提升钢丝绳的安全保证

董信华          傅全臻

隐形凶手：环 境
　　煤矿提升钢丝绳处于矿井的咽喉部位，在矿井的安全生产中占有很重要的地位，直接关系到矿井的正常生产乃至人员的生命安全。
　　多年来煤矿提升钢丝绳的事故频频发生，据《中国煤矿事故暨专家点评集》统计，1949年至1995年，全国煤矿运输提升事故死亡19871人，占死亡总人数的15.06%,仅次于顶板和瓦斯事故,位居第三。此间,国有重点煤矿共发生一次死亡3人以上的运输提升事故91起，死亡421人。其中断绳34起，占37.36%,死亡193人,占45.84%。另据煤炭工业郑州钢丝绳检验站调查，仅河南省的煤矿每年就有多达几十起的钢丝绳事故。可以说,我国煤矿几乎每天都发生提升钢丝绳的断绳事故。
　　引起事故的因素很多，从表面看就是钢丝绳的产品质量不过关，诸如力学性能达不到，捻制不良，对焊钢丝过多，热处理不到位；还有就是使用不当，保养不善，机电事故等人为的管理问题。其实从深层次来追究，煤矿的工作环境太恶劣才是事故的主凶。
　　煤矿提升钢丝绳自开始工作起，就受到静应力、弯曲应力、扭转应力等比其他行业更多的各种复杂应力的反复作用，从而导致其抗疲劳强度下降。特别是在钢丝绳的使用后期，缠于滚筒和装卸时位于天轮处的钢丝绳内钢丝已基本达到弯曲疲劳极限，断丝数会突然增加；而受到最大静载荷的天轮边缘处钢丝绳内钢丝抗拉强度明显降低，也已基本达到抗拉疲劳极限，从而产生塑性变形使钢丝绳伸长突然加快，金属截面积突然减少。1995年山西晋城某煤矿的人车冲底，就是因此断丝发生的。
　　煤矿的斜井很多，提升钢丝绳按照设计紧贴地滚筒运行，应该说只是正常磨损，但是走遍全国煤矿斜井，绝大部分钢丝绳几乎都是紧贴地面运行，磨损相当大。
　　更严重的是煤矿提升钢丝绳处于特定的环境，经常遭遇粉尘、淋水、含硫气体等高酸碱度的外部条件影响，钢丝绳很容易变色、点蚀、锈蚀、断丝，直至整绳断裂。
　　根据美国研究人员对8000多个钢丝绳实验室和使用现场采集的各种信息进行统计分析，在用钢丝绳中，大约有10%其强度损耗超过15%，存在事故隐患，大约有2%其强度损耗超过额定强度的30%，易产生突发事故。而许多资料表明，国内外煤矿提升钢丝绳的事故隐患和突发事故的比例远大于这一统计基数。由此可见，煤矿的特殊环境和恶劣条件是引起事故的主要因素。
修订规程：把关
　　应用科学的方法在线检测钢丝绳是保证煤矿提升钢丝绳安全的最佳途径：
　　一是建立严格的质量关卡。即使采购部门有“猫腻”，按现有规程割一段好的去检验，但用仪器全程科学检查，缺陷是逃不过的。即使保管部门保管不妥，钢丝绳库存时间长易锈蚀,挂绳之前查一遍,也能防患于未然。
　　二是建立科学的安全关卡。人工检查可以作弊，没查过可以说查过了，按现有规程无法监管机电工的工作，现在用电脑检查，数据全部存贮,无法更改。
　　三是建立先进的管理关卡。体制的改革是一个长期的过程，即使规章制度十分完善，在职业化意识并非十分普及的我国煤矿，必须设立先进的管理关卡。保险公司目前能承接钢丝绳电脑探伤仪的产品责任险，一旦因仪器问题没有发现钢丝绳缺陷，因此而发生的事故可以承担理赔，这为煤矿解决了经济上的后顾之忧。
