1 輸送機(jī)皮帶檢測(cè)具有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值和意義

礦山安全生產(chǎn)最重要的是皮帶檢測(cè),一條輸送皮帶的價(jià)值,少則幾十萬(wàn),多則百萬(wàn)甚至千萬(wàn),是一種非常昂貴的企業(yè)資產(chǎn)。隨著帶式輸送機(jī)朝著高速度,大規(guī)模、超長(zhǎng)距離、大傾角的方向發(fā)展,對(duì)輸送帶在運(yùn)行過(guò)程中的損傷監(jiān)測(cè)變得愈發(fā)重要。

通過(guò)大量的行業(yè)實(shí)踐反饋,皮帶傳輸機(jī)的皮帶跑偏、撕裂、異物、鼓包、鋼芯祼漏其實(shí)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中很常見(jiàn)的問(wèn)題。特別是長(zhǎng)距離傳輸中,一旦發(fā)生皮帶傳輸機(jī)的皮帶撕裂或鋼芯祼漏等損傷時(shí),往往會(huì)造成嚴(yán)重的直接經(jīng)濟(jì)損失,發(fā)生損傷以后需要人工和時(shí)間來(lái)修補(bǔ)、替換,極大的影響企業(yè)的正常生產(chǎn),甚至可能會(huì)造成人員傷亡事故。

對(duì)礦帶損傷的監(jiān)控監(jiān)測(cè),不僅是只在發(fā)生突發(fā)性的明顯損傷時(shí),才發(fā)出預(yù)警,還要當(dāng)?shù)V帶已經(jīng)呈現(xiàn)出損傷、部分磨損的跡象時(shí),也能及時(shí)預(yù)警和監(jiān)控,這是因?yàn)楹芏鄵p傷發(fā)生順序之間,本身也存在一定的因果關(guān)系。比如,當(dāng)皮帶出現(xiàn)鼓包、皮帶掉皮、皮帶啃邊時(shí),在高強(qiáng)度的運(yùn)作磨損下,它下一步很可能就會(huì)出現(xiàn)裂縫和斷帶等缺陷。

行業(yè)研究表明,皮帶的損傷檢測(cè),其實(shí)是一個(gè)全生命周期的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、歸因分析、實(shí)時(shí)預(yù)警的完整過(guò)程,它包括了皮帶完整性分析、皮帶漸變性損傷分析、皮帶突發(fā)性損傷分析、皮帶損傷三維模型展示(展示缺陷的長(zhǎng)、寬、高三維數(shù)據(jù)及3D圖像)。

因此對(duì)皮帶的監(jiān)測(cè)預(yù)警,必須實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送機(jī)皮帶損傷全生命周期的監(jiān)測(cè)和預(yù)警,才能真正提高煤礦輸送皮帶的使用率,方能真正提高對(duì)皮帶監(jiān)測(cè)整體水平,從而大幅降低皮帶的維護(hù)成本。

實(shí)踐表明,實(shí)施皮帶生命周期全方位面監(jiān)測(cè)以后,將會(huì)有效降低30%的維護(hù)成本。

由于對(duì)輸送皮帶監(jiān)測(cè)具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生產(chǎn)意義,數(shù)十年來(lái),人們一直在不斷嘗試不同的檢測(cè)技術(shù),力圖提高對(duì)皮帶損傷的檢測(cè)能力。

2 輸送機(jī)皮帶檢測(cè)發(fā)展的五個(gè)階段

礦用皮帶缺陷檢測(cè)走過(guò)以下五個(gè)階段:

第一階段:人工時(shí)代

這個(gè)時(shí)期礦帶檢測(cè)技術(shù)不成熟,主要有方式就是人工巡檢,和定期停機(jī)檢測(cè),主要是目測(cè)來(lái)觀察皮帶的損傷情況。但人工檢測(cè),效率極低,已經(jīng)完全跟不上時(shí)代的發(fā)展。目前,只有少數(shù)小型煤礦還在采用該方法。

