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      首頁 / 客戶評價 / 客戶評價 / 客戶評價 / 第二部分:TCK·W鋼絲繩在線自動檢測系統
      礦井提升中鋼絲繩在線監測的應用 -王群昌

      【摘要】實施鋼絲繩在線監測網絡系統,將從整體上提高金川集團公司提升設備的管理水平,保障鋼絲繩安全運行,充分挖掘提升潛力。

       

      【關鍵詞】鋼絲繩 監測 安全 可靠 經濟 效率 網絡 概述

       

      鋼絲繩作為礦井提升設備的重要構件,對于安全生產以及公司的生產效益來說都至關重要。

       

      長期以來,在鋼絲繩的管理上一直處于一種“重視但沒有有效手段”的尷尬境地,不得不采用人工目測、卡尺量、憑經驗、憑感覺換繩等方法,存在著“不可靠、不安全、不經濟、低效率”等四大難題,亟需利用先進的管理和技術手段加強鋼絲繩的檢測、承載能力評估、安全管理等工作,從整體上提高二礦區提升設備的管理水平,保障鋼絲繩安全運行。

       

      1.實施該項目的必要性

       

      TCK.W鋼絲繩遠程網絡測控系統是目前最為領先的鋼絲繩實時監控系統,該系統以弱磁檢測技術為核心,結合現代網絡通訊技術,實現對在線鋼絲繩的實時監控。

       

      二礦區論證了TCK.W鋼絲繩遠程網絡測控系統在礦井提升中的可行性和必要性,該鋼絲繩遠程網絡測控系統將能夠做到:

       

      (1)將高靈敏檢測裝置固定安裝于提升機適當位置,并通過有線或無線通訊方式連接至中心主控站,實現對在線鋼絲繩的實時監控;

       

      (2)中心控制站能實時監控到所有被監測鋼絲繩損傷情況、剩余承載情況,并給出相應處理措施建議;

       

      (3)監控范圍包括二礦區區主、副井的鋼絲繩。

       

      2.二礦鋼絲繩管理的現狀

       

      二礦區鋼絲繩的管理對于整個公司的安全生產和生產效率都關系重大,公司歷來對其管理都十分重視。然而長期以來,對于鋼絲繩健康程度如何、有無重大損傷、剩余承載能力如何、可否繼續使用等的判斷,一直缺乏適當的檢測設備和科學的控制手段,對鋼絲繩的管理也一直停留在基本依靠人工經驗判斷的落后模式,采用人工目測、卡尺量、憑感覺換繩等方法進行。

       

      實際上.早在多年之前,二礦區乃至公司相關部門的技術人員就已經在尋找相關的檢測儀器或者解決方案,近年來,這種努力也直沒有停止。然而,由于鋼絲繩檢測技術本身的成熟度的問題,一直沒有能夠尋找到一種能夠滿足實際檢測需求的鋼絲繩檢測產品,因而對于鋼絲繩的管理也一直延續著過去幾十年的做法—一人工檢測、定期換繩。

       

      2.1鋼絲繩主要采用的人工檢測方式

       

      (1)目測:檢查時以0.3一0.5m/s的驗繩速度開車,檢測人員對鋼絲繩進行檢查,觀察鋼絲繩表面有無明顯斷絲、磨損、銹蝕、縮頸等,如有異常進行停機再作詳細檢查;

       

      (2)卡尺量縮頸:對鋼絲繩直徑用卡尺進行測量,以確??s頸在規定范圍之內。 人工檢查又分為以下幾種:

       

      ①班檢。根據金川公司特種設備相關規定,每班必須對主提升鋼絲繩進行檢查(12小時為一班)。檢查時。開車速度一般定為0.3—0.5m/s.開車一個來回,檢測人員選取合適的觀測點對主提升鋼絲繩進行觀測,如發現表面異常損傷,則停車檢查。 班檢一般只對主提升鋼絲繩進行檢查,罐道繩、尾繩等來不及檢測,只能放在周檢中進行。而在實際生產中,由于任務重,通常是靠犧牲檢查鋼絲繩的時間來確保生產時間。

       

