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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 鋼絲繩芯膠帶中鋼絲繩陣列的無損檢測(cè)裝置
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)一種鋼絲繩芯膠帶中鋼絲繩陣列的無損檢測(cè)裝置。鋼絲繩芯傳輸機(jī)，是在礦山企業(yè)中用來運(yùn)輸煤礦、礦石等物料的大型運(yùn)輸設(shè)備，膠帶是其關(guān)鍵部件，膠帶由外層的硫化橡膠和內(nèi)部鋼絲繩陣列組成。當(dāng)內(nèi)部鋼絲繩出現(xiàn)斷繩等缺陷時(shí)，膠帶承載力下降，容易產(chǎn)生安全事故。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的裝置采用漏磁檢測(cè)方法，檢測(cè)有缺陷的鋼絲繩，用電路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算機(jī)軟件顯示和控制。
- 詳細(xì)介紹：
- 鋼絲繩芯傳輸帶（膠帶）是皮帶機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，其鋼絲繩的缺陷狀況直接關(guān)系到礦山安全，目前缺乏有效地檢測(cè)膠帶內(nèi)部鋼絲繩缺陷的裝置。本作品以本科生為主體，于2009年1月立項(xiàng)，2009年9月被批準(zhǔn)為國家大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，已于2011年4月結(jié)題，并被評(píng)為優(yōu)秀。作品于2010年8月赴中國科學(xué)院電工研究所開展學(xué)術(shù)交流，學(xué)術(shù)論文還參加了全國無損檢測(cè)年會(huì)，目前已申報(bào)兩項(xiàng)國家專利。作品的立意是借助現(xiàn)代技術(shù)手段，融合結(jié)構(gòu)學(xué)、電磁探傷、傳感器技術(shù)、光纖通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，研究一種對(duì)膠帶中的鋼絲繩的斷股、斷繩、編接頭進(jìn)行有效檢測(cè)的設(shè)備，以解決礦山企業(yè)在線膠帶檢測(cè)方面的不足。作品思路：作品立足于電磁方法，設(shè)計(jì)一套檢測(cè)系統(tǒng)，用磁化器磁化膠帶中的鋼絲繩陣列，以在其周圍產(chǎn)生漏磁場(chǎng)；發(fā)現(xiàn)膠帶有缺陷存在后，一方面通過皮帶機(jī)運(yùn)行控制器使皮帶機(jī)停機(jī)，另一方面將檢測(cè)數(shù)據(jù)通過井上、下光纖收發(fā)器、通訊光纜送入井上計(jì)算機(jī)，作進(jìn)一步地定性和定量分析，完成數(shù)據(jù)的分析、顯示、存儲(chǔ)，同時(shí)開發(fā)了用于井下系統(tǒng)的服務(wù)器程序和用于井上計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的客戶服務(wù)程序。創(chuàng)新成果與前景：作品涉及檢測(cè)系統(tǒng)、分立式磁化器、分立式檢測(cè)傳感器、聚磁技術(shù)、全通道檢測(cè)技術(shù)等多個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，配套自主開發(fā)的服務(wù)器與客服端軟件。作品包括學(xué)術(shù)論文、自主開發(fā)軟件、兩項(xiàng)國家專利（已獲申報(bào)號(hào)）、檢測(cè)裝置等，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)試檢測(cè)可靠，具有極大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 鋼絲繩芯傳輸帶（以下簡稱膠帶）是皮帶機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，直接關(guān)系到礦山的生產(chǎn)安全，目前還沒有較可靠的檢測(cè)膠帶內(nèi)部鋼絲繩陣列的裝置。作品的立意是借助現(xiàn)代技術(shù)手段，融合結(jié)構(gòu)學(xué)、電磁探傷、傳感器技術(shù)、光通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)研究和設(shè)計(jì)一種能對(duì)膠帶中的鋼絲繩的斷股、斷繩、編結(jié)頭進(jìn)行有效檢測(cè)的設(shè)備，以解決礦山企業(yè)在線膠帶檢測(cè)方面的不足。作品立足于電磁方法，設(shè)計(jì)一套檢測(cè)系統(tǒng)。