1、基于虛擬儀器技術 實現鋼絲繩科學管理推進上海港口生產安全、節能節支的調查和建議目錄：一、鋼絲繩在線科學檢測儀器的現狀二、上海港應用上海MTC的情況三、港口在線科學檢測鋼絲繩的推廣難度四、科學管理鋼絲繩的解決方案五、目前可做工作的建議和請示上海國際港務（集團）股份有限公司 技術處二一年十二月二十日基于虛擬儀器技術 實現鋼絲繩科學管理推進上海港生產安全節能節支的調查和建議尊敬的集團公司領導：2010年，上海港已經成為世界第一大港，港口的起重機越來越多。其中的鋼絲繩工作環境惡劣，長期處于連續運行狀態，依靠人工檢查，安全隱患很大；定期更換，易造成浪費；唯有應用科學方法才能真正保證生產安全和節能節支。一

2、、鋼絲繩在線檢測儀器的現狀1百年難題鋼絲繩在線檢測是一個百年未過關的難題，自從1906年南非發明了第一臺電磁鋼絲繩檢測儀后，科學家一直在苦苦探索。隨著科學技術的發展，近十余年來，人們確認應用漏磁和磁通原理是檢測鐵磁性鋼絲繩的最好方法。2偏門專業鋼絲繩在線檢測又是一個十分偏門的專業，中國唯有華中理工設置了該專業的博士站。由于各種設備起重機選用鋼絲繩的安全系數很大，加之鋼絲繩的生產制造成本不高，世界各國對該專業的科研投入極少極少。至今國外只有23家公司研發生產鋼絲繩檢測儀，國內也僅有三家。3三家公司上世紀六十年代，我國就開始研發鋼絲繩的在線檢測，九十年代誕生了多家公司生產鋼絲繩檢測儀，經過大浪淘沙

3、，堅持至今的唯有三家公司：序號公司名稱成立時間型號產品名稱原理背景1沈陽（鞍山）全安報警器材公司1992年KST電腦智能鋼絲繩探傷儀磁通感應線圈單片機美國2洛陽逖悉開（澗西、先導、新導）鋼絲繩檢測技術公司1993年2005年TCK鋼絲繩損傷定量檢測系統剩磁、磁通門單片機加拿大3上海且華虛擬儀器技術公司（上海交大、華中理工、清華和中科院、煤科院、船舶院）1994年MTC鋼絲繩電腦探傷儀漏磁、磁通霍爾元件計算機俄國德國美國4、洛陽TCK2005年洛陽公司第二代新人入主，募集資金重新啟動，大力進行宣傳推廣和市場運作，五年來取得了長足的發展。遣憾的是TCK產品存在著先天的不足，即使經過反復改進和后天包

4、裝仍存在著一些致命的問題：圖1 TCK產品實物圖圖2 TCK產品檢測過程a.受測鋼絲繩先需要用磁化器加磁，后用檢測器檢測留在鋼絲繩上缺陷引起的剩磁變化，這就是所謂的剩磁原理，每次檢測的結果當然不一致。國家標準特別指出：“該方法是新開發的一種鋼絲繩檢測技術，其有效性有待進一步的跟蹤研究和應用驗證。” b.檢測器中構筑磁通門的8個鉑鉬合金為軸心的線圈靈敏度相當高，但僅對緩變磁場效果較好，遇上斷絲等突變磁場將引起結果混亂。c.當鋼絲繩快速通過檢測器時，單片機來不及對采樣結果進行分析處理，漏檢量大。d.應用磁點小滾輪計程造成缺陷位置不準。e.全塑的勵磁器和檢測器難以應對鋼絲繩的鋼性晃動。為此，近幾年上

5、海港口采購了幾十套TCK產品，均全新地擱置在倉庫，無法使用。5上海MTCa.公司背景上海且華虛擬儀器技術有限公司是由上海交大、清華大學、華中理工和中科院、煤科院、船舶院的科研人員于1994年組建的高新技術企業，專業從事鋼絲繩、鋼芯皮帶、油管等鐵磁性細長材料無損檢測的科研、生產、銷售和服務。b.技術關鍵鋼絲繩是無限不確定長的受測物，唯有應用計算機高速運行功能直接采樣和處理，以軟件取代傳統儀器的虛擬儀器技術，才能做到不漏檢不誤判。這就是上海MTC領先于歐美發達國家同類產品的關鍵技術。圖3 MTC系統框圖圖4 MTC產品實物圖c.結果準確當鋼絲繩通過傳感器時，只要鼠標輕輕一點，就如心電圖一樣在電腦上

