起重機械鋼絲繩異常狀態(tài)在線監(jiān)測方法
一、核心監(jiān)測技術(shù)方法
- 機械運動參數(shù)監(jiān)測法
- 角速度與線速度傳感器：安裝在驅(qū)動臂板或卷筒上，監(jiān)測電機驅(qū)動卷筒的轉(zhuǎn)動速度及鋼絲繩線速度，通過異常速度波動（如電機轉(zhuǎn)速正常但鋼絲繩速度異常）判斷鋼絲繩打滑或斷裂。
- 壓力傳感與凸輪結(jié)構(gòu)：利用壓力彈簧和凸輪機構(gòu)檢測鋼絲繩張力變化，壓力異?？赡芊从充摻z繩松弛或斷裂風(fēng)險。
- 電阻特性監(jiān)測法
- 電阻橋測量模塊：通過接觸鉗夾持鋼絲繩，測量其電阻值變化。斷絲或磨損會導(dǎo)致電阻升高，結(jié)合無線傳輸實時預(yù)警，適用于橋式起重機等場景。
- 補償算法：需消除溫度、濕度等環(huán)境因素對電阻值的干擾，提升監(jiān)測精度。
- 磁通平衡與電磁感應(yīng)技術(shù)
- 非接觸式探傷傳感器：基于磁通平衡原理，檢測鋼絲繩內(nèi)部斷絲、銹蝕等缺陷。傳感器沿鋼絲繩移動時，磁通量變化反映損傷程度，適用于高速運行場景。
- 渦流檢測：通過電磁感應(yīng)分析鋼絲繩表面及近表面缺陷，如微裂紋或金屬損失。
- 光纖傳感與振動分析
- 光纖光柵傳感器：貼附于鋼絲繩表面，監(jiān)測應(yīng)力分布及振動頻率變化。異常振動可能指示鋼絲繩疲勞或斷裂。
- 分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)：覆蓋整個鋼絲繩區(qū)域，實時捕捉局部變形或斷裂信號。
- 智能算法與數(shù)據(jù)融合
- 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）：結(jié)合壓電材料傳感器采集的應(yīng)力數(shù)據(jù)，訓(xùn)練ANN模型預(yù)測鋼絲繩斷裂風(fēng)險。
- 斷絲增加率計算：通過歷史數(shù)據(jù)對比，估算鋼絲繩疲勞壽命并預(yù)警更換周期。
二、系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)處理
- PLC控制系統(tǒng)
- 集成傳感器信號至PLC，設(shè)置閾值觸發(fā)報警（如斷絲率≥5%）或自動停機，保障緊急情況下的設(shè)備安全。
- 支持遠程停送電控制，降低人工干預(yù)需求。
- 遠程監(jiān)控與報告生成
- 數(shù)據(jù)通過無線模塊上傳至云端或管理平臺，生成每日損傷報告，支持歷史數(shù)據(jù)追溯（保存≥5年）。
- 缺陷智能定位：通過軟件控制傳感器移動，精確定位損傷位置。
- 多技術(shù)協(xié)同驗證
- 結(jié)合機械參數(shù)、電阻、磁通、振動等多源數(shù)據(jù)交叉驗證，減少誤報率。例如，電阻異常與磁通探傷結(jié)果一致時，觸發(fā)高優(yōu)先級報警。
三、典型應(yīng)用場景與優(yōu)勢
- 礦山與煤礦提升系統(tǒng)
- 非接觸式磁通平衡裝置可24小時監(jiān)測主井鋼絲繩，減少人工停機檢測能耗，年節(jié)約成本超196萬元（以峰峰集團為例）。
- 建筑塔機與橋式起重機
- 壓電材料結(jié)合ANN的智能監(jiān)測系統(tǒng)，實時反饋鋼絲繩受力狀態(tài)，預(yù)防突發(fā)斷裂。
- 經(jīng)濟效益提升
- 延長鋼絲繩使用壽命（如減少1/3的突發(fā)換繩需求），年節(jié)約用繩成本約200萬元。
- 提升設(shè)備運行效率，減少因人工檢測導(dǎo)致的產(chǎn)能損失（如煤礦日增產(chǎn)6.3%）。
四、實施建議
- 選型匹配：根據(jù)工況選擇技術(shù)方案（如高速場景優(yōu)先磁通平衡，低速場景可用電阻法）。
- 定期校準(zhǔn)：結(jié)合人工檢查（如每月目檢關(guān)鍵區(qū)域）驗證系統(tǒng)準(zhǔn)確性。
- 標(biāo)準(zhǔn)化管理：參考《煤礦安全規(guī)程》設(shè)定檢測周期，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整維護策略。
通過上述技術(shù)組合，可實現(xiàn)鋼絲繩從“定期檢查”向“實時預(yù)警”的轉(zhuǎn)變，顯著降低安全事故風(fēng)險并優(yōu)化運維成本。
