【采矿安全】井下输送机钢丝绳芯胶带故障监测新技术.pdf

井下输送机钢丝绳芯胶帯故障監测新技术
〔澳大利亚〕A。哈里森
概述
解决测井下钢丝绳芯胶带面层蘑损、钢總鎤蚀与破断、接头强度降低及胶带撕裂
以保安全这个普避性问题,需要有专门设计崎传感器和仪表设备、测试运行中的胶带,由于经
常有水和胶带上载有物料,非接触式传感器和非破坏性试验是必不可少的。除此之外,想
的测,须能在不中断生产的条件下进行,而对监測器的型式和安装地点,也不能有更多的
的束。
过去五年中,在澳大利亚进行研究并杏明了并下运输胶带可篳运行方面几个发生问的
关键所在。研倒出一种新型监测系统,閉以檢测钢丝绳謬胶带中锢绳的腐蚀与被趼(哈堪森
1980撰《稱用图象分析判断运输胶带的耐用性》),并已以一种服务项目的形式应市(布朗
1983年援《哈里森运输胶带监測器齣现代化应用》)和以一种利用微处理机的胶带分析器的形
式《尼尔森电气エ业公司1984年文章《钢丝绳芯运输胶带分折器》)商业化。澳大利亚,南
芈及西德现均拥有此项技术,美国“-些谘询公司也推荐在美国煤矿使用。
更近一些时候,由于胶带接头故障漢大利亚不得不开展一项旨在弄清胶攆接头硫化故障
原因的研究。这个问题,是从西个方面设法解决的:一見探索在接头发生严重散障之前监测
接头状态的实用方法:一是在矿业公司和从事胶带接头工作的组织内部开展对工程师的教育
培训。在接头监测方面,已有若干突破(哈里森1984午操《运犏胶带接头故障检過》),进
步的研究工作在于寻求新的方法,以便与以前研究的方法相互验正,现在这种工作已经取得
进展。这些新方法首要的是减少了运输机的故障时间。
本文扼要综合上述研究活动,并讨论这些研究成果在采矿工业中的应用。也將论及新研
制成功的监测设备的应用趋向。
钢丝绳芯腐饿监测饕
1979年以前,澳大利亜及海外国家均Ⅹ射线系统测胶带钢丝绳芯腐蚀及接头间题
1979年,对射线荧光赴示方法做了鉴定,发现氧化物显示屏图象保留时间,长于3m长
胶带運过监測器所花的时间。遂鯯成录象带记录运行中的X射线监测的运行悄况,并做了
鉴定。俍又提出利用电磁礽试的新设想,经过多次实验室试验现场试验,终于制成称为“输送
机胶带监测器”的系缆く简称CBM)y并取得专利(哈里森1984年撰《胶带破断检测》)。
钢丝鳋芯胶带监测器应用磁跙泚量的原来监河锕丝绳棧在腔带内的状态。它是一种
非接触式仪器,结构上类似一只有大空气隙的变压器。传感器发出的信号、决定子钢芯质量
的大小和钢芯距传感器的距离的远近。图1为质量测量传感器的剖示图。传感器最好裴在输
送机平程段,以兔防碍生产。处理后的信号由快速平转的图形记录器记录,其响应灵敏度至
少应为120Hz。紫外线记录器并不特别适子此项那途。?2表示在西徳一条井下钢丝绳芯
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运输胶帶上示范试用CBM的设置情况。图3?典型钢芯腐蚀扫描图。图3还给出了断绳
与断头的示波图。这是一项最新改进,内容见后述。
预处理
传器
胶带
图1钢质量检测传感器
图2运输胶带监冽器在胶带上装置情况
一胶带」2一?丝绳芯:3一胶带走行方向
4-U型磁軛5定位支柱s6一54H乙磁线嚼
7一传幾昭:8一磁场方向
CBM监测系统,能够准确地测量钢转化为氧化物所造成的导磁钢体质量的净损失。氧化
物导磁率约为钢芯导磁率的二十五分之一,因此,一根绳芯全为锈蚀代替造成的损失数字将
为95%。然而多根钢芯部分锈蚀,造成的损失,可以相当示一根钢芯。粘着力对带内应力分
布有着决定性作用,因而钢芯部分锈蚀致使粘着力降低,至关重要。检测断绳的新技术,也
