一、產(chǎn)品概況
鋼絲繩芯（強(qiáng)力）輸送帶是帶式輸送機(jī)牽引和運(yùn)載的重要部件，已廣泛應(yīng)用于煤炭、礦山、港口、電力、冶金、化工等領(lǐng)域。在使用過程中，由于鋼絲繩芯輸送帶載荷量增加，被廢鋼鐵或矸石等異物或障礙物劃傷，長期在惡劣環(huán)境下使用輸送帶老化，輸送機(jī)安裝調(diào)整不當(dāng)，鋼絲繩芯接頭搭接和硫化不好等原因而產(chǎn)生鋼絲繩芯斷裂、劃傷、銹蝕、接頭伸長或接頭搭接不規(guī)范和鋼絲繩芯與橡膠分離（脫膠）等故障，一旦發(fā)生故障將會(huì)造成重大斷帶安全事故而停產(chǎn)，運(yùn)輸物料的損耗，設(shè)備的損壞，巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。
我國帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB5043-2008）要求對鋼絲繩芯輸送帶進(jìn)行監(jiān)測。目前常用的檢測方法有人工檢測法和電磁檢測法。
人工檢測法是鋼絲繩芯輸送帶運(yùn)行在檢修或驗(yàn)帶速度（0.27m/s）下，靠人眼觀察輸送帶外部情況來判斷輸送帶是否存在故障。該方法不能在線實(shí)時(shí)檢測，檢測效率低，影響生產(chǎn)；檢測工作需要耗費(fèi)大量的工時(shí)及工費(fèi)，勞動(dòng)強(qiáng)度大；帶式輸送機(jī)空載運(yùn)行，消耗大量電能，花費(fèi)高額電費(fèi)；增加輸送機(jī)起、制動(dòng)次數(shù)和工作時(shí)間，縮短帶式輸送機(jī)及輸送帶的使用壽命；只能根據(jù)觀察鋼絲繩芯輸送帶表面情況人為判斷故障，檢測準(zhǔn)確率差，易出現(xiàn)漏檢現(xiàn)象而導(dǎo)致鋼絲繩芯輸送帶安全事故的發(fā)生。
1979年，澳大利亞學(xué)者A·哈里森首次提出了鋼絲繩芯輸送帶的電磁檢測法。該方法是一種利用電磁感應(yīng)原理對輸送帶鋼絲繩芯進(jìn)行無損檢測的方法，只能給出鋼絲繩芯檢測結(jié)果曲線或顯示模擬圖像，大致測出鋼絲繩芯故障的位置和程度，不能直接顯示輸送帶鋼絲繩芯圖像，故障的精確位置和詳細(xì)狀況還要輔助設(shè)備來判斷，存在準(zhǔn)確性和可靠性差、顯示不直觀等缺點(diǎn)，且當(dāng)帶內(nèi)有縱向撕裂保護(hù)絲網(wǎng)時(shí)，不能探測。
上述二種方法需要借助于小型X光探傷儀輔助對輸送帶鋼絲繩芯故障進(jìn)行停機(jī)檢測。它檢測范圍小、效率低、準(zhǔn)確性差，影響生產(chǎn)；檢測人員需要手持X光探傷儀進(jìn)行檢測，勞動(dòng)強(qiáng)度大；與X光的距離近，易對檢測人員造成傷害。
目前，由于不能安全、可靠和準(zhǔn)確的檢測輸送帶鋼絲繩芯故障，為了保證鋼絲繩芯輸送帶運(yùn)行的安全，需要將可繼續(xù)使用的、價(jià)格（500-10000元/米）昂貴的輸送帶定期或提前更換，更換下來的鋼絲繩芯輸送帶有70%的強(qiáng)度損耗很小，可以繼續(xù)使用，造成了巨大的浪費(fèi)。
2003年天津市恒一機(jī)電科技有限公司與天津工業(yè)大學(xué)合作，在天津市科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(08ZCKFGX02400)和天津市高等學(xué)?？萍及l(fā)展基金計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2006ZD38）支持下，采用X光無損探測技術(shù)研制了ZSX220(127)D(A)礦用鋼繩芯輸送帶無損監(jiān)測裝置（防爆）和KGT-1型強(qiáng)力輸送帶安全無損檢測裝置（非防爆）。