外文翻译- 无损检测技术对传送带状态的评估

无损检测技术对传送带状态的评估摘要皮带机是许多国家用于挖掘材料的主要交通运输技术，特别是波兰的采矿业。其中一个关键并且具有挑战性的问题是传送带的维护方案，这个方案可能是输送机最重要的部分。波兰采矿业输送带总长度超过2200公里。考虑到安全、经济、可靠性和其他方面的因素，传送带的维护成为一项严肃的任务。如何检测皮带上的损伤？如何检测损伤与状态评估？何时一个皮带段（拼接或者整个传送带循环）应当更换？何时皮带的实际抗拉强度符合操作要求？为露天开采褐煤而开展的无损检测技术解释了这些问题。这些技术和视觉系统、磁系统还有红外热成像相关。有一些技术是在实验室条件下进行测试，而其他已经在部署阶段，并且同在这些技术上最先进的国家分享经验似乎是有效果的。在本文，我们对每个应用方法的简要想法进行了解释，对一些实验室以及工业调查的例子进行了讨论。关键词 皮带机；无损检测；状态检测与诊断；维修1引言连续（皮带机）运输系统是许多工业部门非常流行的物料运输方式。矿业公司是皮带运输机的最大用户之一。如今在波兰有四个安装了500公里的输送带用于露天开采褐煤，分别是Belchatow、Turow、Konin、Adamow。更多的输送机安装在地下矿山（例如只在波兰KGHM铜业还有260多公里的传送带）。一个普遍的问题就是所有的皮带机用户是如何维护皮带的，即如何检测皮带的损伤，如何估计被测皮带的真实情况，如何估计应更换的皮带段，而不是现场修复，应采用什么标准进行皮带修复程序的分类等。在计量学、信息技术、数据分析、无损检测、结构健康检测等领域所取得的成就，使之有机会使用检测和诊断系统进行皮带维修管理。然而，皮带性能的状态检测是一个复杂的问题。没有通用的解决方案。根据皮带类型、操作条件和材料类型（表面褐煤矿、地下硬煤或铜矿石），最常见的降解过程等形式，可用的解决方案可能是简单廉价的或者复杂昂贵的。在本文中，带有钢帘线的传送带常用于露天褐煤矿的开采。在这种情况下，两个重要的问题已经确定：皮带芯钢丝绳和皮带顶面的条件一个承载盖。对于钢帘线以磁为基础而监测的诊断系统已经研制成功，还介绍了一些和红外热成像相关的新的想法，并且创建了分析带顶盖条件的专业视觉系统。这个系统是在LABVIEW环境下发展起来的，可以将他们作为传送带状态检测系统综合的子系统并且以不同来源的信息为基础。对来自不同系统的数据集成问题是文献数据信息的融合。在所提出的方法中使用几个技术组成一个平台。根据定义的任务，技术和财务问题可以通过选择所需组件组装从而定制特定的皮带状态检测系统。本文中提到的子系统（即构成平台的组成部分）简要介绍了一些已经完成工业实现的例子。2 试验台和真正的机器测量正如它所提到的，本文中的结果是来自实验室试验台和工作在露天开采褐煤矿的皮带机输送工作。在这个实验中使用的试验台已经开发用于调查皮带状态检测的测量技术。它由驱动单元、滑轮、闲散零件和17米的传动带组成（图1-1）。传送带分为三段，段与段之间通过硫化接头连接（图5-1）。它提供了一个很好的模型，真正的输送带用于采矿输送机。安全带和钢丝绳的几种损坏都是因为安全带的运动。对不同尺寸和形状的覆盖损伤进行了视觉系统的测试，在这些试验中，一些钢丝绳芯的额外损伤被无损检测系统和红外热成像检测到。这些损坏的位置和皮带环结构见图5-1。损伤案例如图5-2所示（左）。图3-1-1 试验中使用的试验台3 磁检测系统皮带磁检测为人熟知已经超过30年。不幸的是，他们不能接受如此高成本的传送带。在这里，一个波兰采矿公司提出了一个先进的解决方案。它是24通道（见图3-2）无损检测系统，用国家仪器元件来数据采集和在LABVIEW环境下编写独特的软件。该系统由两部分组成：为便携式数据采集模块、原位分析等，是对更先进的安装在桌面上的软件进行深入分析、可视化和数据管理等。图3-1提出了一个关于对上覆岩层输送机进行系统测试的例子。