      ②周檢。每周一次.規定要對所有提升繩、罐道繩、尾繩全部進行較為詳細檢查;首繩檢查方式與班檢基本相同。罐道繩檢查時需要至少兩名檢查人員站在提升容器上,在提升機運行過程中觀測罐道繩有無異常。另外還需對尾繩也進行相關檢查。 實際操作中,由于二礦主井提升工區每天停機檢查及檢修的時間通常不到4小時,時間上遠遠不夠檢查所有的鋼絲繩,因此一般是利用幾周的檢查 時間分別對不同的鋼絲繩進行檢查,即這周主要檢查罐道繩.下周主要檢查尾繩等等。

       

      ③月檢。每月對各類鋼絲繩進行徹底檢查,并做檢查記錄作為換繩依據。 由于人工檢查的局限性和不確定性,為了確保鋼絲繩安全,只能采取“犧牲成本換取安全”的做法,定期對鋼絲繩進行更換。也就是說.只要到了一定的時間,無論鋼絲繩使用情況如何.基本都要被更換下來。 換繩周期大致如下:主井首繩:提升600萬t左右約2年;主井罐道繩:2—3年左右換繩;主井尾繩:3年左右換繩。

       

      另外,如果在按繩周期內發現鋼絲繩出現了明顯斷絲或其他損傷,一般為安全起見,也立即對鋼絲繩進行更換。

       

      2.2定期換繩管理中存在的問題

       

      近年來,隨著二礦區“建設數字化礦山”理念的實施.很多主要設備的監控和管理已經引進了很多先進的管理方式和手段,但唯獨鋼絲繩的管理,可以說是幾十年一貫制,沒有任何改變。在這種落后的鋼絲繩管理模式下,鋼絲繩管理“不可靠、不安全、低效率、不經濟”等四大難題始終得不到解決。

       

      2.2.l問題之一:不可靠

       

      由于以下幾個主要原因,人工檢測對各種損傷的發現極不可靠:

       

      不連續:人工目測檢測鋼絲繩的時候,不能保證人的眼睛一刻都不離開在檢鋼絲繩。實際上,當受到生產任務的壓力而只能象征性地以2—3m/s的速度(遠高于規定的0.3~O.5m/s的檢查速度)進行“班檢”的時候,這種人工目測就更是“走馬觀花”,效果可想而知。罐道繩和尾繩的檢查也是如此,且井底的能見度又非常差,因而人工目測的可靠性就更是大打折扣;

       

      不全面:受眼睛視線局限,只能觀測到視線所及的一面,而另一面則無法看到;

       

      環境、光線等影響:很多情況下,目測時光線很差,有的檢測位置人只能離很遠的距離,靠燈光檢測(如尾繩在發現問題后鋼絲鉤拉到跟前觀察),因此目測局限性極大。

       

      另外,即使完全按照0.3—0.5m/s的速度檢測,檢測人員非常認真,光線非常良好,人工檢測方法也只能部分柱出鋼絲繩的外部較明顯的損傷,而對鋼絲繩的內部磨損、銹蝕、斷絲.尤其是疲勞等損傷則根本無法察覺。

       

      根據長期工作中的總結及有關資料顯示,在用鋼絲繩存在的主要損傷包括以下幾類,而人工檢測能夠檢測到的損傷類型只占到20%左右,人工檢測是否有效如表l的分析。


      6_clip_image001_0001.jpg

      是對于以上各種類型的人工檢測是否能夠發現的一個分析示意圖。

       

      由上述分析可見,大多數損傷并不能通過人工目測、卡尺量等方法發現。而實際上,影響鋼絲繩承載能力的各種損傷中,不可見的內部損傷相對于外表損傷,其影響更大。

       

      通常情況下,當內部產生損傷的時候,外表不一定能表現出來,而當外表一旦能夠表現出來的時候,內部也許已經十分嚴重了。根據前蘇聯的一位專家對鋼絲繩研究發現,當鋼絲繩外層鋼絲出現斷絲時,其內部未能發現的斷絲—般是外部已能見到的2.5倍。

