浅谈TCK钢丝绳在线实时安全监测管理系统在二号煤矿的应用

（陕西黄陵二号煤矿有限公司，陕西 延安 727306）

一、引言

陕西黄陵二号煤矿有限公司设计年产800万吨的现代化大型矿井，斜井提升作为二号煤矿的运输枢纽，而钢丝绳作为提升设备中的高度危险构件，被视为诸多工业区域的“生命线”。长期以来，由于缺少有效的检测设备，钢丝绳的安全一直是重大设备管理过程中的“盲点”。二号煤矿二号风井主提升机通过加装TCK.W钢丝绳在线实时安全监测系统，对在线钢丝绳的径缩、有效金属截面积损坏等缺陷，有正确的分辨率。成功的为二号煤矿解决了“隐患、浪费、低效”同在的三大管理矛盾，实现了“安全、节约、高效”的三重要管理目标。

二、TCK系统的结构组成及功能

1.TCK系统的结构组成

1.1 检测装置

由JC型系列检测探头、JZ型系列磁加载探头以及相应的安装结构型式所构成，每一对检测、加载探头实现1绳1测点的在线无损检测。

1.2 行程计量装置

由光电编码、轴连接体、摩擦滚轮以及固定支撑体所构成，其安装位置一般应在被测钢丝绳的驱动转轮轮沿（摩擦式）或者驱动转轴轴端（轴联式）。

1.3 工作二级站

采用ARM7处理器和12位精度的A/D采样芯片，实现高精度的模数转换。

1.4 主站工控机及报警控制器

主站工控机作为检测系统的控制中枢，主站根据用户实际需要配置采用相应工业级计算机实现。

在实施检测的同时，对钢丝绳损伤分级状态在线实时声光提示。

1.4.1 弱磁检测装置先由JZ型系列磁加载探头对被测钢丝绳实施弱磁规划的工艺处理，再由JC型系列检测探头可对被测钢丝绳在线实时采集空间磁场分布的状态信息，并把采集的有效信号输送给工作二级站。

1.4.2 行程计量装置提供采样脉冲给工作二级站，配合检测装置和工作二级站按照规定的行程间隔，对钢丝绳提取弱磁检测信号。

1.4.3 工作二级站采用ARM单片机和12位精度的A/D采样芯片，实现高精度的模数转换，工作站从检测单元采样原始检测信息后，完成规定的数模和信息制式转换，实现对原始数据的初步处理和信息存储，并通过有线(无线)的通讯传输方式，将运行中的钢丝绳损伤信号实时传输回主控站进行分析。

1.4.4 报警控制器采用STC系列单片机，根据主站工控机对钢丝绳检测数据的分析处理指令，实现对探头故障、供电状态、钢丝绳缺陷级别的声光显示，为用户提供可选择的在线实时报警功能。

1.4.5 工控计算机（主站）是整个系统的神经中枢，能够对收到的检测信息进行全面的综合分析，为用户提供每日的分析处理结果及钢丝绳的损伤变化趋势,实现在线实时检测。

三、软件产品

1.下位机嵌入式软件

下位机嵌入式软件运行于工作二级站中的ARM型下位机平台，负责按照TCK的工艺部署指挥检测装置、行程计量装置、工作二级站协同工作，与被测钢丝绳之间进行数据交换，获取所需的弱磁检测信息。同时可根据上位机发来的控制指令，负责将检测数据同步实时地上传给主站工控机，由上位机子系统接手实现终端数据处理、实时报警、打印检测报告等其它技术功能。

下位机软件在产品安装调试时由工程师一次完成安装，调试完成后一般不再需要用户对其管理。

2.上位机专用软件

该系统的上位机专用软件运行在主站工控机上，可由用户在该软件平台上操作指挥工作二级站、报警控制器、打印机等系统配置，实现数据采集、数据处理、损伤分析、检测报警、曲线展示、打印检测报告等一系列系统终端功能。

3.系统基本参数

检测性能

3.1 钢丝绳绳径范围：26～80mm；

3.2 采样频率响应:≤8kHz；

3.3 最小定位检测分辨率：C/1024 mm,C为摩擦轮系的周长 (单位：mm)；

3.4 传感器工作灵敏度：＞1.5V/mT。

表1 系统的基本参数

四、TCK系统设备的优点和缺点

1.优点

1.1 安装便捷：高灵敏传感器，大容量数据采集装置及其它附属设施一次安装于工况现场各适当位置。

1.2 先进实用、技术可靠：通过定量无损检测和在线实时监测技术的有机结合，是使钢丝绳的安装监控工作变得轻松、自动、可靠。

1.3 兼容性强：本系统工作过程中提升设备的正常运行部产生任何影响，专业软件独立运行，并可实现其他控制操作系统的并入和兼容。

1.4 稳定可靠：采用专业设计方案，适合于野外、高空、井下及巷道灯多种工况条件，部受区域分布和恶劣环境的制约。

1.5 使用维护、简单方便：设备坚固耐用、安全可靠。专业软件安全稳定，并提供维护和升级的持续服务。

1.6 价值优势;TCK-W弱磁检测技术不仅可以完成对正在使用的钢丝绳定位、定量检测，而且可以是钢丝绳的安全对正在使用的钢丝绳的安全运行始终处于全面受控的监测状态；可以在生产的同时完成对钢丝绳的安全监测，使生产、监测两个流程综合二为一，减少一个工作环节，有效提高设备利用率；可以减少专门用于钢丝绳检测的设备开机能耗，节能降耗效果显著；可以科学延长钢丝绳的使用寿命，降低用绳成本。

2.缺点

TCK系统设备在长期运行过程中，检测支架有可能变形和行程计量装置的行程轮磨损严重，会导致TCK系统无法正常运转。二号煤矿通过加固支架和定期更换行程轮，有效的保证了TCK系统的正常监测。

总结

该系统主要安装在矿井提升机、港口装卸机械及建筑、旅游等行业的起重运输机械的钢丝绳上；用于采集、传输、处理钢丝绳断丝、锈蚀、疲劳、磨损等损伤信号，并定期生成损伤报表，为二号煤矿的安全生产提供了保障。