　　当钢丝绳在线科学检测成为人们迫切需求和法律规定时，商机产生了，各色同类仪器纷纷面市，难免出现泥沙俱下，鱼龙混杂的局面。由于最近特种设备检测单位和煤炭行业检测中心采购仪器是政府拨款，而且钢丝绳探伤专业太偏门，定标人一般只能从“贵”与“贱”中作出优劣取舍的判断。更可悲的是，煤炭行业某省的检测中心负责人说：“只要是这个名称，即使是废铁，我也要了。”
　　目前在中国市场上的钢丝绳探伤仪产品仅有9种，3种是进口的,即美国的NDT、俄罗斯的INTROS、波兰的MD；6种是国产的，为了有效地利用国家资金、企业资金,避免重复建设,为了保障煤矿提升钢丝绳的安全,面对各种各样同类产品,最好的方法是由煤炭系统的管理部门如同10年前一样,组织有关专家、用户和厂商带着产品在煤矿现场进行一次考核、比较、审定,最终确定哪种产品是切实可行的。
　　所以,煤炭行业可以参照国际上目前惟一的美国标准（上文所说ASTM—E1571《电磁方法检测铁磁性钢丝绳标准条例》)，根据准确、易用、便宜的原则对面市的各种同类仪器进行鉴定,那才是切实可行的。
　　一旦仪器获得确认后,规程的修订必须跟上,以避免市场无规、竞争无序、安全无保的现象出现。钢丝绳探伤的配套标准有三：
　　一、方法标准。国内惟有架空索道行业已经制订了应用无损检测的方法检测钢丝绳的国家标准,电梯和起重机行业直至2003年才开始建立钢丝绳科学检测的规程,所以煤矿行业必须在现有的规程中尽快补上这一章节。
　　二、产品必须附有国家法定计量机构出具的检验报告,而且每年必须进行一次校正检验，这是ISO9000质量管理标准要求的。
　　三、钢丝绳的报废标准。这也是仪器探伤和最终判定的重要依据,现有的各行各业制定的报废标准的基础都是立足于人工方法检查钢丝绳,太笼统、不科学、操作性差。现在有了可靠实用的仪器,制订这一标准应该有了科学的依据。
规章制度：无奈
　　煤矿提升钢丝绳的事故频频发生，煤炭行业的领导和绝大部分工人都知道钢丝绳安全的重要性，为此《煤矿安全规程》很早就以很大的篇幅对提升钢丝绳的安全作出了规定：
　　1.新绳悬挂前要割下一段，对每根钢丝进行拉、弯、扭试验；在用绳定期割下一段，再对每根钢丝绳进行拉、弯试验。为此煤炭系统先后成立了36个检验站。试想从几百米长的钢丝绳上割下一段，所做的离线试验怎么能体现整绳的强度和实际状态呢？特别是煤矿环境如此恶劣，断丝的隐患随处存在，众多的检验站只能做离线检验，无法从根本上解决其安全问题，检验站客户越来越少，目前仅留的也不多了。
　　2.提升钢丝绳必须每天检查一次，在一个捻距内断丝的断面积不得超过钢丝绳总面积的5%至10%，以钢丝绳标准直径为准计算的直径减小量不得超过10％至15%。用传统的眼看、手摸、尺量每天检查多根几百米粘满油污的钢丝绳，劳动强度和困难程度可想而知，而且经常发生的钢丝绳内部的锈蚀和断丝，眼看是根本无法发现的，难怪很多煤矿执行规程只是流于形式。据调查，不少煤矿胡乱编写数据，更有甚者更改钢丝绳的原始记录，（见2003年4月15日中国煤炭报“读者来信”栏目）。
　　1983年原煤炭部颁布的《煤矿安全装备要求（试行）》的通知中有关提升的章节规定，所有矿井都要装设钢丝绳探伤仪，按《煤矿安全规程》第347条规定，定期检查钢丝绳的断丝，磨损和锈蚀等情况。于是煤炭部投入大量资金委托有关科研单位攻关研制钢丝绳探伤仪，许多煤矿也选购了国内外各种钢丝绳的检测仪器。
