0、引言
    在煤炭生產(chǎn)行業(yè)中，鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)由于其自身的優(yōu)點，廣泛用于礦井主運(yùn)輸系統(tǒng)。其主要牽引力來自于內(nèi)部的鋼絲繩。一般鋼絲繩芯輸送帶的縱向抗拉強(qiáng)度都在1 000 N/mm以上，正常情況下是可以保證皮帶的安全性的，但其接頭部位強(qiáng)度一般會降低20%以上。在鋼絲繩芯輸送帶運(yùn)行過程中，接頭常因受外力過大而發(fā)生抽動，輸送帶中的鋼絲繩也常因外力的沖擊而被砸斷，或者因覆蓋膠破損進(jìn)水從而造成繩芯銹蝕或斷繩。這些問題的出現(xiàn)必然會給輸送帶的安全運(yùn)行帶來極大隱患，甚至造成斷帶等重大事故。
    由于煤礦環(huán)境的特殊性，輸送帶鋼絲繩的斷繩、銹蝕及接頭抽動等運(yùn)行情況的安全檢測是煤礦生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。以前通常采用X光透視機(jī)對輸送帶進(jìn)行透視檢測。這種方法可以較直觀地看到接頭處鋼絲繩的大幅抽動情況，也可看到鋼絲繩的大幅斷繩情況，但也存在以下弊病：檢測時必須停止生產(chǎn)，且需采取加大通風(fēng)量、嚴(yán)格監(jiān)測瓦斯等特殊措施；因X光源較小，故對整條輸送帶及所有接頭進(jìn)行全部檢測難度較大，時間較長；對輸送帶的銹蝕、小幅度斷繩及接頭小幅度抽動等情況不容易發(fā)現(xiàn)；工人的勞動強(qiáng)度大，且X光會產(chǎn)生輻射，對工人的身體造成損害。因此，考慮使用一種能對輸送帶鋼絲繩的斷繩、銹蝕、接頭抽動等運(yùn)行情況進(jìn)行全面自動檢測的系統(tǒng)代替現(xiàn)有系統(tǒng)勢在必行。大同煤礦集團(tuán)公司通過安裝ZSW-II型煤礦用鋼芯輸送帶無損監(jiān)測裝置實現(xiàn)對在用鋼絲繩芯輸送帶的日常監(jiān)測，做到防患于未然。
1、礦用鋼芯輸送帶無損檢測裝置的工作原理
    ZSW-II型煤礦用鋼芯輸送帶無損監(jiān)測裝置基于漏磁檢測原理，主要實現(xiàn)輸送機(jī)運(yùn)行中鋼絲繩芯各種斷繩、銹蝕、接頭抽動、移位、鍍鋅層老化等情況的在線檢測及精確定位，最終打印文字報告并可實現(xiàn)局域網(wǎng)數(shù)據(jù)共享。該裝置為礦用隔爆裝置兼本質(zhì)安全型，可廣泛適用于礦山、港口、冶金、電力、化工等各種工業(yè)場所及含有瓦斯等各種爆炸氣體的場合。鐵磁材料時，若材料的材質(zhì)是連續(xù)、均勻的，則材料中的磁感應(yīng)線將被約束在材料中，磁通是平行于材料的表面的，幾乎沒有磁感應(yīng)線從表面穿出，被檢表面沒有磁場；但當(dāng)材料中存在著切割磁力線的缺陷時，材料表面的缺陷或組織狀態(tài)變化會使磁導(dǎo)率發(fā)生變化，由于缺陷處的磁導(dǎo)率很小，磁阻很大，使得磁路中的磁通發(fā)生畸變，磁感應(yīng)線會改變途徑，除了一部分的磁通會直接通過缺陷或是在材料內(nèi)部繞過缺陷外，還有部分磁通會離開材料的表面，通過空氣繞過缺陷再重新進(jìn)人材料，在材料表面缺陷處形成漏磁場。我們可以通過磁敏感傳感器檢測到漏磁場的分布及大小，從而達(dá)到無損檢測的目的。
    該裝置中傳感器應(yīng)安裝在盡量遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場且不易受砸的地方，一般安裝于機(jī)頭附近輸送帶抖動小的回程帶上方。傳感器箱下表面距離底皮帶上表面的高度以60 mm(正負(fù)誤差不大于5mm)為宜，監(jiān)測的帶速不能超過6 m/s。隔爆兼本安控制箱可安裝于附近的硐室中，上位計算機(jī)安裝于地面控制室。傳感器與控制箱通過電纜連接，控制箱與上位計算機(jī)可通過光纖（或電話線）傳輸。其系統(tǒng)布置框圖如圖2所示，當(dāng)輸送帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，發(fā)射傳感器給輸送帶中的鋼絲繩施加一個恒定的磁場信號，當(dāng)有上述異常情況出現(xiàn)時將引起鋼絲繩上磁場信號變化，接收傳感器拾取該變化的磁場信號并進(jìn)入DSP數(shù)據(jù)采集、控制、傳輸系統(tǒng)，最后進(jìn)入上位計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收、校驗、后處理，最終得出鋼繩芯輸送帶的安全監(jiān)測報告。
