一、鋼繩芯輸送帶在線無(wú)損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述：

1. 鋼繩芯輸送帶在線無(wú)損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品特點(diǎn)

鋼繩芯輸送帶在線無(wú)損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于對(duì)強(qiáng)力鋼繩芯膠帶內(nèi)的鋼絲繩斷繩、接頭抽動(dòng)進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，模塊化的系統(tǒng)具有可靠性強(qiáng)、靈敏度高、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單、上位機(jī)人機(jī)界面友好、操作系統(tǒng)易掌握等特點(diǎn)。

1.1   傳感器

鋼繩芯輸送帶在線無(wú)損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用當(dāng)前國(guó)外的鋼絲繩探傷檢測(cè)技術(shù)itunes，傳感器密集布置、免維護(hù)、測(cè)量穩(wěn)定性高、抗抖動(dòng)性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。

1.2  數(shù)據(jù)采集模塊

鋼繩芯輸送帶在線無(wú)損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多CPU構(gòu)架的數(shù)據(jù)采集、通訊設(shè)計(jì)，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和信號(hào)的完整性。

1.3 通訊系統(tǒng)

鋼繩芯輸送帶在線無(wú)損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方式，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、抗干擾性能好、誤碼率低等特點(diǎn)，并可兼容其它多種通訊方式。

1.4 上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件

模擬膠帶實(shí)際運(yùn)行工況，膠帶接頭編號(hào)和實(shí)際一致，掃描獲得的接頭、斷頭數(shù)據(jù)以圖形方式在地面計(jì)算機(jī)上直觀顯示，使用超級(jí)照相機(jī)功能可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、當(dāng)前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)之間的任意比較，從而使對(duì)斷頭變化、接頭抽動(dòng)有了判斷依據(jù)和參照標(biāo)準(zhǔn)itunes；軟件自動(dòng)報(bào)警功能可以及時(shí)提醒操作人員，避免發(fā)生斷帶事故。

2. 鋼繩芯輸送帶在線無(wú)損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用途和適用范圍

鋼繩芯輸送帶在線無(wú)損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可適用于各類礦山、港口、碼頭、電廠、水泥廠等使用強(qiáng)力鋼繩芯膠帶的場(chǎng)所。

鋼繩芯輸送帶在線無(wú)損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)在淋水、潮濕、高低溫、強(qiáng)磁場(chǎng)等各種復(fù)雜惡劣的環(huán)境下均可以正常工作，適合于各種形式的強(qiáng)力膠帶，如防縱撕膠帶等。

3.鋼繩芯輸送帶在線無(wú)損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

表1：系統(tǒng)組成設(shè)備表

4. 適用條件

（1）工作溫度：-20℃～40℃；

（2）相對(duì)濕度：≤98％；

（3）大氣壓力：80 Kpa～110 Kpa；itunes

（4）含有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤礦井下；

（5）貯存溫度：-40℃～60℃。

二、鋼繩芯輸送帶在線無(wú)損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征

1．ZSC127-Z探傷主機(jī)

ZSC127-Z探傷主機(jī)由3臺(tái)探傷傳感器箱、3組數(shù)據(jù)采集/通訊模塊組成。每臺(tái)探傷傳感器箱內(nèi)置16個(gè)探傷傳感器，由1組數(shù)據(jù)采集/通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬷行恼居?jì)算機(jī)，所有部件布置在不銹鋼箱體內(nèi)，然后再使用不銹鋼護(hù)罩進(jìn)行防護(hù)。雙層不銹鋼防護(hù)保證了主機(jī)在煤礦惡劣的工作環(huán)境下能夠正常工作。

探傷主機(jī)略寬于膠帶寬度，以保證在皮帶跑偏的情況下仍然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)膠帶全寬度范圍的鋼絲繩進(jìn)行檢測(cè)。

