煤礦鋼絲繩芯輸送帶檢測系統(tǒng)
0引言
鋼絲繩芯輸送帶在煤礦生產(chǎn)中承擔(dān)主要運輸任務(wù)。煤礦井下環(huán)境惡劣，煤炭運輸壓力較大，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長期處于高負(fù)荷運行狀態(tài)，在帶式輸送機轉(zhuǎn)載點、落煤點等區(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)，會造成輸送帶接頭因受力過大而抽動、伸長甚至斷裂。③鋼絲繩芯輸送帶運行年限過長，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，對鋼絲繩芯輸送帶進(jìn)行檢測對于煤礦實現(xiàn)安全、高效運輸具有重要意義。目前鋼絲繩芯輸送帶檢測技術(shù)分為四類：①人工檢測。依靠人員觸摸、觀察來檢測，存在檢測時間長、勞動強度大、容易漏檢等問題。②便攜式X光機檢測[。可清楚看到鋼絲繩芯輸送帶內(nèi)部鋼絲的情況，檢測準(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，且每次檢測范圍只有半徑5~7cm的區(qū)域，時效性差，同時長時間的X光照射對人體傷害較大。③電磁式在線檢測[]。通過漏磁原理檢測缺陷，可在鋼絲繩芯輸送帶正常運行狀態(tài)下進(jìn)行實時檢測，不影響正常生產(chǎn)，但受電磁干擾嚴(yán)重，而且電磁信號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，對鋼絲繩芯輸送帶斷裂判斷的準(zhǔn)確性較差，對接頭抽動的判斷幾乎失效。④X光在線檢測[~1]?？汕逦?、直觀地觀察鋼絲繩芯輸送帶內(nèi)部圖像，實現(xiàn)斷頭、抽動、銹蝕等定量檢測，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系統(tǒng)，可及時檢測鋼絲繩芯的運行狀況，具有對輸送帶內(nèi)鋼絲繩的接頭抽動、斷頭等異常情況進(jìn)行高速掃描、智能分析、缺陷識別等功能，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)計要求
為保證鋼絲繩芯輸送帶檢測數(shù)據(jù)及時、準(zhǔn)確，鋼絲繩芯輸送帶檢測系統(tǒng)需滿足以下設(shè)計要求[-]。
（1）能在鋼繩芯輸送帶正常運行狀態(tài)下檢測鋼絲繩芯輸送帶內(nèi)部斷裂、銹蝕、膠皮脫落和接頭抽動等缺陷。
（2）能夠?qū)\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）能自動對鋼絲繩芯輸送帶內(nèi)部所有缺陷進(jìn)行分析檢測，并分類羅列各缺陷的詳細(xì)信息，
（4）對檢測到的缺陷結(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，方便檢修人員對缺陷進(jìn)行有針對性的及時維護(hù)或維修。
（5）智能化程度高，操作簡便。
（6）可實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，人員無需到達(dá)設(shè)備現(xiàn)場。
1.2實現(xiàn)功能
基于X射線的鋼絲繩芯輸送帶檢測系統(tǒng)主要由主機、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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實現(xiàn)顯示共享
|無好6線采深機L USB按畢】L話l高不。日|打印機：
光換|
Q|x射線接收箱
最遠(yuǎn)傳輸距離
故
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、鋼這供芯輸送帶。
1220V220VX射線
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|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系統(tǒng)組成鋼絲繩芯輸送帶檢測系統(tǒng)實現(xiàn)功能如下。
（1）探傷檢測。能在鋼絲繩芯輸送帶靜止或運行時，對其內(nèi)部進(jìn)行實時成像，并將所產(chǎn)生的圖像經(jīng)過指定接口傳輸至遠(yuǎn)端計算機的軟件中顯示，當(dāng)鋼絲斷裂超過1.6mm或抽動超過3mm時，在顯示界面可清晰顯示。
（2）損傷定位。能對探測到的缺陷進(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)可實現(xiàn)實時、在線對鋼絲繩芯輸送帶進(jìn)行連續(xù)透視拍照，線陣采集單元可實現(xiàn)對X射線能量的快速響應(yīng)，大大減少了傳感器感光時間：高速AD轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)對傳感器模擬信號的快速數(shù)模轉(zhuǎn)換；USB2.0高速傳輸模式可實現(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）運程控制。可通過上位機軟件中的開/關(guān)總電源按鈕實現(xiàn)對系統(tǒng)電源的通斷控制；可通過開/
關(guān)射線源按鈕實現(xiàn)對射線源的開關(guān)控制；可通過開啟采集實現(xiàn)X射線接收箱啟動功能.
（6）缺陷識別.可對所存儲的鋼絲繩芯輸送帶圖像進(jìn)行自動識別，并對圖像中斷頭、接頭抽動及其他異常狀態(tài)進(jìn)行自動識別。
（7）自動報警，按照鋼絲繩芯輸送帶實際運行時的張力，考慮安全系數(shù)后，軟件自動設(shè)置報警界限，當(dāng)鋼絲繩芯輸送帶強度低于報警界限，自動實現(xiàn)聲光報警。
（8）圖文報告.檢測完成后，只需點擊“報告按鈕”，軟件會自動將檢測過程中識別的缺陷圖像、缺陷位置、缺陷大小等信息自動排序，并自動生成圖文報告。
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輸膠帶安裝使用鋼絲繩芯輸送帶檢測系統(tǒng)，鋼絲繩芯輸送帶長度為3500m、寬度為1.6m、運行速度為
4.5m/s。鋼絲繩芯輸送帶檢測設(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器人代替巡檢工定時定點巡檢帶式輸送機，真正實現(xiàn)可靠的帶式輸送機無人值守，降低了人員勞動強度，具有故障智能判斷、隱患預(yù)警等功能，實現(xiàn)了帶式輸送機安全、穩(wěn)定、高效運行，降低了煤礦企業(yè)運營成本，為煤礦智能化、無人化發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。
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