檢查。采用鋼絲繩在線實時自動監測系統后,在正常生產的同時就完成了鋼絲繩檢測,使生產和檢測流程合二為一,過去用于鋼絲繩人工檢查的時間成為有效生產時問,每年至少提高煤炭產量 18萬t。

              (3) 徹底消除設備檢測導致的空轉能耗 趙家寨礦主、副井提升高度分別為446m和 465m,電動機功率分別為2800 kW和850kW。人工檢查時,繩速為 0.3~0.5m/s,設備空載功耗235kW,由4名檢測工同步完成1遍人工檢查需耗電350kW·h。按照每年 330d的有效工作日,每年用于鋼絲繩檢查的空載能耗至少 11.6萬kW·h。采用提升鋼絲繩安全監管系統,專門用于鋼絲繩檢測的設備空載能耗幾乎為零,節電效益近10 萬元。

              (4) 合理利用鋼絲繩剩余使用壽命 趙家寨礦主、副井提升機過去換繩周期為2年,每次換繩的材料費用78萬元,檢修工費25萬元,停產和調整凈縮短開工時間達到3d,由此核算,每年的換繩成本為51萬元。使用鋼絲繩在線實時自動檢測系統以后,主、副井提升鋼絲繩因為可以做到服役期滿,甚至適延長1年使用壽命,每年換繩成本降至34萬元,用繩成本也降為原來的1/3。


              5 結 語

              鄭煤集團趙家寨礦通過應用TCK鋼絲繩在線實時自動檢測系統,實施礦井提升鋼絲繩安全監管

              的工作方式轉型,實現了鋼絲繩在線實時監測與動態連續有效監測的目標,不但解決了鋼絲繩安全監

              管難題,而且在提高生產效率 、降低檢測能耗和節約用繩成本等方面 ,每年可創造直接經濟效益 8127萬元,從而真正實現了礦井提升鋼絲繩運行安全 、節約和高效的三重管理 目標。


              作者簡介:

              劉士棟,男,生于1963年5月,1985年畢業于原焦作礦業學院(現為河南理工大學),機電高級工程師,現任河南省新鄭煤電有限責任公司副總經理,發表論文十多篇,主要從事礦山機電設備技術研究和現場管理工作。


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