　　但是，由于钢丝绳是可以看作无限长、结构复杂的几何体，传统模式的仪器在线检测钢丝绳易漏检、误检，而且操作困难，普通的机电工难以掌握，无法有效使用。更何况仪器价格不菲，一般的煤矿难以承受的。
　　当然最主要的是技术性能问题。1993年4月，当时的中国统配煤矿总公司和中国煤矿工业设备管理协会。在郑州组织洛阳、抚顺、济南、淮南四家钢丝绳探伤仪的生产单位，在芦沟煤矿现场进行考核评审。其结果是，钢丝绳探伤仪均没有达到规定指标，距离煤矿用户的要求相差甚远。
　　近几年来，由于煤炭系统的机构变更，主管钢丝绳安全的人员变动，科研单位的体制改革，更影响了性能满足要求、普通机电工能方便使用、价格便宜的仪器诞生，进入煤矿也就成了“梦想”。另一方面，煤矿的瓦斯事故接二连三，钢丝绳迟迟没有引起煤矿企业和安全监察部门的足够重视，即使规程有了，也只停留在文本上。没有具体的、可操作的、科学的办法，标准和规程只是一纸空文。
技术支持：圆梦
　　钢丝绳的在线探伤是一个世界性的百年难题，自从南非于1906年推出第一台钢丝绳无损检测装
置,一代又一代的科学家前赴后继，均没有达到现场用户的要求。美国人于上个世纪90年代率先制定了ASTM-E1571《电磁方法检测铁磁性钢丝绳标准例》，但他们的仪器仍然存在缺陷，无法大规模推广。其中有一个关键是钢丝绳太便宜了，像中海石油公司海上作业用的钢丝绳，为了安全，用一次就报废。
　　随着电脑的发展与普及,钢丝绳探伤仪的各方面指数有了突破性的进展。根据钢丝绳的特征，摆脱传统仪器的模式束缚，以软件取代传统仪器，采用电脑直接介入传感器的采样和信号处理的虚拟仪器,是解决目前煤矿提升钢丝绳在线探伤存在的技术和使用两大问题的最好方法，钢丝绳安全的多年梦想成真。
　　下面以数字化定性定量钢丝绳电脑探伤仪MTC为例，对电脑探伤仪的功用与前景做一简单介绍。
　　2001年,郑州钢丝绳检验站系列采购MTC，先行免费为河南几个较大煤矿的提升钢丝绳进行在线检测，发现了其中3根提升钢丝绳已超标，于是及时更换。
　　2002年开始，检验站参照国家客运架空索道安全监督检验中心检测钢丝绳的收费标准，考虑到煤炭行业的特定条件，以服务为宗旨，在河南省境内的大小煤矿进行提升钢丝绳的在线检测，一年中先后检测了700多根钢丝绳，并建立数据库档案,有效监控了钢丝绳运行状态，有效保证了生产安全，同时也取得了数十万元的良好收益，成为检验站新的经济增长点。
　　山东省兖矿集团长期以来一直很重视煤矿提升钢丝绳的安全，下属的好几个煤矿也曾采购国内的钢丝绳检测仪器，但都无法有效使用，最后还是按照传统方法每天由专人对主井和副井的提升钢丝绳用肉眼细细检查,用卡尺多点测量,记录在案,并由机电处统一管理。MTC的先进技术于1998年因各种原因与兖矿集团失之交臂,2002年经实际验证后正式启动,近一年多来取得了很好的效益。
　　兖矿集团的成功经验是：一、确认仪器的技术可信,操作方便；二、是根据ISO9000质量管理标准和OHSAS18000职业健康和安全标准的要求建立仪器的“三证”制度,即有资质的部门管仪器,有资质的人员用仪器,有国家质量技术监督局认定的第三方审仪器；三、构筑钢丝绳安全检测网络,每个矿井的提升钢丝绳的档案和现状全部通过局域网进入机电处,当矿井采集的钢丝绳缺陷信号异常和无常规性时,又通过互联网直接与供货商和有关高校取得联系。