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      再者,所有的疲勞都是肉眼不可見的,但疲勞的危害卻恰恰是對鋼絲繩危害最大的一種。舉個簡單的例子,如果一根鐵絲反復彎折l00次會斷裂,當彎折到99次的時候.鐵絲的外表并沒有表現出明顯的異常,但事實上,這個時候其承載能力已經基本喪失了,這時只要給一個輕微的彎折力,就會斷裂。鋼絲繩在工作過程中,長期承受各種彎曲疲勞、拉壓疲勞等等,疲勞對于鋼絲繩的影響與剛才的這個例子中是一樣的。然而,人工檢測根本就無法檢測疲勞,也就是說,二礦區每天例行的人工檢測對于威脅鋼絲繩安全的最大因素卻恰恰無法洞察。

       

      2.2.2問題之二:不安全

       

      綜上所述,目前的人工檢測方對于保障鋼絲繩的安全運行是及其不可靠的,因此,生產中實際上隱藏著許多的重大事故隱患。

       

      據美國的權威部門對全世界8000家鋼絲繩實驗室和應用現場統計數據的研究分析,結論是有12%以上的在用鋼絲繩處于“危險或極度危險”的狀態,即l0%的強度損耗超過l5%,處于危險狀態,另有2%的在用鋼絲繩強度損耗超過30%,處于極度危險狀態。

       

      據國家安全生產管理總局發布的2005年、2004年、2003年全國煤炭安全生產狀況綜合分析數據:2005年全國煤礦共發生煤炭運輸提升事故509起,死亡559人;2004年全國煤礦共發生煤炭運輸提升事故556起,死亡583人;2003年僅l—5月,全國煤炭系統因鋼絲繩問題所造成的重、特大惡性事故就多達215起,死亡223人,其中死亡人數最多的是山西呂梁交城縣五七煤礦斷繩事故,一次死亡14人,重傷5人。

       

      二礦區近年來也發生過斷繩事故或未遂事故,2004年4月,副井提升工區l#機2#尾繩的斷繩事故。

       

      而另一方面,鋼絲繩在制造、運輸等環節也存在著承載能力損傷的可能性,因此“新”鋼絲繩不等于“好”鋼絲繩。但由于缺乏手段對新鋼絲繩的情況進行檢驗,導致即便采用定期換繩,也無法完全確保鋼絲繩安全運行。

       

      由于制造工藝、材料等的限制,鋼絲繩出廠時本身就允許一定范圍內的不均勻度。鋼絲繩制造國標規定,鋼絲繩出廠時有效金屬承載面積允許5%的誤差,而承載技術面積的不均勻本身就會帶來承載能力的不均勻。另外鋼絲繩在運輸、儲存等環節也存在著被腐蝕、遭受意外創傷等可能性而影響鋼絲繩承載能力,鋼絲繩使用工況復雜,經常存在著承載不均勻、沖擊性承載等情況。特別是,二礦區在用的進口繩,由于訂購及運輸等原因,鋼絲繩從出廠到使用的儲存期一般在一年甚至兩年以上,而鋼絲繩儲存期通常規定不得超過半年。更換儲存了一年或兩年以上的所謂“新”繩,實際上已經是存在腐蝕、老化等損傷的“舊繩”了。

       

      因此,即便按照規定定期或者定量更換鋼絲繩,也不可能完全確保鋼絲繩的使用安全!許多鋼絲繩還未到更換期限,便已經發生了斷繩事故。據《礦用鋼絲繩的檢測及事故案例分析》(1999年,煤炭工業出版社)一書的不完全統計,僅河南省境內煤炭系統發生的新繩斷繩事故就多達l7起,……。而鋼絲繩一旦發生斷繩事故,必然導致重大危害,輕則機毀,重則人亡。

       

      以金川公司2004年4月副井提升工區發生的1#機2#尾繩斷繩事故為例,發生事故后停產2天進行設備修復和礦井修復,直接經濟損失l0多萬元,萬幸的是當時剛檢查完1#提升機進行試運行,罐內沒有乘罐人員,而且尾繩斷后墜人井簡也未對其它設施造成破壞,因而停產只有兩天。

       

      然而,無論是幾十萬,還是上百萬,這些經濟上的損失都是可以用數字來衡量的,而一旦出現人員傷亡,事故給那些遇難者的家庭帶來的傷害卻是無法衡量、用多少錢都無法彌補的!

