钢绳芯输送带无损检测系统

一、钢绳芯输送带在线无损监测系统概述：

1. 钢绳芯输送带在线无损监测系统产品特点

钢绳芯输送带在线无损监测系统适用于对强力钢绳芯胶带内的钢丝绳断绳、接头抽动进行安全监测，模块化的系统具有可靠性强、灵敏度高、安装调试简单、上位机人机界面友好、操作系统易掌握等特点。

1.1   传感器

钢绳芯输送带在线无损监测系统采用当前国外的钢丝绳探伤检测技术itunes，传感器密集布置、免维护、测量稳定性高、抗抖动性好、环境适应性强。

1.2  数据采集模块

钢绳芯输送带在线无损监测系统多CPU构架的数据采集、通讯设计，保证了系统的实时性和信号的完整性。

1.3 通讯系统

钢绳芯输送带在线无损监测系统采用的现场总线通讯方式，具有实时性强、抗干扰性能好、误码率低等特点，并可兼容其它多种通讯方式。

1.4 上位计算机监控软件

模拟胶带实际运行工况，胶带接头编号和实际一致，扫描获得的接头、断头数据以图形方式在地面计算机上直观显示，使用超级照相机功能可以实现当前数据和基础数据、当前数据和历史数据、历史数据和历史数据之间的任意比较，从而使对断头变化、接头抽动有了判断依据和参照标准itunes；软件自动报警功能可以及时提醒操作人员，避免发生断带事故。

2. 钢绳芯输送带在线无损监测系统用途和适用范围

钢绳芯输送带在线无损监测系统可适用于各类矿山、港口、码头、电厂、水泥厂等使用强力钢绳芯胶带的场所。

钢绳芯输送带在线无损监测系统系统在淋水、潮湿、高低温、强磁场等各种复杂恶劣的环境下均可以正常工作，适合于各种形式的强力胶带，如防纵撕胶带等。

3.钢绳芯输送带在线无损监测系统组成

表1：系统组成设备表

4. 适用条件

（1）工作温度：-20℃～40℃；

（2）相对湿度：≤98％；

（3）大气压力：80 Kpa～110 Kpa；itunes

（4）含有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤矿井下；

（5）贮存温度：-40℃～60℃。

二、钢绳芯输送带在线无损监测系统结构特征

1．ZSC127-Z探伤主机

ZSC127-Z探伤主机由3台探伤传感器箱、3组数据采集/通讯模块组成。每台探伤传感器箱内置16个探伤传感器，由1组数据采集/通讯模块进行数据采集、存储，并将数据传输到地面中心站计算机，所有部件布置在不锈钢箱体内，然后再使用不锈钢护罩进行防护。双层不锈钢防护保证了主机在煤矿恶劣的工作环境下能够正常工作。

探伤主机略宽于胶带宽度，以保证在皮带跑偏的情况下仍然能够实现对胶带全宽度范围的钢丝绳进行检测。

    探伤主机的高亮度LED指示灯用于显示工作状态。三个兰色LED亮表示电源正常、三个黄色LED亮表示主机工作正常、三个红色LED任意一个亮表示出现故障，三个白色LED任意一个亮表示胶带接头或断头通过主机箱。

2．ZSC127D-K隔爆兼本安控制主机

电源箱的主要部件包括：隔爆外壳、三组12V/0.8A本安电源模块、一组远程停送电控制模块、1个电源变压器、一个电源滤波器、二组接线端子排等部件。

隔爆壳内的所有部件均集成在机芯上，可以整体抽出，便于检修和维护。

3．通讯接口结构

通讯接口为矿用一般兼本质安全型，安装在地面监控中心。

除通讯转换电路外，耐压达3000V的光耦和DC/DC转换电路将计算机的非本安输出和itunes通讯接口的本安输出隔离开来，从而保证了通往井下的通讯线路的本质安全性能。

 通讯接口有电源指示、通讯状态指示及故障指示灯。

三、工作原理

探伤主机内置的标准型传感器箱密集布置了48组传感器，每组传感器监测1~2根钢丝绳，胶带以正常速度运行的状况下，各组传感器对胶带内的钢丝绳进行不间断的扫描检测。

探伤主机的宽度大于皮带宽度100mm以上，以保证在皮带跑偏的情况下，探伤主机仍然能够覆盖所有钢丝绳。

传感器的探伤原理是通过探测钢丝绳的导磁性能来判断钢丝绳的受损情况，以及接头是否发生抽动。

如图4所示，无损伤、连续的钢丝绳导磁性能良好，通过探伤主机安装位置时，传感器不会产生任何信号。

当胶带内的钢丝绳出现断头、锈蚀等情况时，钢丝绳的导磁性能变差，传感器检测到信号的变化后，经过信号处理电路，将信号转换成方波。

传感器输出的方波信号宽度和钢丝绳断口大小成正比，断口小，方波信号则窄，反之，方波信号就宽；同时，与钢丝绳断口到传感器的距离成反比，距离越大，方波信号越窄。

传感器具有很高的灵敏度，当一根钢丝绳受损时，附近布置的几个传感器都会感应出信号。

钢丝绳断口，在该断口左右布置的传感器C1~C4都检测到了该断口，因此都有信号输出。由于传感器C2、C3到断口的距离L2、L3小，所以输出的方波信号宽，传感器C1、C4到断口的距离L1、L4大，输出的方波信号就窄。

