GNDT-RT型鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)

(ZSC型礦用本安型鋼絲繩磁性探傷裝置)

鋼絲繩作為起重、運輸、提升及承載等重大裝備與重要設施中的高度危險構件，被視為諸多工業(yè)領域的"生命線"。被廣泛應用于礦山、冶金、建筑、水利、旅游、港口碼頭、交通運輸、航空航天、石油鉆探、軍事工業(yè)等各個領域。在起重提升設備中，鋼絲繩的使用十分普遍。

長期以來，由于復雜的結構、惡劣的使用環(huán)境和損傷的不可修復性，原因的千差萬別，但一般隨著使用時間的持續(xù)，都會出現(xiàn)損傷現(xiàn)象，大體歸納起主要損傷現(xiàn)象有以下幾種，即：斷絲、磨損、疲勞、銹蝕、變形、咬繩、過載。以致鋼絲繩的使用和管理始終是設備管理的難點，也成為企業(yè)安全生產(chǎn)的重大隱患，多年來事故不斷，直接的設備損失和間接的經(jīng)濟損失巨大。歷史以來，由于缺少科學可靠的實時在線監(jiān)控設備，鋼絲繩的安全監(jiān)測一直是重大設備管理過程中的"盲點"或"危險源"。研制鋼絲繩實時在線監(jiān)控系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)在役運行設備的事故隱患，確保鋼絲繩安全運行，是用戶長期要求解決的迫切問題。

新一代GNDT鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)的誕生，滿足了各類在線鋼絲繩的長期實時監(jiān)控的難題，能實時監(jiān)測鋼絲繩的運行狀況，有效保證設備的安全運行，延長設備使用壽命，實現(xiàn)設備鋼絲繩的高產(chǎn)高效，對鋼絲繩狀態(tài)進行實時在線監(jiān)測，及時解決設備的安全隱患，提供了可靠的保障。

GNDT鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)鋼絲繩設備運行的實際情況，在運行鋼絲繩上安裝在線監(jiān)控設施，使設備在無人干涉的情況下自動運行和自我診斷的一套監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。通過工業(yè)計算機的監(jiān)視控制，對設備的運行狀態(tài)進行自動監(jiān)測，使設備達到良好工作狀態(tài)，從而達到有效地節(jié)約能源、降低勞動強度、降低運行成本和延長設備使用壽命等目的。

ZSC礦用本安型鋼絲繩磁性探傷裝置是專門針對煤礦研發(fā)設備的礦用本安型鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)。

原理方法

GNDT鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)設計原理采用漏磁與磁通的方法，利用漏磁測量鋼絲繩內外部的局部缺陷（如斷絲、銹蝕、變形、跳絲等），利用磁通測量鋼絲繩金屬橫截面積的變化（如磨損等連續(xù)缺陷）。該原理與測試方法較早就已納入美國的ASTM E 1571-1994標準中，同時在GB/T21837－2008《鐵磁性鋼絲繩電磁檢測方法》標準中所被推崇的檢測方法。

該產(chǎn)品設計思路是磁化與檢測一體化的，是適應各類提升系統(tǒng)鋼絲繩的監(jiān)控模式。利用永磁傳感部件將鋼絲繩環(huán)形包圍在其中心部位，在鋼絲繩快速通過時，瞬間將能過段的鋼絲繩磁化到飽和狀態(tài)，此時傳感部件與鋼絲繩產(chǎn)生有序穩(wěn)定的磁場與回路，一旦鋼絲繩內外部有缺陷損傷變化（局部損傷、金屬截面積變化等缺陷）時，其穩(wěn)定的磁場與回路同步產(chǎn)生向外擴散的漏磁場和磁通量變化，向空間擴散的信號經(jīng)集聚，由磁敏元件感應輸出信號量，輸入到高性能處理器有模數(shù)轉換功能的信號控制箱后，將壓縮數(shù)字信號通過高速網(wǎng)絡傳輸方式輸入到有專用的鋼絲繩監(jiān)控系統(tǒng)軟件的計算機進行對人機對話。經(jīng)由GNDT鋼絲繩監(jiān)控系統(tǒng)軟件實時解壓處理，以定性、定量、定位的數(shù)值實時顯示鋼絲繩內外斷絲、銹蝕、磨損、金屬截面積變化，按現(xiàn)行標準出具鋼絲繩安全診斷評估報告。