       

      2.2.3問題之三:低效率

       

      人工檢測的方法效率低下,浪費了大量的生產時間。以二礦區“班檢”為例,提升容器正?!鞍嗖椤钡倪\行速度一般為0.3~0.5m/s,如果按每班對主提升鋼絲繩檢查次,則需要20分鐘的時間,每天兩班,一年將會浪費300多小時寶貴的生產時問。按照主井現有每小時800t計.一年就損失了24萬t的生產能力,占到目前的總生產能力的6%左右。以上的估算還只是計算了“班檢”,如果把“周檢”、“月檢”計算進去,效率的損失更是驚人的。
         

      更為重要的是,為了實現金川公司2010年生產能力達到l000萬t的5年戰略規劃,二礦明年計劃任務為345萬t、奮斗目標為363萬t,后年將為420萬t的生產任務,提升能力恰恰是決定二礦能否完成公司今后兩年生產指標的瓶頊,只有進一步挖掘提升潛力、突破目前的提升瓶頸,才能完成公司下達的生產指標。而提高檢測效率,縮短檢測時間,增加有效提升時間正是挖掘提升潛力、優化提升時間的重要方面。從這一方面來說.目前人工檢測的低效率極大地阻礙了提升潛力的挖掘。

       

      2.2.4問題之四:不經濟

       

      由于檢測技術和檢測方法不能滿足實際需要,為了避免鋼絲繩事故,一直以來都是采取“犧牲成本換取安全”的方式,也就是定期換繩。但這種做法直接導致了鋼絲繩用繩成本的提高。

       

      對于被強制更換的鋼絲繩,據相關研究統計,大量是被浪費的。日本的統計結果表明:被強制更換的鋼絲繩中.有一半以上的強度達新繩強度的90%以上,還有不少超過100%,即還處于磨合期。而美國的調查結果是,大約70%被強制更換的鋼絲繩只有很小甚至沒有強度損耗。

       

      原國家煤炭部曾對礦用鋼絲繩的使用狀況進行過統計,結論是,如果采用儀器對鋼絲繩狀態進行監測,并進行適當養護,每年至少可節約鋼絲繩用量12%~20%,節省進口鋼絲繩外匯20%一30%。

       

      就金川公司的實際情況而言,每次換繩的成本統計如表2所示。

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      另外,“不經擠”還體現在低效率的人工檢測帶來的種種其他成本的增加,例如檢測過程的人工、耗電以及其它材料損失。僅耗電一項:平均井深600m;提升機耗電功率主副井合計5500 kw;檢查繩速0.3m/s;提升一來回耗時66分鐘;檢查一次繩耗電約6 000度;每度工業用電價格按0. 6元;則檢查一次耗電費用:3 600元;每年檢測累計耗電費用200多萬元。

       

      總而言之,在鋼絲繩管理中,金川公司始終存在著“不可靠、不安全、不經濟、低效率”等四大難題,亟需利用先進的管理手段加強鋼絲繩的檢測、承載能力評估、安全管理等工作,從整體上提高金川公司提升設備的管理水平,保障鋼絲繩安全運行,充分挖掘提升潛力,這也正是本項目實施的必要性所在。

       

      3.實施該項目的重大意義

       

      為了提高金川公司鋼絲繩的管理水平,優化提升效率,克服以上鋼絲繩管理中的四大難題,通過論證鋼絲繩在線遠程網絡測控系統在二礦實施的可行性,實施該系統將有以下積極意義。

       

      3.1以先進的管理方式替代落后的管理手段。推進建設數字化礦山的步伐

       

      采用鋼絲繩實時在線監測系統,將徹底取代延續了幾十年的落后管理方式。在管理模式上,變“定性管理”為“定量管理”;在檢測時間上,變“停工檢測”為“在線監測”;在提升效益上,變“誤工誤時”為“省時增產”;在檢測方式上,變“人工檢測”為“實時監控”;在安全保障上,變“提心吊膽”為“安全可靠”;在換繩依據上,變“經驗估計”為“科學判斷”;在成本控制上,變“大量浪費”為“充分利用”。

       

      總之,在各個方面,都將極大地提升公司的安全管理水平,使金川公司朝著“建設數字化礦山”的目標前進了一大步。

       