經(jīng)過五年艱苦的技術(shù)公關(guān)、上千次的實(shí)驗(yàn)，2008年第一套裝置在撫順礦業(yè)集團(tuán)西露天礦應(yīng)用；2010年8月通過天津市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)主持的鑒定，達(dá)到國際領(lǐng)先水平；獲得了國家發(fā)明專利、實(shí)用新型專利、軟件著作權(quán)、礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志證書和輻射安全許可證等。2018年升級系列產(chǎn)品ZSX220(127)D(B)型礦用鋼絲繩芯輸送帶X射線探傷裝置也順利獲得礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志證書和輻射安全許可證等證書，開始投向市場。
該裝置能夠遠(yuǎn)程在線檢測輸送帶鋼絲繩芯圖像，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和顯示鋼絲繩芯圖像，對鋼絲繩芯圖像進(jìn)行處理與分析，發(fā)現(xiàn)鋼絲繩芯斷裂、劃傷、銹蝕、接頭伸長或接頭搭接不規(guī)范和鋼絲繩芯與橡膠分離（脫膠）等故障，及時(shí)報(bào)警，給出性能分析結(jié)果，具有技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、安裝使用方便、實(shí)時(shí)檢測、準(zhǔn)確性高、顯示直觀等優(yōu)點(diǎn)；能夠避免重大斷帶安全事故的發(fā)生，設(shè)備的損壞，停產(chǎn)和人員傷亡，減少運(yùn)輸物料的損耗和經(jīng)濟(jì)損失，提高生產(chǎn)效率，具有顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，可廣泛應(yīng)用于煤炭、礦山、港口、電力、冶金、化工等領(lǐng)域使用鋼絲繩芯輸送帶的場合，特別適用于煤礦生產(chǎn)中輸送帶的安全檢測，已在山西、內(nèi)蒙古、安徽、陜西、貴州、遼寧、山東、河北、寧夏、河南、黑龍江和新疆等地推廣應(yīng)用，成功解決了帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)臄鄮栴}，受到了用戶的好評。
二、裝置組成及工作過程
該裝置是由X光射線源、高速X光探測器、計(jì)算機(jī)及軟件和供電電源等組成，其組成原理框圖如圖1所示。高速X光探測器由光電轉(zhuǎn)換模塊、信號采集模塊、信號處理傳輸模塊和電源模塊組成。
圖1 裝置組成原理框圖
該裝置工作過程是X光射線源發(fā)射的X光穿過運(yùn)行著的鋼絲繩芯輸送帶照射到高速X光探測器的光電轉(zhuǎn)換模塊上，光電轉(zhuǎn)換模塊將輸送帶鋼絲繩芯圖像的光信號轉(zhuǎn)換為電信號；該電信號通過高速X光探測器的信號采集模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送給信號處理傳輸模塊；信號處理傳輸模塊對該數(shù)字信號進(jìn)行處理后，通過以太網(wǎng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)（PC機(jī)）；計(jì)算機(jī)接收到信號處理傳輸模塊的信號后，通過軟件實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)輸送帶鋼絲繩芯圖像，運(yùn)用圖像處理、識(shí)別算法對輸送帶鋼絲繩芯的斷裂、劃傷、銹蝕、接頭伸長或接頭搭接不規(guī)范等故障進(jìn)行提取、分析和判斷，及時(shí)報(bào)警，給出強(qiáng)度性能分析結(jié)果。
ZSX220（127）D（B）礦用鋼絲繩芯輸送帶X射線探傷裝置包括ZSX220(127)D-F型礦用隔爆型鋼繩芯輸送帶無損監(jiān)測裝置發(fā)射箱（1）、ZSX220（127）D-S(B)型礦用本安型X射線接收箱（2）、KXJ220(127)(B)型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型控制箱（3）、KDW220/12礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源（4）、連接電纜（5）、支架（6）和防護(hù)鉛板（7）等，樣機(jī)如圖2所示。