 

系統(tǒng)結構

GNDT鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)主要組成有六部分：位移傳感器、磁傳感部件、視頻探頭、信號控制箱、安裝支架平臺、監(jiān)控主機。如下圖結構關系，位移傳感器與磁傳感部件信號輸入信號控制箱，經(jīng)由信號控制箱中的工業(yè)級CPU處理器，將收集的模擬信號高效地轉換為數(shù)字信號，再以UDP協(xié)議的網(wǎng)絡通道快速地輸入到監(jiān)控主機，從而實現(xiàn)了鋼絲繩在線監(jiān)測的人機對話功能，同步進行數(shù)據(jù)處理并實時報警功能；同時另一路視頻信號通過專用纜繩經(jīng)由視頻解碼，直接輸入到監(jiān)控主機，實現(xiàn)了實時現(xiàn)場監(jiān)控功能；系統(tǒng)的監(jiān)控信息能同步上傳至指定的監(jiān)控中心。GNDT鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)是目前能夠實現(xiàn)雙模監(jiān)測功能的設備，同時使用永磁監(jiān)測與紅外視頻監(jiān)測兩種方式。

功能特點

1) 固定式安裝，7*24小時對鋼絲繩內外部損傷狀態(tài)全程實時在線監(jiān)測功能。

2) 鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)可在線定性、定量、定位地檢測鋼絲繩內外部斷絲、磨損、銹蝕、疲勞、變形等各種缺陷。

3) 鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)應用永久磁鋼的勱磁技術，傳感主機采用合金材料，圓形結構設計、周向環(huán)繞、軸向磁化，，具有高耐磨性、高靈敏度特性，檢測結果可靠性高、重復好。

4) 能對在線監(jiān)測鋼絲繩的數(shù)據(jù)信號進行采集存儲、分析處理，并出具結果。

5) 鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)設計不同的現(xiàn)場安裝支架平臺，能滿足各類鋼絲繩在線監(jiān)測條件。

6) 傳感部件采用可調節(jié)式六輪定位設計，將鋼絲繩固定在傳感部件中間范圍，控制了鋼絲繩過的穩(wěn)定，有效地保證了鋼絲繩檢測信號的準確可靠。

7) 鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)不受鋼絲繩的油污、粉塵、溫度、速度、噪聲、淋水等因素的影響，具有良好的自適應能力，性能穩(wěn)定可靠。

8) 鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)利用RJ45接口或Wifi方式的以太網(wǎng)技術高速傳輸數(shù)據(jù)。

9) 嚴格按照《煤礦安全規(guī)程》和國家標準GB/T21837-2008《鐵磁性鋼絲繩電磁檢測方法》，對在用鋼絲繩的局部缺陷提出預警信號，并自動發(fā)出聲光報警；可根據(jù)設定的限值和危值，進行損傷等級報警，以提示超限核查。

10) 鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)能按檢測時間自動保存檢測數(shù)據(jù)，生成數(shù)據(jù)庫、檢測報表、波形圖、檢測報告，并可隨時查看和檢測數(shù)據(jù)和檢測報告。

11) 鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)采用永磁監(jiān)測與紅外視頻監(jiān)測雙模監(jiān)控方式，增加視頻監(jiān)控功能，及時將監(jiān)控現(xiàn)場的信息以圖像的形式上傳至監(jiān)控主機，達到雙重監(jiān)控效果。

