[摘 要] 鋼絲繩廣泛應用于國民經濟的多個重要領域，多年來鋼絲繩在使用過程中始終存在安全隱患突出、經濟性差、事故危害大等世界性難題。目前，國內礦山企業還一直沿用人工檢測方法進行鋼絲繩安全管理，造成企業多年來提升運輸事故不斷 ，損失十分巨大 焦家金礦根據當前礦用鋼絲繩使用現狀，結合自身

　　實際和鋼絲繩使用經驗，引用先進 的TCK弱磁檢測技術對在用鋼絲繩進行科學定量檢測 ，并率先在國內同行業建立鋼絲繩在線實時監測系統 ，在鋼絲繩科學、安全使用方面進行了富有成效 的探索。

　　[關鍵詞] 鋼絲繩檢測 ;在線監測 ;弱磁 ;安全管理

　　中圖分類號 ：TD532 文獻標識碼 ：A 文章編號 ：1009—914X (2014)47—0167一01

　　長期以來，由于復雜的結構、惡劣的使用環境和損傷的不可修復性，鋼絲繩的使用和管理始終是礦山企業設備管理的難點 ，甚至是“盲點”。鋼絲繩也成為企業安全生產的重大隱患，多年來事故不斷。焦家金礦是國有重點礦，也多次發生鋼絲繩斷繩事故 ，直接的設備損失和間接的經濟損失巨大。

　　1 加強技術創新，探索鋼絲繩使用與科學管理之路

　　焦家金礦目前共運行各種類型的大型提升設備21余臺，每年鋼絲繩使用量約50t，用繩成本約為l60萬元。如何能夠科學管理和使用鋼絲繩一直是個難題。焦家金礦在此方面作了如下探索。

　　(1 ) 科學可靠的檢測技術和檢測方法方面的探索 。

　　焦家金礦注意到了國內自主創新、在全球范圍內唯一采用弱磁檢測方法的TCK鋼絲繩檢測技術。該技術是TCK 鋼絲繩檢測技術有限公司研發人員在全球鋼絲繩檢測領域實現的一項重大突破，在理論上通過研究損傷場強和各項磁場矢量變量其和差關系，建立了其與鋼絲繩損傷面積△S之間的數學模型，通過監測圍繞鋼絲繩出現主漏磁場H z、局部漏磁場H i(即：內外斷絲造成的局部漏磁場Hd、內外磨損造成的漏磁場H m 、內外銹蝕所產生的局部漏磁場t-Ix及斷面變小、鋼絲焊點等所產生的其它漏磁場Hq等)以確定鋼絲繩內部和表面缺陷，并通過實驗得到了證 明。如圖1所示：在鋼絲繩周圍取一個環節，檢測環帶面積上的磁通密度或磁場強度 ，即可判定損傷面積AS。

　　B=μH

　　其中：μ——導磁率

　　在空氣和真空中μ=1

　　所以：H = B

　　H∞ΔS

　　S0 = △S0 S0max =0→2π

　　S0min =0→0

　　在環帶上組裝m個傳感器，形成一種模式識別型的環形傳感器 ，不但能識別某點場強的物理量 ，且可以識別鋼絲繩損傷點所處的空間位置。鋼絲繩損傷點的面積△s變成了場強Hi的函數。 .