第二階段:接觸式和嵌入式傳感時(shí)代

為了提高檢測(cè)效率,這個(gè)時(shí)期,人們?cè)囍鵀榈V帶周邊或里面裝上各種傳感裝置,通過(guò)傳感器來(lái)檢測(cè)皮帶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)判斷是否發(fā)生了損傷。

該階段,比較典型的產(chǎn)品有:托輥、金屬線(xiàn)圈型檢測(cè)器、金屬導(dǎo)線(xiàn)、漏料檢測(cè)器、棒型檢測(cè)器、弦線(xiàn)式裝置、壓敏傳感器等。該類(lèi)產(chǎn)品優(yōu)缺點(diǎn)都明顯。優(yōu)點(diǎn)就是:便宜。缺點(diǎn):存在較明顯的檢測(cè)盲區(qū)、識(shí)別能力有限主要只能測(cè)縱撕裂和橫向斷帶、安裝維護(hù)也不方便。

該階段,通常會(huì)借助攝像機(jī)不間斷對(duì)礦帶進(jìn)行錄像,當(dāng)傳感器發(fā)現(xiàn)損傷以后,再調(diào)用錄像來(lái)通過(guò)人工或計(jì)算機(jī)圖像分析來(lái)觀察缺陷的情況。

第三階段:非接觸式時(shí)代

這個(gè)時(shí)期,技術(shù)可以說(shuō)是一次巨大的飛躍,將檢測(cè)從接觸式升級(jí)為了非接觸式。非接觸式的明顯的好處就是,因?yàn)椴恍枰推нM(jìn)行接觸,所以它的安裝方式,安裝數(shù)量,都會(huì)非常靈活,可以有更好觀察空間和觀察位置,同時(shí)對(duì)皮帶的檢測(cè)靈敏度由于結(jié)合光電技術(shù)相比接觸式檢測(cè)有了本質(zhì)的提升,從而可以更方便,更快速的檢測(cè)。

該階段的產(chǎn)品的采用的技術(shù)路線(xiàn),典型的有:x射線(xiàn)、弱磁檢測(cè)、線(xiàn)掃及面掃激光、紅外熱感等

其中X射線(xiàn)可以探查皮帶內(nèi)部的斷裂和損傷。但是也有缺點(diǎn),對(duì)人體和環(huán)境均有一定的輻射和傷害。

其它的幾類(lèi)技術(shù)產(chǎn)品雖然原理不同,但檢測(cè)的差異性不大。主要檢測(cè)的缺陷損傷還是縱撕和橫向斷帶兩類(lèi)損傷,對(duì)皮帶表面的其它缺陷,如:表面鼓包、龜裂、鋼芯裸漏、鋼芯斷裂、邊緣缺損、接頭拉開(kāi)、橫向斷帶、表面起皮等,顯得力不從心。

在這個(gè)階段,用戶(hù)也只能觀察2D維度的缺陷。如果用戶(hù)想看3D的缺陷模型,則需要單獨(dú)進(jìn)行3D建模,這是一筆非常昂貴的費(fèi)用。

第四階段:機(jī)器視覺(jué)時(shí)代

在非接觸式基礎(chǔ)上,又發(fā)展出了以人工智能AI為代表,結(jié)合攝像鏡頭,通過(guò)對(duì)圖像的采集和訓(xùn)練,形成一套自我成長(zhǎng)的模型,從而提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。機(jī)器視覺(jué)又是一個(gè)重大的進(jìn)步,對(duì)皮帶損傷的類(lèi)型識(shí)別和檢測(cè)精度又有一次更大的提升可以檢測(cè)大部分皮帶缺陷。但是該階段仍然有一定局限性,對(duì)皮帶表面的損傷識(shí)別,仍然有許多檢測(cè)盲區(qū),比如:鼓皮、皮帶龜裂等識(shí)別起來(lái)相當(dāng)困難,同時(shí)機(jī)器視覺(jué)AI只能出2D的缺陷,不能自動(dòng)生成 3D圖像,同樣無(wú)法為用戶(hù)提供更立體、更精確的預(yù)警分析和決策。

