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GNDT-RT型钢丝绳在线监控系统

GNDT-RT型钢丝绳在线监控系统

(ZSC型矿用本安型钢丝绳磁性探伤装置)

钢丝绳作为起重、运输、提升及承载等重大装备与重要设施中的高度危险构件,被视为诸多工业领域的"生命线"。被广泛应用于矿山、冶金、建筑、水利、旅游、港口码头、交通运输、航空航天、石油钻探、军事工业等各个领域。在起重提升设备中,钢丝绳的使用十分普遍。
长期以来,由于复杂的结构、恶劣的使用环境和损伤的不可修复性,原因的千差万别,但一般随着使用时间的持续,都会出现损伤现象,大体归纳起主要损伤现象有以下几种,即:断丝、磨损、疲劳、锈蚀、变形、咬绳、过载。以致钢丝绳的使用和管理始终是设备管理的难点,也成为企业安全生产的重大隐患,多年来事故不断,直接的设备损失和间接的经济损失巨大。历史以来,由于缺少科学可靠的实时在线监控设备,钢丝绳的安全监测一直是重大设备管理过程中的"盲点"或"危险源"。研制钢丝绳实时在线监控系统,及时发现在役运行设备的事故隐患,确保钢丝绳安全运行,是用户长期要求解决的迫切问题。
新一代GNDT钢丝绳在线监控系统的诞生,完全满足了各类在线钢丝绳的长期实时监控的难题,能实时监测钢丝绳的运行状况,有效保证设备的安全运行,延长设备使用寿命,实现设备钢丝绳的高产高效,对钢丝绳状态进行实时在线监测,及时解决设备的安全隐患,提供了可靠的保障。
GNDT钢丝绳在线监控系统是根据钢丝绳设备运行的实际情况,在运行钢丝绳上安装在线监控设施,使设备在无人干涉的情况下自动运行和自我诊断的一套监测监控系统。通过工业计算机的监视控制,对设备的运行状态进行自动监测,使设备达到最佳工作状态,从而达到有效地节约能源、降低劳动强度、降低运行成本和延长设备使用寿命等目的。
ZSC矿用本安型钢丝绳磁性探伤装置是专门针对煤矿研发设备的矿用本安型钢丝绳在线监控系统。

原理方法

GNDT钢丝绳在线监控系统设计原理采用漏磁与磁通的方法,利用漏磁测量钢丝绳内外部的局部缺陷(如断丝、锈蚀、变形、跳丝等),利用磁通测量钢丝绳金属横截面积的变化(如磨损等连续缺陷)。该原理与测试方法最早就已纳入美国的ASTM E 1571-1994标准中,同时在GB/T21837-2008《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》标准中所被推崇的检测方法。
该产品设计思路是磁化与检测一体化的,是适应各类提升系统钢丝绳的监控模式。利用永磁传感部件将钢丝绳环形包围在其中心部位,在钢丝绳快速通过时,瞬间将能过段的钢丝绳磁化到饱和状态,此时传感部件与钢丝绳产生有序稳定的磁场与回路,一旦钢丝绳内外部有缺陷损伤变化(局部损伤、金属截面积变化等缺陷)时,其稳定的磁场与回路同步产生向外扩散的漏磁场和磁通量变化,向空间扩散的信号经集聚,由磁敏元件感应输出信号量,输入到高性能处理器有模数转换功能的信号控制箱后,将压缩数字信号通过高速网络传输方式输入到有专用的钢丝绳监控系统软件的计算机进行对人机对话。经由GNDT钢丝绳监控系统软件实时解压处理,以定性、定量、定位的数值实时显示钢丝绳内外断丝、锈蚀、磨损、金属截面积变化,按现行标准出具钢丝绳安全诊断评估报告。

系统结构

GNDT钢丝绳在线监控系统主要组成有六部分:位移传感器磁传感部件视频探头信号控制箱安装支架平台监控主机。如下图结构关系,位移传感器与磁传感部件信号输入信号控制箱,经由信号控制箱中的军用级CPU处理器,将收集的模拟信号高效地转换为数字信号,再以UDP协议的网络通道快速地输入到监控主机,从而实现了钢丝绳在线监测的人机对话功能,同步进行数据处理并实时报警功能;同时另一路视频信号通过专用缆绳经由视频解码,直接输入到监控主机,实现了实时现场监控功能;系统的监控信息能同步上传至指定的监控中心。GNDT钢丝绳在线监控系统是目前唯一能够实现双模监测功能的设备,同时使用永磁监测红外视频监测两种方式。