　　随着软件技术的不断发展,为了更好地满足煤矿提升钢丝绳在线探伤的实际需求，借助于2003年6月1日《特种设备安全监察条例》正式实施,科研人员又成功开发了高精度在线实时钢丝绳电脑探伤仪MRC。
　　MRC可由机电工应用01号软件在线检测煤矿提升钢丝绳,可以在电脑显示屏上随着钢丝绳在传感器上的移动,同时读出断丝、锈蚀、磨损、金属截面积变化、跳丝、松股、变形等缺陷,并定性报警；由技术员应用02号软件,根据机电工采集的数字信号进行再处理,直接给出钢丝绳缺陷的定量数值,按现行标准和规程提出其安全性和使用寿命的健康诊断评价报告。
　　MRC最新的虚拟仪器性能满足了煤矿的特定条件，即使是一般的机电工也能方便操作,随时发现钢丝绳的问题。规范的、定量的、动态监察报告可以由技术人员定期进行分析处理。虽然目前的煤矿管理制度上存在不足,但是应用了先进的科技方法应该可以克服这些滞后和不足,有效地保证提升钢丝绳的安全。
　　技术的发展是无止境的,用户需求又是很现实的,为了进一步满足不同用户的需求,中国的科研人员又推出了多媒体闪存卡记型MMC和多信道无线网络钢丝绳电脑探伤仪NNT，为民族工业的发展增添了绚丽的一笔。
三大支点：完善
　　钢丝绳的制造有国际、国家和行业标准可以依据，从名称、规格、结构类型、强度等级、质量检验和包装运输都有详细规定，但所有这些标准对钢丝绳技术参数规定的允许范围是相当宽的，仅对最低技术要求指出判断方法，不能确定两个达到标准产品的质量优劣，所以生产企业对钢丝绳的质量有着非常大的掌握尺度。同一家企业生产的同一种产品，其质量和性能的差异可能更大，使用寿命相差几倍甚至十几倍。
　　前不久，用于黄浦江观光隧道缆车的2000米进口钢丝绳外观检查、拉弯扭试验都通过了，仪器检测时却发现了12处断丝，不得不弃用索赔。
　　钢丝绳这一由来已久的问题容易在市场上激起无序的价格竞争和关系竞争，而煤矿行业恰恰对钢丝绳的要求相当高，特别是提升机的钢丝绳直接关系到人身安全和生产安全。要保证钢丝绳的使用安全只能靠依法监察、技术进步和科学管理这三个支点。
　　没有技术不行，20世纪90年代宝钢冷轧厂的镀锌钢板生产线应用进口的美国钢丝绳，按规定可用5年，结果因酸气腐蚀，4年不到就断了。1997年刚换上去的钢丝绳1年不到又突然断裂再次停产。此后由专职人员用仪器定期检测，至今未影响生产。
　　有了技术，没有法律也不行。90年代晋城某煤矿因斜井提升钢丝绳断裂跑车，马上采购了仪器。由于没有明确的规程规定，反正人工检查也可以，于是仪器配套的电脑挪作他用，幸亏当时的事故处理得比较严肃，后来才及时消除了几次事故隐患。
　　有了法律，有了技术，没有管理还不行。云南阿庐古洞索道按国家标准规定钢丝绳必须定期检测，而且与拥有仪器的专业检测部门有协议，但是管理不科学，游客多生意好，检测的日期一再拖延，好在检测部门顺道路过，一查发现突然的断丝数超标，及时停运更换，避免了一次惨剧的发生。
　　所以说，同步推进这三项工作是亟需的，迫切的。
　　《安全生产法》于2002年11月1日正式实施，《特种设备安全监察条例》也于2003年6月1日正式实施。越来越多的企业已经获得了OHSAS18000职业安全和健康标准的认定，煤矿提升钢丝绳的安全问题应该真正提到议事日程了。

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