12) 鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)與指定局域網(wǎng)進行互聯(lián)，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)查看和分析，并能實現(xiàn)同步終端數(shù)據(jù)儲存。

13) 鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)可永久性存盤，不做自動消除。

14) 鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)軟件適應各類計算機的windows操作系統(tǒng)。

技術參數(shù)

1) 對煤礦提升運輸鋼絲繩進行實時在線監(jiān)測，并對鋼絲繩內外部各類缺陷（鋼絲繩的內外部斷絲、銹蝕、變形、磨損等）提出預警信號。

2) 受測鋼絲繩直徑：Φ10－70mm

3) 鋼絲繩振擺幅允許值：0-500mm

4) 鋼絲繩允許最大運行速度：18.0 m/s

5) 采集處理頻率：5000Hz

6) 根據(jù)煤礦安全規(guī)程中鋼絲繩的報廢要求的規(guī)定值予以報警，必須報廢：

當鋼絲繩內外部斷絲的間隙大于0.5mm以上的其監(jiān)測準確率為：

危值損傷實時檢出率： 100% 危值損傷定量判準率：＞95%

限值損傷實時檢出率： 100% 限值損傷定量判準率：＞95%

當鋼絲繩內外部斷絲的間隙小于0.5mm以時的其監(jiān)測準確率為：

危值損傷實時檢出率：＞95% 危值損傷定量判準率：＞90%

限值損傷實時檢出率：＞95% 限值損傷定量判準率：＞90%

7) 金屬截面積定量變化率（LMA）檢測能力：

檢測靈敏度重復性允許誤差：±0.055% 

檢測精度示值允許誤差：±0.5％ 

8) 位置（L）檢測能力：檢測長度示值百分比誤差：±0.3%

9) 紅外夜視距離:≤ 5M

10) 紅外遙控距離:≤ 8M

11) 鏡像功能: N/A

12) 鏡頭安裝:Pin-hole 4.2mm lens 

13) 紅外發(fā)視發(fā)光波長:850nm

14) 系統(tǒng)工作電壓：AC220V±20%

15) 工作環(huán)境溫度：-20℃-+60℃

部件介紹

GNDT鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)主要組成有六大部分：位移傳感器、磁傳感部件、視頻探頭、信號控制箱、監(jiān)控主機、安裝支架平臺。對此組成結構逐一介紹：

位移傳感器主要是由光電編器、計數(shù)輪、彈性減震器及可調節(jié)支架。光電編碼器由日本進口的高性能光電式旋轉編碼器，根據(jù)旋轉的機械位的位移量轉換為電氣信號，并對該信號進行處理后能檢測位置和速度的傳感裝置。主要特點是穩(wěn)定性高、抗干擾性能強。

 

磁傳感部件均為本質安全型設計，主要安裝在現(xiàn)場的在役鋼絲繩上，采集鋼絲繩各類缺陷信號。傳感部件將鋼絲繩整體包裹其中，永磁磁化與檢測同步進行，對檢測結果有直接、快速、穩(wěn)定的特點。采取多路傳感同測設計，是根據(jù)鋼絲繩直徑的粗細設有8~16個磁敏元件，周向環(huán)繞設計，可以達到無死角探測；同時傳感部件整體加載聚磁結構，是鋼絲繩局部損傷所產(chǎn)生的漏磁場收集到聚磁結構，更加有效地檢測到鋼絲繩的缺陷信號，再收集到模擬信號送至信號控制箱轉換成數(shù)字信號送到監(jiān)控主機。同時磁傳感部件采用可調節(jié)六輪定位輔助設計，磁傳感部件兩端各三只耐磨、高強度聚胺脂輪，可根據(jù)鋼絲繩的直徑調節(jié)定位輪之間的位置，以此可以有效保護傳感部件中檢測導套。