第五階段:3D智能檢測(cè)時(shí)代

最新一代的檢測(cè)技術(shù),該技術(shù)以3D立體視覺(jué)原理為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的。新一代檢測(cè)設(shè)備,由于技術(shù)原理本身具有3D光路設(shè)計(jì)方案,因此可以全方位檢測(cè)出皮帶表面所有缺陷和損傷,自動(dòng)生成缺陷3D形貌和缺陷的三維信息數(shù)據(jù),長(zhǎng)、寬、高信息,可以更加直觀,精確的分析缺陷,為用戶(hù)預(yù)警決策提供強(qiáng)大幫助。

圖1 3D礦帶缺陷智能識(shí)別系統(tǒng)

3 輸送機(jī)皮帶進(jìn)入到3D智能檢測(cè)時(shí)代

這些檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)化在昭示著什么呢?

據(jù)重慶跡量科技公司首席光電檢測(cè)工程師王金玉博士介紹,縱觀礦帶檢測(cè)方法的演變進(jìn)化,其中蘊(yùn)含著兩大重大發(fā)展趨勢(shì):

一是從接觸式進(jìn)化到非接觸式。隨著科技進(jìn)步,以及對(duì)輸送皮帶檢測(cè)要求的不斷提升,特別是智慧礦山,智能煤礦大勢(shì)所趨,中型和大型的煤礦現(xiàn)在均已經(jīng)升級(jí)為非接觸式的皮帶檢測(cè)設(shè)備,接觸式的檢測(cè)設(shè)備逐漸退出歷史舞臺(tái)。

二是從2D智能檢測(cè)進(jìn)化到3D智能檢測(cè)。人們摸索中逐漸感受到,皮帶檢測(cè)從2D智能檢測(cè)改為3D智能檢測(cè),有更好的效果。從2D智能產(chǎn)品來(lái)看,包括人工智能AI,它們都是有兩個(gè)明顯的缺陷,一是都無(wú)法生成缺陷的3D圖像,其次,老一代智能產(chǎn)品受限于技術(shù)特性,一般都是只能檢測(cè)皮帶表面少量損傷類(lèi)型,如:縱撕和橫向斷帶這兩類(lèi)缺陷,而對(duì)更多類(lèi)別的缺陷,如:鼓包、皮帶啃邊、皮帶掉皮、鋼芯祼漏等均缺乏有效的識(shí)別精度,在實(shí)際運(yùn)用中表現(xiàn)得并不理想。而3D智能檢測(cè)剛好圓滿(mǎn)解決上述的兩個(gè)痛點(diǎn)。從工業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的歷史規(guī)律來(lái)看,新品類(lèi)往往是出現(xiàn)在解決老品類(lèi)的痛點(diǎn)上。

3D礦帶缺陷智能檢測(cè)帶來(lái)的好處是顯而易見(jiàn)的:經(jīng)濟(jì)性?xún)r(jià)比更高!比如礦帶檢測(cè)中,如果采用老一代的產(chǎn)品,絕大多數(shù)的解決方案是測(cè)縱向撕裂要配一個(gè)測(cè)縱撕的設(shè)備,測(cè)橫向斷帶又要配一個(gè)橫向斷帶檢測(cè)設(shè)備,但是如果你采用3D礦帶損傷智能檢測(cè)設(shè)備,那么你只需要一臺(tái)3D智能設(shè)備就可以檢測(cè)皮帶表面所有的表面缺陷和損傷了(諸如:表面鼓包、龜裂、鋼芯裸漏、鋼芯斷裂、邊緣缺損、接頭拉開(kāi)、橫向斷帶、表面起皮)。因此無(wú)論是從設(shè)備的檢測(cè)效果、維護(hù)成本、時(shí)間成本來(lái)看,3D礦帶智能檢測(cè)設(shè)備都有巨大的優(yōu)勢(shì)和前景。

王金玉博士認(rèn)為,3D礦帶損傷智能檢測(cè)技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)和高性?xún)r(jià)比使其在未來(lái)的輸送帶檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)上擁有更高的接受度和占有率,并將引領(lǐng)新一輪的中國(guó)礦帶智能檢測(cè)發(fā)展趨勢(shì)。