数据采集/通讯模块采集到传感器输出的方波信号后，将数据传输至地面计算机。地面计算机截取出方波的宽度，以红色或者绿色线条表现方波的宽窄。每个线条对应一个传感器输出的信号，线条的长短和传感器输出的方波信号的宽窄相对应。

典型的断头信号在计算机上显示的图形如图5所示。该图说明：在断头附近布置的4个传感器都检测到了该断头，短线条表示传感器距离断头远，线条越长，则断头距该传感器越近。

四、信号特征及断头、接头抽动判断

1．断头、锈蚀、劈丝等检测图形特征

1.1  钢丝绳有明显的断头时，通常连续的3~4个传感器都有信号输出，检测图形的特征为中间大、上下小。

1.2  钢丝绳有锈蚀、劈丝等情况时，检测图形要比断头图形小，且无明显的断头图形特征，如图7所示。

1.3  传感器输出的信号有以下特征：

（1）钢丝绳断口间距≤80mm，断口间距增大时，信号大小（方波宽度）随着增大，如图6.1、图6.2所示。

（2）钢丝绳断口间距≥80mm时，信号分为2个。

当出现钢丝绳有锈蚀、劈丝等情况时，实际中往往采取补胶、背钢丝绳等措施，无论采取哪种措施itunes，断头仍然是存在的，因此，反映在计算机上的信号也仍然存在。但断头变大时，检测图形也会增大，以此可以判断断头的变化。

2．接头检测图形特征

2．1 标准硫化接头

不同接法的硫化接头，接头内的钢丝绳是对接或搭接的，并有以下规律：

 （1）一级接头钢丝绳全部为搭接，沿胶带宽度方向形成2列断点；二级接头钢丝绳一对一搭，沿胶带宽度方向形成3列断点；三级接头二对一搭，沿胶带宽度方向形成4列断点。

（2）无论对接口或搭接口，都呈倾斜布置。

根据传感器的工作原理，当接头内的各列断点通过传感器箱安装位置时，所有传感器都会出现信号，相应地，检测结果也应该出现2列信号、3列信号、4列信号；并应该正确地显示接头接法——对接口或搭接口的倾斜方向。

接头有规律地形成3列断点，两者之间的区别是对接口或搭接口的倾斜方向相反。

2.3接头抽动的判断

   接头发生抽动时，软件会自动报警。还可以通过人工分析接头的变化，系统软件有图形拍摄功能，可以将当前接头图形拍摄成照片，和基础数据图形进行对比。

   当接头发生抽动后，检测结果图形会发生变化，图12itunes显示了一个典型的接头抽动案例。发生抽动后的接头图形，和正常接头相比，信号变大并有断裂，发生了明显变化。

五、实现的功能及性能特点

1．实现的功能

（1） 对钢丝绳芯胶带的断绳、锈蚀、损伤等状况进行在线实时监测，并能准确定位。

（2） 实现硫化接头抽动、接头脱胶、接头内断绳、损伤的在线实时监测。

（3） 模拟X光机检测方式，整条皮带的接头、断绳、锈蚀、损伤等状况以全图形化方式显示、储存；操作软件可以随意打开多个窗口，调出基础数据、当前数据、历史数据任意比较分析；的图形拍照功能，极大地方便了现场操作人员对接头、断绳、锈蚀、损伤等图形的变化情况进行分析比较。

（4） 断头变化、接头抽动自动报警功能。监控软件采用数据分析和图形比较二种计算方法，使得自动报警更加可靠。

（5） 计算机显示的接头编号和胶带实际编号一致，新增接头可由用户自定义。

（6） 检测结果实时打印功能。

（7） 远程停送电功能。打开监控软件开始检测时，系统自动上电，皮带停止运行，系统自动断电。

（8） 检测结果可通过Internet远传至制造厂，由制造厂专家进行itunes检测结果分析。

2．性能特点

（1）探伤主机具有抗皮带抖动性能。

（2）探伤传感器无需调整工作点，免维护，信号大小始终一致。

（3）工作原理与国内类似设备有本质上的不同，无振荡电路，从根本上消除了传感器的自激干扰、实现了传感器的密集布置及单箱体结构。

（4）三组CPU并行工作，保证了皮带在高速运行状态下采集数据不丢失。

（5）优异的抗干扰性能——大功率除铁器、大功率电机等强磁场干扰环境不影响正常工作。

（6）即安即测，无需磁化钢丝绳。

六、主要技术参数

1． 适应胶带宽度：800~2500mm。

2． 胶带运行速度：0.5~6m/s。

3． 实时采集的接头数据重复率≥96%，断头数据重复率≥98%。

4． 皮带内钢丝绳断头、损伤、锈蚀判断准确率：100％。

5． 硫化接头抽动分辨率≤1mm。

6.  钢丝绳断头、损伤、锈蚀定位：纵向距离误差±300mm， 横向距离误差±10mm。

7． 通讯方式：CAN总线、RS485、以太网任意选择。

8． 通讯媒介：通讯电缆、光缆、电话线任意选择。

9． 计算机工作环境温度：0℃~45℃，传感器工作环境温度：-20℃~45℃。

10．电源电压：127V/220V，频率50Hz，功率≤150W。

11．通讯距离≥10km；传输速率：10~200kbps。

12．软件操作界面：Windows XP/NT/9x itunes。