用来区分是绳断还是部分锈蚀。
尽管CBM能准确地量腐蚀造成的钢绳损失,但胶带运行强度的实际降低,决定于腐蚀
区内相邻钢芯的负荷分配,而负荷分配则决定于弹性胶体与相邻钢丝绳之间的粘着力。图4
为在一块钢丝绳完全腐蚀的胶带的邻近粘固的钢丝绳中引起的应变。
度
AHW个+个
图3钢芯多处故障质量打描(最下一条曲线为断
图4憮洞附近钢芯应变增大情况
绳与断头示波图)
1一传感器;2一全腐蚀3一部分腐蚀;4一边绳损坏,5一蚀
钢丝绳芯:2一胶带均匀受载;3一闹
长10cm36一绳断p?一断头但保持接放8一质量19一断强
钢丝张紧5一粘掞弹饼胶体剪应变
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遥常,一单根钢丝缄或一组相邻的钢丝绳,都是在一定区域内发生魔的,如图4所示。
有些惰况下,一根钢丝顔蚀,延伸长度可达10m以上。经验证明,腾蚀监測器是快速确定运行
中大长度平胶带提紡地点的实用工具。迄今为止,用CBMM已进行过150多次各种皮带的商业
性检套。
固定连续监测定监究以何者为宣这个阿题,应予老虑。根瑞?前情况,倜而監彅
已能满足工业要求,尚无安装连绒监测设备之侧。但如因橡胶质被锋利物料割伤酸性水渗
入切口致使岀现迅速腐蚀情况,长期监测或许是可行的。尼尔森式的可编程序的CEM将可用
于莲縷检測。
断绳监涮器
图所示传感器曾成功地用来检测运动中的胶带钢丝绳芯是否断裂。钢丝绳断裂,通常
是大块物料冲击或胶带与滚筒之间夹有块状物将造成的,镈芯破蛎与钢芯腐蚀同等重要,因
为断口附近胶带强度降低。一觳在同一横断面上有多根钢芯同时断裂。如果钢が虽然断
裂,但断头仍保持接触,此时用CBM是测不出质量损失的。因此,只测质量损失不足以检测
重大故障。
阱
胶带接头
新绳监测器利用磁应原理进行检
L
OV质量
测。胶带的钢丝築芯是经过轴向磁化的
5次
5 kh
损
倌号'、(
〔尚末取得专鸦,见哈里森1984年《断Wa(x2
AD 621
绳捡瀕》),因此断绳形成一介外磁场。300mv
入
这一磁场行经图1所示传感器时,传憋线
朴偿电
图产生一个低频感成电压。利用波器从
断绳信号中滤去表示钢体质量的5kHz磁
招趱上下
3字补偿
阻信号。图5示监測系统用于同时检測腐
9.8
浊与断绳的电路系统。只测浙绳是一种55kHz信号(钢体质置)及传器盛电压
为合算的量测,因为它无需电子处理仪表
断绳)处理电路
便阿进行,困而更通于永久性的监测设
ー高通滤波;2-时钟;3ー低通滤波」4ー计数器AD7525
备。
5一增益;8一1、2V恒压二极管。7一记录器,名一绳信号
澳大利亚新南威尔士州南布利煤矿在处理过程的斜井胶带上段设了一台固定安装献断
绳监涎器,用以检奁断绳増长率。每隔一定时间间隔定期将传线闔输出接至图形记彔器,直
接得出读数。使用经验证明,预磴化的钢丝绳芯并无随时间消逝出现失磁迹象。但不时进行再
磁化可能还是必要的,以便消除维修设备杂散磁场造成的乱真磁化作用。换新胶带也有必要
预先磁化处理。
钢芯胶带硫化接头测试
井下钢芯胶接头障,代骱总是极为高歸的。胶带接头制成后,雅于立即对其状态做
出评价,尽管曾经做过一些偿试。迄今为,最好的办法怕是就用接头材料制成一块浟试
验试样,测试其粘合カ,尽管这样做对整个接头特性并不具有代表性。造成接头放璋的原,
多种多样(哈里森1984年撰《运输机胶带接头散障检测》):这里有接合不正确、水分、钢
丝绳芯有细锈、液不对、压接温度或压力错误。
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