　　實驗證明，完全正確。運算速度也非常之快。這個數學模型的建立對斷絲之類的缺陷已經完全滿足了。對于銹蝕、磨損、疲勞、變形等在捻距中也能被測出。這項新技術實現

　　了鋼絲繩各種損傷的定量檢測 ，解決了鋼絲繩量化檢測的難題。

　　(2)鋼絲繩安全系數與鋼絲繩使用壽命關系的探索。鋼絲繩隨著載荷的增加會有微量的伸長，當載荷超過彈性極限時，鋼絲繩就可能斷裂。通常，把鋼絲繩承受的靜載荷控制在安全負荷內。但鋼絲繩實際上往往處于運動狀態，鋼絲繩在工作時除了要承受貨物、吊物、自重等靜載荷外，還要受到因加速度和沖擊引起的動載荷，因彎曲引起的附加載荷，因摩擦引起的阻力載荷等等。由此可見，當除了靜載荷以外的其它載荷增多時，實際的安全系數就降低了。另外，《規程》第401條規定：提升裝置使用的鋼絲繩做定期檢驗時，安全系數有下列情況之一的，必須更換：①專為升降人員用的小于7;②升降人員和物料用的鋼絲繩：升降人員時小于7;升降物料時小于6;③專為升降物料用和懸掛吊盤用的小于5。我們在實際應用 中選擇安全系數多大時為合理昵?比如，我們對一條升降人員的提升鋼絲繩選擇安全系數7.1合理還是10.1甚至更大合理昵?通過對一個具體提升裝置提升鋼絲繩安全系數與其使用壽命關系的研究，就會為我們科學合理的選用鋼絲繩提供科學依據。

　　下圖是試驗得到安全系數與鋼絲繩壽命的關系曲線 。

　　2 建立科學的管理系統

　　確保鋼絲繩使用安全 通過長期對在用鋼絲繩的使用管理和檢測技術的探索，焦家金礦認識到建立一個科學的在用鋼絲繩管理系統是十分必要的。于是，焦家金礦建立了以TCK弱磁檢測技術為核心的礦山重大提升設備中鋼絲繩安全使用管理系統。通過該系統可以實現對鋼絲繩內外部磨損、斷絲、銹蝕以及疲勞等損傷的檢測 ，并通過MT/T970- 2005法定的判定規則，對所檢測的鋼絲繩進行損傷程度分析和更換與否進行判定。

　　(1)實現在用鋼絲繩的在線檢測。目前 ，國內外絕大多數鋼絲繩檢測儀對鋼絲繩的運行速度是有限制的，一般在0-8m/s。而這項弱磁檢測技術不受鋼絲繩運行速度的影響，為實現在線檢測創造了條件。

　　(2)建立鋼絲繩安全使用管理系統。由于實現了鋼絲繩的在線檢測，公司采集了大量的現場在用鋼絲繩工況數據，通過對工況數據的分析，系統根據鋼絲繩型號、制造商等信息對鋼絲繩的外部磨損、內部磨損、外部銹蝕、內部銹蝕、外部斷絲、內部斷絲、壓潰和疲勞程度等因素綜合分析設定一個上限，把在線檢測到的在用鋼絲繩的損傷程度與該上限進行比較。小于上限的30%屬輕度損傷，判定為繼續使用 ;最大損傷量值在判定上限30%到60%的，屬中度損傷，判定為加強保養;最大損傷量值在判定上限 60%到80%的，屬較重損傷，判定為加強監測;最大損傷量值在判定上限 80% 至判定上限間的，屬嚴重損傷，判定為近期更換;最大損傷量值達到或超過判定上限的，屬超限損傷 ，判定為停止使用。通過科學檢測，可以杜絕人工檢測的各種弊端，系統的建立為鋼絲繩的科學管理奠定了基礎 。

　　結語

　　提升設備在用鋼絲繩安全使用過程中更為重要的問題是對鋼絲繩從出廠、使用、甚至報廢過程的全程管理，而不僅僅是對鋼絲繩進行安全檢測，對鋼絲繩的檢測和在線監測僅僅是鋼絲繩管理體系中的一個環節而已。如何處理檢測結果，如何根據檢測結果對鋼絲繩的使用提出對策，即針對鋼絲繩使用情況的評估診斷、日常維護、處置方案是鋼絲繩管理的更為重要的研究方向。

　　目前，根據焦家金礦對全國礦山企業鋼絲繩使用單位的調查研究 ，企業真正需要的不僅僅是損傷檢測，更重要的是通過損傷的檢測 ，告訴鋼絲繩的使用者應該如何對鋼絲繩進行保養維護，如何調整鋼絲繩的使用方法 ，也就是得到鋼絲繩使用的全程管理方案。針對以上問題，焦家金礦在鋼絲繩在線檢測和監測系統的基礎上，正在進行鋼絲繩數據庫的建立，進而開發填補國內外空白、具有國際領先水平的鋼絲繩全程管理系統，對鋼絲繩進行從購買、存儲、轉運、使用、檢測、維護到更換的全過程系統管理。