6、實時顯示各種缺陷，如超標即聲光報警。最后按國家標準定量告之哪里斷絲、斷幾根，哪里磨損、磨損的百分數，定性告之鋼絲繩跳絲、松股、雷擊、編結質量、材質變化等其他18種缺陷。（必檢缺陷磨損斷絲定性準確率達99.99%，定量準確率達95%）二、上海港應用上海MTC的情況1外高橋一期（最早開始使用，直至現在）1998年，根據上海港務局的安排，上海浦東國際集裝箱碼頭有限公司引進MTC鋼絲繩電腦探傷儀。2000年，上海港務局對該項目組織技術評審。2001年，上海港務局頒發了上海市企業標準Q/RGAA294-2001裝卸機械鋼絲繩狀態檢測方法。圖5MTC使用現場a.方法一 隨訪監控管理該公司擁有11臺橋吊、4

7、2臺輪胎吊，數量很多，每天的箱量也很多。由巡檢員定期、定時對其中的鋼絲繩進行人工檢查，發現隱患，立即應用MTC儀器進行復檢，若超標立即進行更換。全部工作建立檔案，輸入電腦，做到了鋼絲繩隨訪監控。b.方法二 尋求再利用價值為提升鋼絲繩利用和再利用價值，當橋吊28mm的鋼絲繩按箱量報廢后，應用MTC儀器進行檢測，然后應用到新繩應該為26mm的輪胎吊上。c.方法三 延長使用壽命目前上海港起重機鋼絲繩還是依據箱量或時間確定使用期限。應用MTC儀器在到達更換期時進行科學檢測，發現未超標則可繼續使用，延長了鋼絲繩的使用壽命。1999年一年就曾為企業節約18萬元鋼絲繩費用；2004年對某型號鋼絲繩監控，橋吊

8、起升鋼絲繩時間長達17.5個月，箱量達35.7萬。d.方法四 質量檢驗索賠依據由于MTC儀器不但可以檢測鋼絲繩的斷絲和磨損的缺陷，而且能從波形顯示中直接讀出鋼絲繩的編織質量。2003年應用這一方法對兩家公司提供的鋼絲繩獲得索賠。2洋山港一期（開工就使用，直至現在）上海盛東國際集裝箱碼頭有限公司擁有20多臺橋吊和近百臺輪胎吊。由于該公司沒有巡檢員編制，主要依靠修理工的不定期檢查，當發現隱患就由專職人員應用MTC儀器檢測。2006年，在一臺新的橋吊上，修理工發現鋼絲繩有異常，應用儀器檢測果然發現運動部位的鋼絲繩內部有斷絲。隨即在使用中定期用儀器檢測監控，保證了生產安全。3張華浜碼頭（2009年試用

9、，2010年啟用）張華浜分公司在上海國際港務（集團）股份有限公司的直接指導下，列項應用MTC鋼絲繩電腦探傷儀。圖6 MTC在件雜貨碼頭的門機現場檢測張華浜分公司是件雜貨碼頭，應用的起重機是門座式的和流動式的，前者對鋼絲繩的安全要求特別高，原來采用人工方法檢查，沒有科學的依據，無法準確判斷，鋼絲繩內部的斷絲是肉眼看不見的，所以分公司規定鋼絲繩每使用6個月便更換。為了驗證MTC儀器的可靠性，并以科學數據為基準延長鋼絲繩使用壽命，2009年9月特邀上海且華虛擬儀器技術有限公司和上海交大的專家對一臺100T門座式起重機上已達到使用期限6個月鋼絲繩進行檢測，儀器顯示鋼絲繩無大的缺陷，于是鋼絲繩暫不更換，