2、系統(tǒng)功能
   ①輸送帶內(nèi)鋼絲繩芯銹蝕、斷繩、接頭抽動、移位、鍍鋅層老化等工況的高速、在線、電磁檢測及精確定位；
   ②損傷點及接頭數(shù)據(jù)可通過日期、接頭號、實際距離等選項進(jìn)行查詢、觀看和分析；
   ③輸送帶各接頭信號的曲線趨勢圖顯示，準(zhǔn)確預(yù)測該接頭的未來發(fā)展趨勢；
   ④出具檢測數(shù)據(jù)及文字報告；
   ⑤各檢測值的長時存儲及報表打印；
   ⑥可通過光纖遠(yuǎn)距離傳輸并可進(jìn)入用戶局域網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
3、系統(tǒng)特點
    ①實現(xiàn)了電磁監(jiān)測，對輸送帶無損、對人體無害；
    ②實現(xiàn)了在線監(jiān)測，無需停車，不影響生產(chǎn)；
    ③無傳感器調(diào)節(jié)窗口，溫度自適應(yīng)，免維護(hù)、高性能的傳感器，使系統(tǒng)工作更可靠；
    ④通過接頭的曲線趨勢圖可準(zhǔn)確預(yù)測該接頭的未來發(fā)展走勢，從而可提前對某接頭作出加固或重新硫化處理，先期排除隱患，確保安全生產(chǎn)；
    ⑤面向用戶的人性化、模塊化的軟件設(shè)計，使用戶無須太多的計算機(jī)知識也可以輕松使用該系統(tǒng)。
4、裝置的應(yīng)用
    大同煤礦集團(tuán)白洞煤業(yè)公司930皮帶為主運(yùn)輸皮帶(ST3150型皮帶)，帶寬1m，帶長l 700 m，帶速2 m/s，鋪設(shè)角度250，運(yùn)量達(dá)450 t/h。皮帶內(nèi)鋼絲繩為64根。無損檢測裝置傳感器的監(jiān)測面為扇形，一個傳感器可以監(jiān)測2—3根鋼絲繩。為保證監(jiān)測的準(zhǔn)確性，每根鋼絲繩至少要有3個傳感器，一般設(shè)置3～5個傳感器，因此該皮帶安裝40個傳感器。
    無損檢測裝置每次采集信號后，每個皮帶接頭都會得到一個信號總量，根據(jù)采集日期的不同，在表格中顯示其應(yīng)的數(shù)據(jù)，并繪出所采集接頭信號總量變化量的特征曲線。如圖3所示，圖中a、b兩條線是裝置預(yù)設(shè)的接頭超限報警線，c線為皮帶正常情況下接頭信號總量變化量的特征曲線，一旦特征曲線超出了a、b兩根線，其表格中相應(yīng)的接頭所得到的參數(shù)值顯示為灰色。
    表格中如果偶爾一個或者兩個接頭所示數(shù)值出現(xiàn)灰色，則認(rèn)為是由抖動造成的。如果出現(xiàn)連續(xù)的灰色的接頭數(shù)據(jù)，則表示該接頭出現(xiàn)了異常。
    當(dāng)皮帶異常時，檢測裝置的定位系統(tǒng)會對其進(jìn)行定位，并形成表格顯示出來。傳感器接收的信號數(shù)越多，說明鋼絲繩的斷頭數(shù)也越多。我們可根據(jù)表格對應(yīng)地找出所屬接頭及確定的位置，之后用X光機(jī)進(jìn)行再次檢測，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)該接頭的異常情況。
    在皮帶使用無損監(jiān)測裝置的同時我們還應(yīng)用X光對皮帶進(jìn)行拍照，并對兩者的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行對比。在6個月的時間里ZSW裝置顯示皮帶有3次異常，分別為3#接頭57 m處，6#接頭143 m處和7#接頭22 m處。通過用X光的再次檢測，確定這3次的報告準(zhǔn)確性達(dá)到99%，且損傷點定位橫向誤差不超過±100 mm，縱向誤差不超過+25 mm。通過對皮帶損傷的提前處理，有效預(yù)防r事故的發(fā)生，減少了皮帶檢修時間，提高了礦井生產(chǎn)效率。
5、結(jié)語
    大同煤礦集團(tuán)白洞煤業(yè)公司930、永定莊主斜井、燕子山主斜井皮帶輸送機(jī)于2009年3月安裝使用zsw-n單電磁型礦用鋼絲繩芯輸送帶無損檢測裝置，至今運(yùn)行情況正常，對皮帶接頭狀況檢測情況經(jīng)與X光機(jī)檢測進(jìn)行對比，精確度很高，保證了輸送機(jī)的安全運(yùn)行，保障了煤炭的安全生產(chǎn)，具有廣闊的推廣前景。