    探傷主機(jī)的高亮度LED指示燈用于顯示工作狀態(tài)。三個(gè)蘭色LED亮表示電源正常、三個(gè)黃色LED亮表示主機(jī)工作正常、三個(gè)紅色LED任意一個(gè)亮表示出現(xiàn)故障，三個(gè)白色LED任意一個(gè)亮表示膠帶接頭或斷頭通過主機(jī)箱。

2．ZSC127D-K隔爆兼本安控制主機(jī)

電源箱的主要部件包括：隔爆外殼、三組12V/0.8A本安電源模塊、一組遠(yuǎn)程停送電控制模塊、1個(gè)電源變壓器、一個(gè)電源濾波器、二組接線端子排等部件。

隔爆殼內(nèi)的所有部件均集成在機(jī)芯上，可以整體抽出，便于檢修和維護(hù)。

3．通訊接口結(jié)構(gòu)

通訊接口為礦用一般兼本質(zhì)安全型，安裝在地面監(jiān)控中心。

除通訊轉(zhuǎn)換電路外，耐壓達(dá)3000V的光耦和DC/DC轉(zhuǎn)換電路將計(jì)算機(jī)的非本安輸出和itunes通訊接口的本安輸出隔離開來(lái)，從而保證了通往井下的通訊線路的本質(zhì)安全性能。

 通訊接口有電源指示、通訊狀態(tài)指示及故障指示燈。

三、工作原理

探傷主機(jī)內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)型傳感器箱密集布置了48組傳感器，每組傳感器監(jiān)測(cè)1~2根鋼絲繩，膠帶以正常速度運(yùn)行的狀況下，各組傳感器對(duì)膠帶內(nèi)的鋼絲繩進(jìn)行不間斷的掃描檢測(cè)。

探傷主機(jī)的寬度大于皮帶寬度100mm以上，以保證在皮帶跑偏的情況下，探傷主機(jī)仍然能夠覆蓋所有鋼絲繩。

傳感器的探傷原理是通過探測(cè)鋼絲繩的導(dǎo)磁性能來(lái)判斷鋼絲繩的受損情況，以及接頭是否發(fā)生抽動(dòng)。

如圖4所示，無(wú)損傷、連續(xù)的鋼絲繩導(dǎo)磁性能良好，通過探傷主機(jī)安裝位置時(shí)，傳感器不會(huì)產(chǎn)生任何信號(hào)。

當(dāng)膠帶內(nèi)的鋼絲繩出現(xiàn)斷頭、銹蝕等情況時(shí)，鋼絲繩的導(dǎo)磁性能變差，傳感器檢測(cè)到信號(hào)的變化后，經(jīng)過信號(hào)處理電路，將信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波。

傳感器輸出的方波信號(hào)寬度和鋼絲繩斷口大小成正比，斷口小，方波信號(hào)則窄，反之，方波信號(hào)就寬；同時(shí)，與鋼絲繩斷口到傳感器的距離成反比，距離越大，方波信號(hào)越窄。

傳感器具有很高的靈敏度，當(dāng)一根鋼絲繩受損時(shí)，附近布置的幾個(gè)傳感器都會(huì)感應(yīng)出信號(hào)。

鋼絲繩斷口，在該斷口左右布置的傳感器C1~C4都檢測(cè)到了該斷口，因此都有信號(hào)輸出。由于傳感器C2、C3到斷口的距離L2、L3小，所以輸出的方波信號(hào)寬，傳感器C1、C4到斷口的距離L1、L4大，輸出的方波信號(hào)就窄。

數(shù)據(jù)采集/通訊模塊采集到傳感器輸出的方波信號(hào)后，將數(shù)據(jù)傳輸至地面計(jì)算機(jī)。地面計(jì)算機(jī)截取出方波的寬度，以紅色或者綠色線條表現(xiàn)方波的寬窄。每個(gè)線條對(duì)應(yīng)一個(gè)傳感器輸出的信號(hào)，線條的長(zhǎng)短和傳感器輸出的方波信號(hào)的寬窄相對(duì)應(yīng)。