用磁化器磁化膠帶中的鋼絲繩陣列，以在其周圍產(chǎn)生漏磁場(chǎng)；發(fā)現(xiàn)膠帶有缺陷存在后，一方面通過皮帶機(jī)運(yùn)行控制器使皮帶機(jī)停機(jī)，另一方面將檢測(cè)數(shù)據(jù)通過井上、下光纖收發(fā)器、通訊光纜送入井上計(jì)算機(jī)，作進(jìn)一步地定性和定量分析，完成數(shù)據(jù)的分析、顯示、存儲(chǔ)。作品的創(chuàng)新點(diǎn)是：檢測(cè)系統(tǒng)，分立式磁化器，分立式檢測(cè)傳感器，聚磁技術(shù)，全通道檢測(cè)技術(shù)等。作品的技術(shù)關(guān)鍵是：勵(lì)磁磁路設(shè)計(jì)，測(cè)量磁路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；數(shù)/模信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)；電磁仿真系統(tǒng)建模；缺陷電磁信號(hào)的特征提取、識(shí)別、分類和量化算法；微細(xì)缺陷的信號(hào)提取和識(shí)別算法。主要技術(shù)指標(biāo)：皮帶最大運(yùn)行速度為5m/s，缺陷定位到根，最小可檢斷口3mm。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 近兩年，國內(nèi)市場(chǎng)上陸續(xù)出現(xiàn)了1-2種初級(jí)的膠帶檢測(cè)儀，并已進(jìn)入礦井試運(yùn)行，調(diào)研發(fā)現(xiàn)，這些產(chǎn)品存在兩個(gè)關(guān)鍵性缺陷： (1) 監(jiān)測(cè)通道少，膠帶中的鋼絲繩少則數(shù)十根，多則一百多根，任一根鋼絲繩斷裂都會(huì)改變膠帶局部的受力狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)其他鋼絲繩造成影響，導(dǎo)致狀況惡化，因此，將檢測(cè)必須定位到每一根鋼絲繩，但是由于技術(shù)方面的原因，這些儀器都無法做到全通道檢測(cè)； (2) 不能定量，對(duì)于編接頭而言，接頭的滑移量是判斷膠帶是否需要維修的關(guān)鍵依據(jù)，但是目前的儀器都不能實(shí)現(xiàn)此功能。本作品的技術(shù)先進(jìn)性則體現(xiàn)在： (1) 實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的斷繩、斷股的定性測(cè)量，實(shí)現(xiàn)編接頭滑移的定量測(cè)量； (2) 智能化管理歷史數(shù)據(jù)，能分析編接頭滑移的趨勢(shì)，生成報(bào)表，打??； (3) 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)膠帶的工作狀態(tài)； (4) 對(duì)斷繩、斷股和編接頭出現(xiàn)的異常狀況報(bào)警，并提供控制信號(hào)； (5) 通過光纖傳輸數(shù)據(jù)，傳輸距離長。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年4月在****科技文化節(jié)中進(jìn)行作品展示。 2011年4月日在**組織的國家大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目結(jié)題驗(yàn)收評(píng)審中獲優(yōu)秀。2011年6月在湖北省第八屆挑戰(zhàn)杯競(jìng)賽中獲省一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品在通電后，首先啟動(dòng)服務(wù)器端軟件，確定網(wǎng)絡(luò)IP地址，然后開啟監(jiān)聽，接著在客戶端啟動(dòng)膠帶檢測(cè)軟件，分別進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置、新建作業(yè)、作業(yè)設(shè)計(jì)，標(biāo)定后，開始檢測(cè)，查看波形和報(bào)表。該作品，使膠帶內(nèi)的鋼絲繩組獲得全面可靠地掃查，杜絕了漏檢所造成的危害；實(shí)現(xiàn)缺陷的智能識(shí)別和數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理，避免人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。該裝置將能對(duì)膠帶內(nèi)鋼絲繩的斷繩和接頭移動(dòng)等缺陷進(jìn)行全面掃查，給膠帶的安全運(yùn)行提供可靠的依據(jù)；采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，監(jiān)測(cè)和判斷交給計(jì)算機(jī)軟件，杜絕了人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響；采用數(shù)字化技術(shù)，能對(duì)大量的歷史數(shù)據(jù)和結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)歸類和保存，便于歷史數(shù)據(jù)的回溯和對(duì)膠帶狀況的分析；運(yùn)輸機(jī)是煤礦、港口、鋼鐵企業(yè)和水利工程的重要運(yùn)輸設(shè)備，全國總量在幾千萬米以上，煤礦出現(xiàn)的問題，其它相關(guān)行業(yè)同樣存在，因此鋼絲繩芯膠帶的檢測(cè)問題將形成巨大的市場(chǎng)，“鋼絲繩芯傳輸帶電磁無損檢測(cè)裝置”系統(tǒng)填補(bǔ)了國內(nèi)空白，具有巨大的市場(chǎng)前景。
