淺談TCK鋼絲繩在線實時安全監測管理系統在二號煤礦的應用

（陜西黃陵二號煤礦有限公司，陜西 延安 727306）

一、引言

陜西黃陵二號煤礦有限公司設計年產800萬噸的現代化大型礦井，斜井提升作為二號煤礦的運輸樞紐，而鋼絲繩作為提升設備中的高度危險構件，被視為諸多工業區域的“生命線”。長期以來，由于缺少有效的檢測設備，鋼絲繩的安全一直是重大設備管理過程中的“盲點”。二號煤礦二號風井主提升機通過加裝TCK.W鋼絲繩在線實時安全監測系統，對在線鋼絲繩的徑縮、有效金屬截面積損壞等缺陷，有正確的分辨率。成功的為二號煤礦解決了“隱患、浪費、低效”同在的三大管理矛盾，實現了“安全、節約、高效”的三重要管理目標。

二、TCK系統的結構組成及功能

1.TCK系統的結構組成

1.1 檢測裝置

由JC型系列檢測探頭、JZ型系列磁加載探頭以及相應的安裝結構型式所構成，每一對檢測、加載探頭實現1繩1測點的在線無損檢測。

1.2 行程計量裝置

由光電編碼、軸連接體、摩擦滾輪以及固定支撐體所構成，其安裝位置一般應在被測鋼絲繩的驅動轉輪輪沿（摩擦式）或者驅動轉軸軸端（軸聯式）。

1.3 工作二級站

采用ARM7處理器和12位精度的A/D采樣芯片，實現高精度的模數轉換。

1.4 主站工控機及報警控制器

主站工控機作為檢測系統的控制中樞，主站根據用戶實際需要配置采用相應工業級計算機實現。

在實施檢測的同時，對鋼絲繩損傷分級狀態在線實時聲光提示。

1.4.1 弱磁檢測裝置先由JZ型系列磁加載探頭對被測鋼絲繩實施弱磁規劃的工藝處理，再由JC型系列檢測探頭可對被測鋼絲繩在線實時采集空間磁場分布的狀態信息，并把采集的有效信號輸送給工作二級站。

1.4.2 行程計量裝置提供采樣脈沖給工作二級站，配合檢測裝置和工作二級站按照規定的行程間隔，對鋼絲繩提取弱磁檢測信號。

1.4.3 工作二級站采用ARM單片機和12位精度的A/D采樣芯片，實現高精度的模數轉換，工作站從檢測單元采樣原始檢測信息后，完成規定的數模和信息制式轉換，實現對原始數據的初步處理和信息存儲，并通過有線(無線)的通訊傳輸方式，將運行中的鋼絲繩損傷信號實時傳輸回主控站進行分析。

1.4.4 報警控制器采用STC系列單片機，根據主站工控機對鋼絲繩檢測數據的分析處理指令，實現對探頭故障、供電狀態、鋼絲繩缺陷級別的聲光顯示，為用戶提供可選擇的在線實時報警功能。

1.4.5 工控計算機（主站）是整個系統的神經中樞，能夠對收到的檢測信息進行全面的綜合分析，為用戶提供每日的分析處理結果及鋼絲繩的損傷變化趨勢,實現在線實時檢測。

三、軟件產品

1.下位機嵌入式軟件

下位機嵌入式軟件運行于工作二級站中的ARM型下位機平臺，負責按照TCK的工藝部署指揮檢測裝置、行程計量裝置、工作二級站協同工作，與被測鋼絲繩之間進行數據交換，獲取所需的弱磁檢測信息。同時可根據上位機發來的控制指令，負責將檢測數據同步實時地上傳給主站工控機，由上位機子系統接手實現終端數據處理、實時報警、打印檢測報告等其它技術功能。

下位機軟件在產品安裝調試時由工程師一次完成安裝，調試完成后一般不再需要用戶對其管理。

2.上位機專用軟件

該系統的上位機專用軟件運行在主站工控機上，可由用戶在該軟件平臺上操作指揮工作二級站、報警控制器、打印機等系統配置，實現數據采集、數據處理、損傷分析、檢測報警、曲線展示、打印檢測報告等一系列系統終端功能。

3.系統基本參數

檢測性能

3.1 鋼絲繩繩徑范圍：26～80mm；

3.2 采樣頻率響應:≤8kHz；

3.3 最小定位檢測分辨率：C/1024 mm,C為摩擦輪系的周長 (單位：mm)；

3.4 傳感器工作靈敏度：＞1.5V/mT。

表1 系統的基本參數

四、TCK系統設備的優點和缺點

1.優點

1.1 安裝便捷：高靈敏傳感器，大容量數據采集裝置及其它附屬設施一次安裝于工況現場各適當位置。

1.2 先進實用、技術可靠：通過定量無損檢測和在線實時監測技術的有機結合，是使鋼絲繩的安裝監控工作變得輕松、自動、可靠。

1.3 兼容性強：本系統工作過程中提升設備的正常運行部產生任何影響，專業軟件獨立運行，并可實現其他控制操作系統的并入和兼容。

1.4 穩定可靠：采用專業設計方案，適合于野外、高空、井下及巷道燈多種工況條件，部受區域分布和惡劣環境的制約。

1.5 使用維護、簡單方便：設備堅固耐用、安全可靠。專業軟件安全穩定，并提供維護和升級的持續服務。

1.6 價值優勢;TCK-W弱磁檢測技術不僅可以完成對正在使用的鋼絲繩定位、定量檢測，而且可以是鋼絲繩的安全對正在使用的鋼絲繩的安全運行始終處于全面受控的監測狀態；可以在生產的同時完成對鋼絲繩的安全監測，使生產、監測兩個流程綜合二為一，減少一個工作環節，有效提高設備利用率；可以減少專門用于鋼絲繩檢測的設備開機能耗，節能降耗效果顯著；可以科學延長鋼絲繩的使用壽命，降低用繩成本。

2.缺點

TCK系統設備在長期運行過程中，檢測支架有可能變形和行程計量裝置的行程輪磨損嚴重，會導致TCK系統無法正常運轉。二號煤礦通過加固支架和定期更換行程輪，有效的保證了TCK系統的正常監測。

總結

該系統主要安裝在礦井提升機、港口裝卸機械及建筑、旅游等行業的起重運輸機械的鋼絲繩上；用于采集、傳輸、處理鋼絲繩斷絲、銹蝕、疲勞、磨損等損傷信號，并定期生成損傷報表，為二號煤礦的安全生產提供了保障。