典型的斷頭信號(hào)在計(jì)算機(jī)上顯示的圖形如圖5所示。該圖說明：在斷頭附近布置的4個(gè)傳感器都檢測(cè)到了該斷頭，短線條表示傳感器距離斷頭遠(yuǎn)，線條越長(zhǎng)，則斷頭距該傳感器越近。

四、信號(hào)特征及斷頭、接頭抽動(dòng)判斷

1．?dāng)囝^、銹蝕、劈絲等檢測(cè)圖形特征

1.1  鋼絲繩有明顯的斷頭時(shí)，通常連續(xù)的3~4個(gè)傳感器都有信號(hào)輸出，檢測(cè)圖形的特征為中間大、上下小。

1.2  鋼絲繩有銹蝕、劈絲等情況時(shí)，檢測(cè)圖形要比斷頭圖形小，且無(wú)明顯的斷頭圖形特征，如圖7所示。

1.3  傳感器輸出的信號(hào)有以下特征：

（1）鋼絲繩斷口間距≤80mm，斷口間距增大時(shí)，信號(hào)大?。ǚ讲▽挾龋╇S著增大，如圖6.1、圖6.2所示。

（2）鋼絲繩斷口間距≥80mm時(shí)，信號(hào)分為2個(gè)。

當(dāng)出現(xiàn)鋼絲繩有銹蝕、劈絲等情況時(shí)，實(shí)際中往往采取補(bǔ)膠、背鋼絲繩等措施，無(wú)論采取哪種措施itunes，斷頭仍然是存在的，因此，反映在計(jì)算機(jī)上的信號(hào)也仍然存在。但斷頭變大時(shí)，檢測(cè)圖形也會(huì)增大，以此可以判斷斷頭的變化。

2．接頭檢測(cè)圖形特征

2．1 標(biāo)準(zhǔn)硫化接頭

不同接法的硫化接頭，接頭內(nèi)的鋼絲繩是對(duì)接或搭接的，并有以下規(guī)律：

 （1）一級(jí)接頭鋼絲繩全部為搭接，沿膠帶寬度方向形成2列斷點(diǎn)；二級(jí)接頭鋼絲繩一對(duì)一搭，沿膠帶寬度方向形成3列斷點(diǎn)；三級(jí)接頭二對(duì)一搭，沿膠帶寬度方向形成4列斷點(diǎn)。

（2）無(wú)論對(duì)接口或搭接口，都呈傾斜布置。

根據(jù)傳感器的工作原理，當(dāng)接頭內(nèi)的各列斷點(diǎn)通過傳感器箱安裝位置時(shí)，所有傳感器都會(huì)出現(xiàn)信號(hào)，相應(yīng)地，檢測(cè)結(jié)果也應(yīng)該出現(xiàn)2列信號(hào)、3列信號(hào)、4列信號(hào)；并應(yīng)該正確地顯示接頭接法——對(duì)接口或搭接口的傾斜方向。

接頭有規(guī)律地形成3列斷點(diǎn)，兩者之間的區(qū)別是對(duì)接口或搭接口的傾斜方向相反。

2.3接頭抽動(dòng)的判斷

   接頭發(fā)生抽動(dòng)時(shí)，軟件會(huì)自動(dòng)報(bào)警。還可以通過人工分析接頭的變化，系統(tǒng)軟件有圖形拍攝功能，可以將當(dāng)前接頭圖形拍攝成照片，和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖形進(jìn)行對(duì)比。

   當(dāng)接頭發(fā)生抽動(dòng)后，檢測(cè)結(jié)果圖形會(huì)發(fā)生變化，圖12itunes顯示了一個(gè)典型的接頭抽動(dòng)案例。發(fā)生抽動(dòng)后的接頭圖形，和正常接頭相比，信號(hào)變大并有斷裂，發(fā)生了明顯變化。