图3-1 钢丝绳条件测量与安装在输送机上使用的系统图3-2 修改后的系统中24个通道的前10个通道24通道的收购提供了大量数据。提供自动数据分析工具是合理的，并且可能会检测并定位损伤部分，最终以一种明确的方式呈现结果。图3-3给出了两个通道在二维图方面的检测结果（传送带宽度小于传感器阵列尺寸），即检测损伤的空间分布图。进一步的数据的直方图如图3-3（右）所示，即完整的皮带环（另一个给定的长度的皮带段）损伤的数目相对于通道数（沿皮带宽度）。从这样一个简单的描述沿皮带宽度损伤分布的直方图，可以清楚看出，大部分的损失位于中间的皮带，是因为主要的材料流在那里。对称性传送带跟踪会带来的后果是损伤对称分布在传送带中央线周围。尽管输送机的建设是对称分布的，在操作过程中传送带没有很大的角误差，但还是缺乏对称性。配套带式输送机结构失调（多余定位）和传送带跟踪会导致损失的不对称分布。图3-3 全环传送带检测到的损伤空间分布和损伤次数与通道数（沿皮带宽度）的直方图4 机器视觉诊断系统另一个重要的问题是评估的情况下，皮带盖，特别是顶盖，经常暴露于运输材料的肿块锋利的边缘。传送带相关的典型损伤有：纵向切割，磨损，通过削减，槽。建议应用视觉系统来管理上述问题。实验中提到的试验台的概念如图4-1所示。该系统的想法很简单：使用专门的线性摄像机所得的图像是一行接一行的（图4-2左）。使用专门的软件开发来形成和初步提高图像。图4-1 机器视觉系统的想法本文提出的损伤检测程序能够找到对IMA的地区，EP可以解释为受损的表面（图4-2右）。该系统能够检测到一个单一的损伤，并估计其面积和类型（纵向或横向）。每个检测到的损坏存储在数据库中。当检测程序完成后，软件支持通过适当的统计分析（损伤密度，带长度，损坏类型等）来编制流程。图4-2 机器视觉硬件和检查皮带损伤图像检测5红外热像仪的皮带状况检测在本节中，将介绍皮带条件评估与红外热成像的初步结果和一个由红外图像采集和处理组成的新的程序。为了检测顶盖和钢丝绳的损伤，假定条件的变化会改变与内部摩擦、弯曲阻力等相关的分散能的分布，能量转化为热，因此可以通过红外热成像来检测。获得的图像往往很难解释原因（图5-2右图），图像理解和决策自动化需要处理这些图像的先进的程序。众所周知，图像可以由数组的数值来表示。在本文中，我们决定使用图像阵列分解成向量和将图像处理成“一行一行”的时间序列的方法。图5-1 用于测试带的模型图5-2 照片损坏的皮带（5钢线交叉）和其原始红外热像图图5-3给出了几种情况，显示了原始图像的基本特征。图5-3左介绍：在温度分布均匀（无损伤，顶部的插入）的情况下，在X200和X450开头和结尾段和删除带顶盖相关的两个奇点（中间的插入）和温度分布，引入损伤相关的突然变化，X300（底部的插入）。图5-3右图所显示的分段图像对应的时间序列如图5-3左图中所示。可以看出，温度分布均匀，提取的时间序列是平坦的，其变异性相对较低。在损伤的存在的情况下，可以看到信号振幅的严重变化（奇异性）。图5-3 热图像分析结果5根钢丝绳断裂图5-4 单次序列的奇异性检测（A-C：皮带顶盖的皮带段边界，B：损伤变化）图5-4显示了在热像图中，从时间序列中提取线与线的奇异性的清晰的画面。奇异性是指与钢丝绳断裂有关的信号幅值突然“急剧变化”。其中椭圆A和C都是开始和结束时与去除顶盖段相关（一般不会存在）。椭圆B明确指出损伤部位。6结论本文简要介绍了无损检测在输送带状态监测中的应用。根据检测到的损坏类型，应使用适当的方法，检测钢丝绳损伤的最佳方法是磁粉探伤。在本文中，工业合作伙伴的调查显示这样的分析系统用于对褐煤矿的开发和实施。然而，它也被建议使用红外热成像。事实上，这种技术仍处于开发阶段，从实验室试验台调查的初步结果已提交。并且对第二个重要问题如何解决顶盖损伤进行了讨论。这个问题应该强调，因为事实上这是首要问题。顶盖的损伤会导致钢丝绳（直接切割或慢速降解腐蚀）的降解。皮带条件的整体（最终）决策应结合有部分决定性作用的钢丝绳条件和顶盖条件。我们对这些信息综合的想法进行了讨论。