視頻探頭是GNDT鋼絲繩在線監(jiān)控系統(tǒng)一部分，視頻探頭直接將現(xiàn)場的磁傳感部件與現(xiàn)場安裝平臺的運行與監(jiān)測實時信息通過專用電纜傳輸?shù)浇獯a器，然后將信號解碼上傳到監(jiān)控主機，實時顯示現(xiàn)場信息。探頭分兩種有普通紅外線高清視頻探頭與防爆式紅外線高清視頻探頭。

信號控制箱主要組成設備為模數(shù)轉換部分、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡交換部分和電路電源控制以及接線端子部分，外機箱采用防水、防潮的金屬外殼，分普通型與礦用防爆型兩種。一般情況下直接安裝于復合支架的背面或安裝在井架平臺處。此裝置主要是為各部件提供可用電源并對其控制；同時該裝置的主要功能是檢測信號的模數(shù)轉換，在此將磁傳感部件檢測的模擬信號通過高效的微處理器模塊，對信號進行模數(shù)轉換處理，并運用以太網(wǎng)的快速傳輸方式將轉換后的數(shù)字信號提供給監(jiān)控主機。該控制采用高效自研發(fā)處理器，多通道輸入，通道數(shù)可達48路，性能穩(wěn)定，高效轉換；采用以太網(wǎng)傳輸方式，快速傳輸，使得監(jiān)測無漏檢。

監(jiān)控主機主要集成了各路信號采集與顯示終端，包括有多套程序軟件（鋼絲繩在線監(jiān)測評估系統(tǒng)軟件、視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件、監(jiān)控信息實時上傳系統(tǒng)軟件）、視頻信號解碼模塊；主要形式有兩種：隔爆型計算機與多媒體一體機。隔爆型計算機是采用隔爆外殼的計算機，兼容了各終端設備的集成，實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的功能。多媒體監(jiān)控主機采用紅外多點觸摸屏，同時配備聲光報警和高容后備電源，以防突然斷電造成的數(shù)據(jù)丟失，可直接屏幕操作，機器內均配有備用鍵盤與鼠標；可直接放置在控制機房內，當系統(tǒng)監(jiān)測到缺陷預警時，司控人員可觀察的地方。

 

安裝支架平臺設計上具有多種形式，但大體分為兩大類：豎井支架、斜井支架。豎井支架中分兩種：一種是安裝在天輪處垂直下方，通常采用伸縮炮筒支架，豎井天輪下垂直段鋼絲繩較為平穩(wěn)，此處鋼絲繩擺幅較小，監(jiān)測效果較好，且監(jiān)測設備維護簡單；另一種是安裝在機房出繩口，一般采用的萬向擺動支架，鋼絲繩的擺動幅度大，左右往復式擺動，且上下振幅較大，采用萬向擺動結構可以滿足這種狀態(tài)的鋼繩運行軌跡的監(jiān)測；斜井支架主要采用萬向搖臂彈性雙支撐型支架。斜井支架也有兩類安裝方式，天輪式與機房式。

系統(tǒng)軟件

產(chǎn)品型號

系統(tǒng)型號	適用監(jiān)控現(xiàn)場	可配傳感主機	信號控制箱	系統(tǒng)軟件
GNDT-RT AX	單繩斜井	RT40、RT50、RT60、RT70、RT80、RT90	普通型 礦用隔爆兼本安型	鋼絲繩監(jiān)控系統(tǒng)軟件
GNDT-RT BX	雙繩斜井
GNDT-RT BS	雙繩豎井天輪型
GNDT-RT CJ	四繩豎井機房型
GNDT-RT CT	四繩豎井天輪型
GNDT-RT DJ	六繩豎井機房型
GNDT-RT DS	景繩豎井天輪型
ZSC礦用本安型鋼絲繩磁性探傷裝置		ZSC-5T	11C礦用隔爆兼本安型	鋼絲繩監(jiān)控系統(tǒng)軟件

現(xiàn)場應用

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