功能特点

1) 固定式安装,7*24小时对钢丝绳内外部损伤状态全程实时在线监测功能。
2) 钢丝绳在线监控系统可在线定性、定量、定位地检测钢丝绳内外部断丝、磨损、锈蚀、疲劳、变形等各种缺陷。
3) 钢丝绳在线监控系统应用永久磁钢的劢磁技术,传感主机采用合金材料,圆形结构设计、周向环绕、轴向磁化,,具有高耐磨性、高灵敏度特性,检测结果可靠性高、重复好。
4) 能对在线监测钢丝绳的数据信号进行采集存储、分析处理,并出具结果。
5) 钢丝绳在线监控系统设计不同的现场安装支架平台,能满足各类钢丝绳在线监测条件。
6) 传感部件采用可调节式六轮定位设计,将钢丝绳固定在传感部件中间范围,控制了钢丝绳过的稳定,有效地保证了钢丝绳检测信号的准确可靠。
7) 钢丝绳在线监控系统不受钢丝绳的油污、粉尘、温度、速度、噪声、淋水等因素的影响,具有良好的自适应能力,性能稳定可靠。
8) 钢丝绳在线监控系统利用RJ45接口或Wifi方式的以太网技术高速传输数据。
9) 严格按照《煤矿安全规程》和国家标准GB/T21837-2008《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》,对在用钢丝绳的局部缺陷提出预警信号,并自动发出声光报警;可根据设定的限值和危值,进行损伤等级报警,以提示超限核查。
10) 钢丝绳在线监控系统能按检测时间自动保存检测数据,生成数据库、检测报表、波形图、检测报告,并可随时查看和检测数据和检测报告。
11) 钢丝绳在线监控系统采用永磁监测与红外视频监测双模监控方式,增加视频监控功能,及时将监控现场的信息以图像的形式上传至监控主机,达到双重监控效果。
12) 钢丝绳在线监控系统可实现与指定局域网进行互联,实现远程数据查看和分析,并能实现同步终端数据储存。
13) 钢丝绳在线监控系统的监测数据可永久性存盘,不做自动消除。
14) 钢丝绳在线监控系统软件适应各类计算机的windows操作系统。

技术参数

1) 对煤矿提升运输钢丝绳进行实时在线监测,并对钢丝绳内外部各类缺陷(钢丝绳的内外部断丝、锈蚀、变形、磨损等)提出预警信号。
2) 受测钢丝绳直径:Φ10-70mm
3) 钢丝绳振摆幅允许值:0-500mm
4) 钢丝绳允许最大运行速度:18.0 m/s
5) 采集处理频率:5000Hz
6) 根据煤矿安全规程中钢丝绳的报废要求的规定值予以报警,必须报废:
当钢丝绳内外部断丝的间隙大于0.5mm以上的其监测准确率为:
危值损伤实时检出率: 100% 危值损伤定量判准率:>95%
限值损伤实时检出率: 100% 限值损伤定量判准率:>95%
当钢丝绳内外部断丝的间隙小于0.5mm以时的其监测准确率为:
危值损伤实时检出率:>95% 危值损伤定量判准率:>90%
限值损伤实时检出率:>95% 限值损伤定量判准率:>90%
7) 金属截面积定量变化率(LMA)检测能力:
检测灵敏度重复性允许误差:±0.055% 
检测精度示值允许误差:±0.5%
8) 位置(L)检测能力:检测长度示值百分比误差:±0.3%
9) 红外夜视距离:≤ 5M
10) 红外遥控距离:≤ 8M
11) 镜像功能: N/A
12) 镜头安装:Pin-hole 4.2mm lens
13) 红外发视发光波长:850nm
14) 系统工作电压:AC220V±20%
15) 工作环境温度:-20℃-+60℃

部件介绍

GNDT钢丝绳在线监控系统主要组成有六大部分:位移传感器磁传感部件视频探头信号控制箱监控主机安装支架平台。对此组成结构逐一介绍:
位移传感器主要是由光电编器、计数轮、弹性减震器及可调节支架。光电编码器由日本进口的高性能光电式旋转编码器,根据旋转的机械位的位移量转换为电气信号,并对该信号进行处理后能检测位置和速度的传感装置。主要特点是稳定性高、抗干扰性能强。

