煤礦鋼絲繩芯輸送帶檢測(cè)系統(tǒng)
0引言
鋼絲繩芯輸送帶在煤礦生產(chǎn)中承擔(dān)主要運(yùn)輸任務(wù)。煤礦井下環(huán)境惡劣，煤炭運(yùn)輸壓力較大，鋼絲繩芯輸送帶在日常使用過程中容易出現(xiàn)以下問題[+]：
①井下主井或大巷帶式輸送機(jī)長期處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，在帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)、落煤點(diǎn)等區(qū)域容易出現(xiàn)大塊煤沖擊帶面、砸傷輸送帶接頭等問題。②如果鋼絲繩芯輸送帶硫化接頭工藝不過關(guān)，會(huì)造成輸送帶接頭因受力過大而抽動(dòng)、伸長甚至斷裂。③鋼絲繩芯輸送帶運(yùn)行年限過長，鋼絲繩芯受水的侵蝕而銹蝕，容易提前到達(dá)疲勞極限，造成斷帶事故，導(dǎo)致礦井長時(shí)間停產(chǎn)和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至可能造成人員傷亡。因此，對(duì)鋼絲繩芯輸送帶進(jìn)行檢測(cè)對(duì)于煤礦實(shí)現(xiàn)安全、高效運(yùn)輸具有重要意義。目前鋼絲繩芯輸送帶檢測(cè)技術(shù)分為四類：①人工檢測(cè)。依靠人員觸摸、觀察來檢測(cè)，存在檢測(cè)時(shí)間長、勞動(dòng)強(qiáng)度大、容易漏檢等問題。②便攜式X光機(jī)檢測(cè)[。可清楚看到鋼絲繩芯輸送帶內(nèi)部鋼絲的情況，檢測(cè)準(zhǔn)確度有很大提升，但需要在鋼絲繩芯輸送帶停止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行檢測(cè)，且每次檢測(cè)范圍只有半徑5~7cm的區(qū)域，時(shí)效性差，同時(shí)長時(shí)間的X光照射對(duì)人體傷害較大。③電磁式在線檢測(cè)[]。通過漏磁原理檢測(cè)缺陷，可在鋼絲繩芯輸送帶正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，不影響正常生產(chǎn)，但受電磁干擾嚴(yán)重，而且電磁信號(hào)最終以模擬曲線的形式呈現(xiàn)，不能直觀、準(zhǔn)確判斷鋼絲繩芯輸送帶缺陷，對(duì)鋼絲繩芯輸送帶斷裂判斷的準(zhǔn)確性較差，對(duì)接頭抽動(dòng)的判斷幾乎失效。④X光在線檢測(cè)[~1]?？汕逦?、直觀地觀察鋼絲繩芯輸送帶內(nèi)部圖像，實(shí)現(xiàn)斷頭、抽動(dòng)、銹蝕等定量檢測(cè)，但數(shù)據(jù)采集速度、準(zhǔn)確率有待提高。
筆者研發(fā)了基于X射線的鋼絲繩芯輸送帶檢測(cè)系統(tǒng)，可及時(shí)檢測(cè)鋼絲繩芯的運(yùn)行狀況，具有對(duì)輸送帶內(nèi)鋼絲繩的接頭抽動(dòng)、斷頭等異常情況進(jìn)行高速掃描、智能分析、缺陷識(shí)別等功能，可為輸送帶維護(hù)、檢修等工作提供可靠數(shù)據(jù)支持。
1系統(tǒng)方案
1.1設(shè)計(jì)要求
為保證鋼絲繩芯輸送帶檢測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確，鋼絲繩芯輸送帶檢測(cè)系統(tǒng)需滿足以下設(shè)計(jì)要求[-]。
（1）能在鋼繩芯輸送帶正常運(yùn)行狀態(tài)下檢測(cè)鋼絲繩芯輸送帶內(nèi)部斷裂、銹蝕、膠皮脫落和接頭抽動(dòng)等缺陷。
（2）能夠?qū)\(yùn)行或靜止的鋼絲繩芯輸送帶進(jìn)行內(nèi)部透視成像，整體成像效果應(yīng)該保證清晰、直觀，鋼絲繩芯輸送帶內(nèi)部的微小缺陷應(yīng)清晰可見。
（3）能自動(dòng)對(duì)鋼絲繩芯輸送帶內(nèi)部所有缺陷進(jìn)行分析檢測(cè)，并分類羅列各缺陷的詳細(xì)信息，
（4）對(duì)檢測(cè)到的缺陷結(jié)果應(yīng)能準(zhǔn)確定性、定量，包括缺陷類別、大小、所在位置等信息，方便檢修人員對(duì)缺陷進(jìn)行有針對(duì)性的及時(shí)維護(hù)或維修。
（5）智能化程度高，操作簡便。
（6）可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，人員無需到達(dá)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)。
1.2實(shí)現(xiàn)功能
基于X射線的鋼絲繩芯輸送帶檢測(cè)系統(tǒng)主要由主機(jī)、X射線接收箱、X射線發(fā)射箱組成，如圖1所示，其他監(jiān)
網(wǎng)規(guī)進(jìn)局域網(wǎng)：我方位
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實(shí)現(xiàn)顯示共享