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)外針對(duì)強(qiáng)力膠帶中的鋼絲繩陣列的研究還沒有較成熟的方法，近幾年國內(nèi)出現(xiàn)了1-2種設(shè)備，這些設(shè)備的源頭可以追溯到德國，但是其在礦山企業(yè)的應(yīng)用并不理想，存在一些關(guān)鍵性的技術(shù)問題。本作品主要是針對(duì)這些問題開展，基本上解決了這些問題。電磁無損檢測(cè)新技術(shù)近年來不斷取得發(fā)展和進(jìn)步。然而，要在實(shí)際工程中成熟應(yīng)用，就得權(quán)衡多方面的因素，選擇出最合適的方法。以下針對(duì)工程應(yīng)用對(duì)漏磁檢測(cè)法、感應(yīng)線圈檢測(cè)法、磁通門檢測(cè)法和磁致伸縮檢測(cè)法進(jìn)行比較分析。 1.漏磁檢測(cè)法首先利用永磁體在膠帶周圍建立磁場(chǎng)，使其沿鋼絲繩軸向達(dá)到深度磁飽和。一旦某處存在缺陷，當(dāng)其通過所施加的磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)在鋼絲繩表面缺陷處產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，或引起鋼絲繩磁路中磁通量變化。再由傳感器捕獲磁漏，并信號(hào)做進(jìn)一步計(jì)算處理，就可間接分析出鋼絲繩的缺陷位置和類型。 2.感應(yīng)線圈檢測(cè)法利用Faraday電磁感應(yīng)定律，通過測(cè)量因缺陷引起的空間磁通量的變化而在線圈上感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)，以這種變化率來反映缺陷的情況。但此測(cè)方法缺陷，就是測(cè)量結(jié)果受膠帶與檢測(cè)設(shè)備的相對(duì)運(yùn)行速度影響。一般情況下此相對(duì)運(yùn)行速度在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，這就導(dǎo)致此法的誤差難以估量，檢測(cè)精度大打折扣。 3.磁通門檢測(cè)法與磁致伸縮檢測(cè)法雖然分別有著抗干擾能力強(qiáng)以及靈敏度高和檢測(cè)速度快、檢測(cè)效率高的優(yōu)點(diǎn)，但此法成本相對(duì)高，且在理論研究和實(shí)際技術(shù)應(yīng)用都不算成熟，依舊存在一些難以克服的技術(shù)問題。 4.漏磁檢測(cè)的測(cè)量信號(hào)表征缺陷處的磁場(chǎng)絕對(duì)大小，這樣一方面避免了檢測(cè)設(shè)備與膠帶之間相對(duì)速度不定而引入的測(cè)量誤差，另一方面也便于檢測(cè)的定量分析。而且絕對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度值含有信號(hào)幅值大小、位置、數(shù)量等信息，易于提取，從而據(jù)此可推導(dǎo)出膠帶鋼絲繩陣列缺陷的缺損程度、缺陷位置以及缺陷數(shù)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷檢測(cè)的定量化。如果再進(jìn)一步，在擁有廣泛數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上甚至可以形成一項(xiàng)對(duì)膠帶電磁無損檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，為衡量膠帶是否需要檢查維護(hù)、淘汰更換提供可靠的依據(jù)。綜合上述分析和工程實(shí)際，針對(duì)膠帶的檢測(cè)，漏磁檢測(cè)法是目前相對(duì)可靠又經(jīng)濟(jì)的電磁檢測(cè)方法。 5. 射線法是一種較成熟的檢查金屬內(nèi)部狀況的方法，但是對(duì)于膠帶而言，三維的鋼絲繩被投影到二維的膠片上，接頭的松動(dòng)根本無法分辨，再加上接頭太多（如神華金峰煤礦的接頭共有數(shù)千個(gè)），射線檢測(cè)根本不可能實(shí)現(xiàn)接頭的全面檢測(cè)，因此，大量的漏檢不可避免，膠帶的安全隱患并沒有消除。