磁传感部件均为本质安全型设计,主要安装在现场的在役钢丝绳上,采集钢丝绳各类缺陷信号。传感部件将钢丝绳整体包裹其中,永磁磁化与检测同步进行,对检测结果有直接、快速、稳定的特点。采取多路传感同测设计,是根据钢丝绳直径的粗细设有8~16个磁敏元件,周向环绕设计,可以达到无死角探测;同时传感部件整体加载聚磁结构,是钢丝绳局部损伤所产生的漏磁场收集到聚磁结构,更加有效地检测到钢丝绳的缺陷信号,再收集到模拟信号送至信号控制箱转换成数字信号送到监控主机。同时磁传感部件采用可调节六轮定位辅助设计,磁传感部件两端各三只耐磨、高强度聚胺脂轮,可根据钢丝绳的直径调节定位轮之间的位置,以此可以有效保护传感部件中检测导套。

视频探头是GNDT钢丝绳在线监控系统一部分,视频探头直接将现场的磁传感部件与现场安装平台的运行与监测实时信息通过专用电缆传输到解码器,然后将信号解码上传到监控主机,实时显示现场信息。探头分两种有普通红外线高清视频探头与防爆式红外线高清视频探头。

信号控制箱主要组成设备为模数转换部分、数据网络交换部分和电路电源控制以及接线端子部分,外机箱采用防水、防潮的金属外壳,分普通型与矿用防爆型两种。一般情况下直接安装于复合支架的背面或安装在井架平台处。此装置主要是为各部件提供可用电源并对其控制;同时该装置的主要功能是检测信号的模数转换,在此将磁传感部件检测的模拟信号通过高效的微处理器模块,对信号进行模数转换处理,并运用以太网的快速传输方式将转换后的数字信号提供给监控主机。该控制采用高效自研发处理器,多通道输入,通道数可达48路,性能稳定,高效转换;采用以太网传输方式,快速传输,使得监测无漏检。

监控主机主要集成了各路信号采集与显示终端,包括有多套程序软件(钢丝绳在线监测评估系统软件、视频监控系统软件、监控信息实时上传系统软件)、视频信号解码模块;主要形式有两种:隔爆型计算机与多媒体一体机。隔爆型计算机是采用隔爆外壳的计算机,兼容了各终端设备的集成,实现监测系统的功能。多媒体监控主机采用红外多点触摸屏,同时配备声光报警和高容后备电源,以防突然断电造成的数据丢失,可直接屏幕操作,机器内均配有备用键盘与鼠标;可直接放置在控制机房内,当系统监测到缺陷预警时,司控人员可观察的地方。

安装支架平台设计上具有多种形式,但大体分为两大类:竖井支架、斜井支架。竖井支架中分两种:一种是安装在天轮处垂直下方,通常采用伸缩炮筒支架,竖井天轮下垂直段钢丝绳最为平稳,此处钢丝绳摆幅最小,监测效果最好,且监测设备维护简单;另一种是安装在机房出绳口,一般采用的万向摆动支架,钢丝绳的摆动幅度大,左右往复式摆动,且上下振幅较大,采用万向摆动结构可以满足这种状态的钢绳运行轨迹的监测;斜井支架主要采用万向摇臂弹性双支撑型支架。斜井支架也有两类安装方式,天轮式与机房式。

 

系统软件

产品型号

系统型号

适用监控现场

可配传感主机

信号控制箱

系统软件

GNDT-RT AX

单绳斜井

RT40RT50RT60RT70RT80RT90

普通型

矿用隔爆兼本安型

钢丝绳监控系统软件

GNDT-RT BX

双绳斜井

GNDT-RT BS

双绳竖井天轮型

GNDT-RT CJ

四绳竖井机房型

GNDT-RT CT

四绳竖井天轮型

GNDT-RT DJ

六绳竖井机房型

GNDT-RT DS

景绳竖井天轮型

ZSC矿用本安型钢丝绳磁性探伤装置

ZSC-5T

11C矿用隔爆兼本安型

钢丝绳监控系统软件

现场应用

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