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光換|
Q|x射線接收箱
最遠(yuǎn)傳輸距離
故
20lm||綜合電晚uud·d·d··0·09/
、鋼這供芯輸送帶。
1220V220VX射線
。簽置去機(jī)|始出。輸入IXaHg
|X射線|
網(wǎng)裝控口射線控發(fā)精和】
制輸出制輸入
圖1鋼絲繩芯輸送帶檢測(cè)系統(tǒng)組成鋼絲繩芯輸送帶檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能如下。
（1）探傷檢測(cè)。能在鋼絲繩芯輸送帶靜止或運(yùn)行時(shí)，對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行實(shí)時(shí)成像，并將所產(chǎn)生的圖像經(jīng)過指定接口傳輸至遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)的軟件中顯示，當(dāng)鋼絲斷裂超過1.6mm或抽動(dòng)超過3mm時(shí)，在顯示界面可清晰顯示。
（2）損傷定位。能對(duì)探測(cè)到的缺陷進(jìn)行定位，方便檢修人員進(jìn)行維修：縱向缺陷定位以離缺陷最近的接頭為基準(zhǔn)，誤差為士500mm；橫向缺陷定位以從鋼絲繩芯輸送帶運(yùn)行方向看的左側(cè)為基準(zhǔn)，誤差為士50mm。
（3）高速采集。采用線陣采集單元、高速AD轉(zhuǎn)換電路和USB2.0高速傳輸模式等技術(shù)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、在線對(duì)鋼絲繩芯輸送帶進(jìn)行連續(xù)透視拍照，線陣采集單元可實(shí)現(xiàn)對(duì)X射線能量的快速響應(yīng)，大大減少了傳感器感光時(shí)間：高速AD轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器模擬信號(hào)的快速數(shù)模轉(zhuǎn)換；USB2.0高速傳輸模式可實(shí)現(xiàn)480Mbit/s的傳輸速率。
（4）數(shù)據(jù)處理。具有原始數(shù)據(jù)存檔、長期保存，歷史數(shù)據(jù)回看，圖像輸出等功能。
（5）運(yùn)程控制?？赏ㄟ^上位機(jī)軟件中的開/關(guān)總電源按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電源的通斷控制；可通過開/
關(guān)射線源按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)射線源的開關(guān)控制；可通過開啟采集實(shí)現(xiàn)X射線接收箱啟動(dòng)功能.
（6）缺陷識(shí)別.可對(duì)所存儲(chǔ)的鋼絲繩芯輸送帶圖像進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，并對(duì)圖像中斷頭、接頭抽動(dòng)及其他異常狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。
（7）自動(dòng)報(bào)警，按照鋼絲繩芯輸送帶實(shí)際運(yùn)行時(shí)的張力，考慮安全系數(shù)后，軟件自動(dòng)設(shè)置報(bào)警界限，當(dāng)鋼絲繩芯輸送帶強(qiáng)度低于報(bào)警界限，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。
（8）圖文報(bào)告.檢測(cè)完成后，只需點(diǎn)擊“報(bào)告按鈕”，軟件會(huì)自動(dòng)將檢測(cè)過程中識(shí)別的缺陷圖像、缺陷位置、缺陷大小等信息自動(dòng)排序，并自動(dòng)生成圖文報(bào)告。
2系統(tǒng)應(yīng)用
在神東煤炭集團(tuán)大柳塔煤礦活雞兔井主井運(yùn)輸膠帶安裝使用鋼絲繩芯輸送帶檢測(cè)系統(tǒng)，鋼絲繩芯輸送帶長度為3500m、寬度為1.6m、運(yùn)行速度為
4.5m/s。鋼絲繩芯輸送帶檢測(cè)設(shè)備連接如圖2所示。
3結(jié)語
3結(jié)語
采用鋼絲繩牽引智能巡檢機(jī)器人代替巡檢工定時(shí)定點(diǎn)巡檢帶式輸送機(jī)，真正實(shí)現(xiàn)可靠的帶式輸送機(jī)無人值守，降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度，具有故障智能判斷、隱患預(yù)警等功能，實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，降低了煤礦企業(yè)運(yùn)營成本，為煤礦智能化、無人化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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