五、實(shí)現(xiàn)的功能及性能特點(diǎn)

1．實(shí)現(xiàn)的功能

（1） 對(duì)鋼絲繩芯膠帶的斷繩、銹蝕、損傷等狀況進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能準(zhǔn)確定位。

（2） 實(shí)現(xiàn)硫化接頭抽動(dòng)、接頭脫膠、接頭內(nèi)斷繩、損傷的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

（3） 模擬X光機(jī)檢測(cè)方式，整條皮帶的接頭、斷繩、銹蝕、損傷等狀況以全圖形化方式顯示、儲(chǔ)存；操作軟件可以隨意打開多個(gè)窗口，調(diào)出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、當(dāng)前數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)任意比較分析；的圖形拍照功能，極大地方便了現(xiàn)場(chǎng)操作人員對(duì)接頭、斷繩、銹蝕、損傷等圖形的變化情況進(jìn)行分析比較。

（4） 斷頭變化、接頭抽動(dòng)自動(dòng)報(bào)警功能。監(jiān)控軟件采用數(shù)據(jù)分析和圖形比較二種計(jì)算方法，使得自動(dòng)報(bào)警更加可靠。

（5） 計(jì)算機(jī)顯示的接頭編號(hào)和膠帶實(shí)際編號(hào)一致，新增接頭可由用戶自定義。

（6） 檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)打印功能。

（7） 遠(yuǎn)程停送電功能。打開監(jiān)控軟件開始檢測(cè)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)上電，皮帶停止運(yùn)行，系統(tǒng)自動(dòng)斷電。

（8） 檢測(cè)結(jié)果可通過Internet遠(yuǎn)傳至制造廠，由制造廠專家進(jìn)行itunes檢測(cè)結(jié)果分析。

2．性能特點(diǎn)

（1）探傷主機(jī)具有抗皮帶抖動(dòng)性能。

（2）探傷傳感器無(wú)需調(diào)整工作點(diǎn)，免維護(hù)，信號(hào)大小始終一致。

（3）工作原理與國(guó)內(nèi)類似設(shè)備有本質(zhì)上的不同，無(wú)振蕩電路，從根本上消除了傳感器的自激干擾、實(shí)現(xiàn)了傳感器的密集布置及單箱體結(jié)構(gòu)。

（4）三組CPU并行工作，保證了皮帶在高速運(yùn)行狀態(tài)下采集數(shù)據(jù)不丟失。

（5）優(yōu)異的抗干擾性能——大功率除鐵器、大功率電機(jī)等強(qiáng)磁場(chǎng)干擾環(huán)境不影響正常工作。

（6）即安即測(cè)，無(wú)需磁化鋼絲繩。

六、主要技術(shù)參數(shù)

1． 適應(yīng)膠帶寬度：800~2500mm。

2． 膠帶運(yùn)行速度：0.5~6m/s。

3． 實(shí)時(shí)采集的接頭數(shù)據(jù)重復(fù)率≥96%，斷頭數(shù)據(jù)重復(fù)率≥98%。

4． 皮帶內(nèi)鋼絲繩斷頭、損傷、銹蝕判斷準(zhǔn)確率：100％。

5． 硫化接頭抽動(dòng)分辨率≤1mm。

6.  鋼絲繩斷頭、損傷、銹蝕定位：縱向距離誤差±300mm， 橫向距離誤差±10mm。

7． 通訊方式：CAN總線、RS485、以太網(wǎng)任意選擇。

8． 通訊媒介：通訊電纜、光纜、電話線任意選擇。

9． 計(jì)算機(jī)工作環(huán)境溫度：0℃~45℃，傳感器工作環(huán)境溫度：-20℃~45℃。

10．電源電壓：127V/220V，頻率50Hz，功率≤150W。

11．通訊距離≥10km；傳輸速率：10~200kbps。

12．軟件操作界面：Windows XP/NT/9x itunes。