      3.2提高檢測效率、挖掘提升潛力.充分體現了向管理要效益、向管理要降耗的理念創新

       

      該系統的實施將能極大地提高柱測效率、優化提升時間、挖掘提升潛力,不僅僅是技術手段的創新,更體現了向管理要效益、向管理要效率、向管理要降耗的管理理念創新。

       

      另外,“不經擠”還體現在低效率的人工檢測帶來的種種其他成本的增加,例如檢測過程的人工、耗電以及其它材料損失。僅耗電一項:平均井深600m;提升機耗電功率主副井合計5500 kw;檢查繩速0.3m/s;提升一來回耗時66分鐘;檢查一次繩耗電約6 000度;每度工業用電價格按0. 6元;則檢查一次耗電費用:3 600元;每年檢測累計耗電費用200多萬元。

       

      總而言之,在鋼絲繩管理中,金川公司始終存在著“不可靠、不安全、不經濟、低效率”等四大難題,亟需利用先進的管理手段加強鋼絲繩的檢測、承載能力評估、安全管理等工作,從整體上提高金川公司提升設備的管理水平,保障鋼絲繩安全運行,充分挖掘提升潛力,這也正是本項目實施的必要性所在。

       

      3.實施該項目的重大意義

       

      為了提高金川公司鋼絲繩的管理水平,優化提升效率,克服以上鋼絲繩管理中的四大難題,通過論證鋼絲繩在線遠程網絡測控系統在二礦實施的可行性,實施該系統將有以下積極意義。

       

      3.1以先進的管理方式替代落后的管理手段。推進建設數字化礦山的步伐

       

      采用鋼絲繩實時在線監測系統,將徹底取代延續了幾十年的落后管理方式。在管理模式上,變“定性管理”為“定量管理”;在檢測時間上,變“停工檢測”為“在線監測”;在提升效益上,變“誤工誤時”為“省時增產”;在檢測方式上,變“人工檢測”為“實時監控”;在安全保障上,變“提心吊膽”為“安全可靠”;在換繩依據上,變“經驗估計”為“科學判斷”;在成本控制上,變“大量浪費”為“充分利用”。

       

      總之,在各個方面,都將極大地提升公司的安全管理水平,使金川公司朝著“建設數字化礦山”的目標前進了一大步。

       

      3.2提高檢測效率、挖掘提升潛力.充分體現了向管理要效益、向管理要降耗的理念創新

       

      該系統的實施將能極大地提高柱測效率、優化提升時間、挖掘提升潛力,不僅僅是技術手段的創新,更體現了向管理要效益、向管理要效率、向管理要降耗的管理理念創新。

       

      優化提升時間、挖掘提升潛力。該系統的實施將以“不停機的實施監控”替代目前“停機人工檢測”,極大地節約檢測時間用于生產,從而實現優化提升時間、挖掘提升潛力、克服提升能力瓶頸的目的,為集團公司帶來巨大的經濟效益,并且為實現集團公司2010年1 000萬t產能的5年規劃奠定基礎。實施這一系統,就算只節省l/2的檢測時間(理論上可以節省全部鋼絲繩檢鍘時間),每年也將至少新增提升時間250~375小時,將能增加生產能力20-30萬t。 提高人員效率。

       

      該系統的實施將以系統自動監測替代人工檢測勞動,從而解放了大量從事鋼絲繩檢測的人力資源,緩解人力資源緊缺。公司將這些解放出來的人力資源用于直接生產,將從總體上節約人工成本,提高了人員效率。 減少盲目的換繩浪費、節約成本。該系統的實施將能使管理人員科學、客觀地評估被監測鋼絲繩的承載能力與剩余壽命,合理掌握換繩時間,避免在鋼絲繩還有足夠的承載能力的時候盲目換繩,延長鋼絲繩使用壽命,節約鋼絲繩使用成本。

       

      4 .結語

       

      實施鋼絲繩在線監鍘系統,將解決“可靠性”、“安全性”、“經濟性”和“效率性”問題,并減少鋼絲繩重特大事故隱患。


        參考文獻

        l《礦用鋼絲繩的檢測及事故案例分析》,(1999年,煤炭工業出版社)

        2《鋼絲繩(纜)在線無損定量方法和判定規則》。MT/T970-2005



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