KGT-1型強(qiáng)力（鋼絲繩芯）輸送帶安全無損檢測裝置包括X射線發(fā)射箱（1）、X射線控制器(2)、X射線接收箱(3)、連接電纜（4）、支架（5）和防護(hù)鉛板（6）等，樣機(jī)如圖3所示。
圖2礦用鋼絲繩芯輸送帶X射線探傷裝置樣機(jī)
圖3 KGT-1型強(qiáng)力（鋼絲繩芯）輸送帶安全無損檢測裝置樣機(jī)
三、裝置主要功能和優(yōu)勢
裝置主要功能：
1、該裝置能夠利用計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)遠(yuǎn)程在線檢測輸送帶鋼絲繩芯圖像，具有實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、顯示鋼絲繩芯圖像，建立圖像檔案的功能，定期形成檢測報(bào)告。
2、該裝置具有對檢測的鋼絲繩芯圖像進(jìn)行放大、縮小、距離測量，以及接頭的篩選、拼接、比對等處理功能，圖像處理功能強(qiáng)大，故障檢測準(zhǔn)確。
3、該裝置能夠識(shí)別鋼絲繩芯故障的圖像，并對其性能進(jìn)行分析，具有鋼絲繩芯圖像故障識(shí)別、篩選、分類、性能分析和故障報(bào)警等功能，自動(dòng)檢測鋼絲繩芯斷裂、劃傷、銹蝕、接頭伸長或接頭搭接不規(guī)范和脫膠等故障，給出性能分析結(jié)果。
裝置主要優(yōu)勢：
1．自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。獲得發(fā)明專利8項(xiàng)、實(shí)用新型專利10項(xiàng)、軟件著作權(quán)1項(xiàng)；申請發(fā)明專利6項(xiàng)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
2．技術(shù)先進(jìn)，國際領(lǐng)先。率先采用X光無損探測技術(shù)，應(yīng)用電子、通信、圖像處理、模式識(shí)別等先進(jìn)技術(shù)研發(fā)出該裝置，引領(lǐng)了輸送帶鋼絲繩芯無損監(jiān)測產(chǎn)品市場，其成果2010年8月通過了天津市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)主持的鑒定，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
3．獲獎(jiǎng)產(chǎn)品。獲得了國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局頒發(fā)的第六屆安全生產(chǎn)科技成果獎(jiǎng)和天津市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
4．遠(yuǎn)程在線檢測，圖像質(zhì)量好。采用以太網(wǎng)技術(shù)能夠遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)檢測輸送帶鋼絲繩芯圖像，不存在丟幀和黑邊現(xiàn)象，圖像真實(shí)、清晰，質(zhì)量好，提高了鋼絲繩芯故障檢測的準(zhǔn)確性。
5．故障檢測、定位準(zhǔn)確。采用專利技術(shù)對檢測的鋼絲繩芯圖像進(jìn)行處理、故障識(shí)別和分析，故障檢測準(zhǔn)確率達(dá)到100%，故障定位采用測量標(biāo)尺，無需借助速度傳感器，與輸送帶完全無接觸，可靠性高，定位準(zhǔn)確。
6．圖像處理功能強(qiáng)大。具有對鋼絲繩芯圖像進(jìn)行放大、縮小、距離測量，接頭篩選、拼接、比對，以及故障識(shí)別、篩選、分類、性能分析和故障報(bào)警等功能，圖像處理功能強(qiáng)大。
7．方便組網(wǎng)。該裝置具有網(wǎng)絡(luò)通信功能，能夠利用現(xiàn)有的環(huán)網(wǎng)將多臺(tái)裝置連接起來，實(shí)現(xiàn)“一拖多”，形成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，方便組網(wǎng)。
8．輻射劑量最低。該裝置是業(yè)內(nèi)率先采用Ⅲ類射線源的產(chǎn)品，射線源管電壓為80KV，采用了多種防輻射措施，X射線泄漏劑量遠(yuǎn)低于國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布的《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB18871-2002）的要求，對人體健康和環(huán)境造成危害程度低。
9．本安型接收箱。X射線接收箱采用本安設(shè)計(jì)，減小了設(shè)備體積及重量。
10．安裝、使用方便。采用模塊化結(jié)構(gòu)，拆裝方便，輕便靈活，對安裝位置要求不高；軟件具有“一鍵完成”功能，可自動(dòng)完成圖像采集、檢測鋼絲繩芯斷裂、劃傷、銹蝕、接頭伸長或接頭搭接不規(guī)范和脫膠等故障，給出性能分析結(jié)果，安裝使用方便。
11．產(chǎn)品質(zhì)量可靠。2008年第一套裝置投入市場，成為X光鋼繩芯輸送帶無損監(jiān)測裝置產(chǎn)品應(yīng)用的開拓者，截至2020年，最長使用時(shí)間已超過10年，并通過大量用戶使用驗(yàn)證了產(chǎn)品質(zhì)量，成功解決了帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)臄鄮栴}，受到了用戶的好評。
四、裝置主要性能指標(biāo)
裝置主要性能指標(biāo)如表1所示。
表1 裝置主要性能指標(biāo)
五、應(yīng)用情況及部分銷售業(yè)績
該裝置目前已在山西、內(nèi)蒙古、安徽、陜西、貴州、遼寧、山東、河北、寧夏、河南、黑龍江和新疆等地推廣應(yīng)用，并已在山西西山晉興能源有限責(zé)任公司、同煤大唐塔山煤礦有限公司等知名企業(yè)使用，成功解決了帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)臄鄮栴}，取得了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，受到了用戶的好評。
該裝置使用的現(xiàn)場照片如圖4-15所示。
圖4 遼寧撫順礦業(yè)集團(tuán)現(xiàn)場照片
圖5 安徽蕪湖發(fā)電公司現(xiàn)場照片
圖6 陜西北元化工集團(tuán)現(xiàn)場照片
圖7 山西晉興能源斜溝礦現(xiàn)場照片
圖8 神華烏海能源有限責(zé)任公司現(xiàn)場照片
圖9 山西晉興能源斜溝選煤廠現(xiàn)場照片
圖10 中煤華晉韓咀煤業(yè)現(xiàn)場照片
圖11 山西長平煤業(yè)現(xiàn)場照片
圖12 山西晉煤集團(tuán)坪上煤業(yè)現(xiàn)場照片
圖13 同煤北辛窯煤礦現(xiàn)場照片
圖14 中煤華晉王家?guī)X洗煤廠現(xiàn)場照片
圖15 同煤大唐塔山礦現(xiàn)場照片
六、輸送帶鋼絲繩芯故障圖像
輸送帶鋼絲繩芯典型故障主要包括鋼絲繩芯斷裂、爆絲、劃傷、銹蝕、接頭伸長或接頭搭接不規(guī)范和脫膠等，其圖像如圖16-27所示
圖16 鋼絲繩芯斷裂故障圖像
圖17 鋼絲繩芯斷裂故障圖像
圖18 鋼絲繩芯斷裂故障圖像
圖19 鋼絲繩芯爆絲故障圖像
圖20 鋼絲繩芯劃傷故障圖像
圖21 鋼絲繩芯劃傷故障圖像
圖22鋼絲繩芯銹蝕故障圖像
圖23鋼絲繩芯銹蝕斷裂故障圖像
圖24 鋼絲繩芯銹蝕故障圖像
圖25 鋼絲繩芯接頭搭接不規(guī)范故障圖像
圖26 鋼絲繩芯接頭拉伸及脫膠故障圖像
圖27 鋼絲繩芯接頭伸長及脫膠故障圖像
七、裝置所獲證書
安全生產(chǎn)科技成果獎(jiǎng)
天津市科學(xué)進(jìn)步獎(jiǎng)
科學(xué)技術(shù)成果鑒定證書 成果水平：國際領(lǐng)先