10、繼續使用。三個月后，2010年元月再次應用MTC儀器對該鋼絲繩進行檢測，該鋼絲繩的缺陷仍未超標。由此可見：第一，MTC儀器是可靠的；第二，按目前港口以使用半年作鋼絲繩報廢更換期限是有節支節能空間的。2010年4月張華浜碼頭開始正式啟用MTC儀器，鋼絲繩安全有了科學保證。三、港口在線科學檢測鋼絲繩的推廣難度1目前港口對鋼線繩的安全運行的措施（傳統方法）a.根據起吊箱量或運行時間確定港口起重機鋼絲繩使用時間和更換日期（容易造浪費，存在節支節能空間）。b.由巡檢員或修理工定時對港口起重機鋼絲繩進行人工檢查，根據經驗進行判斷（科學性不足，勞動強度大）。2應用MTC儀器的三大港口碼頭的措施（試行方法）a

11、.還是根據箱量和時間確定鋼絲繩更換時間。這是主要存在一個誰擔責任的問題，如果應用儀器，即使準確，若發生問題，主管怎么辦？雖然實踐證明，可以通過儀器延長鋼絲繩的使用壽命，但由于目前機制問題，只能作為偶爾的試驗，無法推進節能節支的目標。b.巡檢員或修理工繼續進行人工檢查，當發現鋼絲繩隱患才由MTC儀器檢測，這樣做有了科學性，勞動強度也大大減少。c.新更換的鋼絲繩常常存在斷絲和編織質量不佳，當一旦發現隱患則MTC儀器檢測，這樣做對索賠提供了科學依據，而且為推進鋼絲繩的科學管理做好了建檔工作。3科學儀器推廣難度分析目前上海港口各碼頭人員編制有限，設備的維修保養工作很多很多，如將其中的鋼絲繩提到重要的議

12、事日程是有困難的。b.鋼絲繩的安全系統很大，美國對8000多個鋼絲繩使用現場采獲的各種信息資料進行統計分析的結果是只有2%的鋼絲繩強度損耗超過30%處于相當危險存在事故隱患。c.國內外各種鋼絲繩制造商提供的鋼絲繩均存在或多或少的斷絲問題，但由于GB還是ISO標準均沒有對新鋼絲繩允許斷絲量作出規定，所以用戶采購鋼絲繩沒有標準依據進行索賠，只能在合同上自行進行規定。d.在港口起重機中鋼絲繩的價值不是很高，作為易耗品計入運行成本，也無妨大礙，故對鋼絲繩利用和再利用并不重視。e.鋼絲繩報廢標準滯后。GB/T5972-2006起重機用鋼絲繩檢驗和報廢實用規范中規定的檢驗全部是采用人工尺量、手摸、眼看的傳

13、統方法，根本沒有提到應用科學儀器。綜上所述，港口應用科學儀器在線檢測鋼絲繩是必要的、可能的，但是，從目前現實條件來看，卻是很困難的。四、科學管理鋼絲繩的解決方案1國外的模式發明世界上第一臺鋼絲繩探傷儀的南非，其鋼絲繩的報廢標準是十分科學的，并且全部是數字量化的。Rw：斷絲導致鋼絲繩截面積實際減少百分數（實際測得）Rpw：斷絲導致鋼絲繩截面積允許減少百分數（標準規定）Rp：磨損導致鋼絲繩截面積實際減少百分數（實際測得）Rpd：磨損導致鋼絲繩截面積允許減少百分數（標準規定）Rpw和Rpd對不同行業有不同要求，Rw和Rp是根據儀器檢測結果，當DF1時，則鋼絲繩應該報廢，當DF1時鋼絲繩可以繼續使用。

14、由此可見國外的檢測報廢標準是綜合判定，并是十分科學的。同時還規定鋼絲繩必須每三個月應用儀器進行一次在線檢測，大大減輕了人工檢查的勞動強度。2上海通用汽車公司的模式2002年，根據OHSAH1800職業安全與健康的國際標準，上海通用汽車公司為保證車間行車鋼絲繩運行安全，將安全風險降低到零，采購了系列MTC鋼絲繩電腦探傷儀。a.納入設備工程科設備狀態監測部門，安排專職人員負責鋼絲繩的檢測。b.參照國際和國家標準制定本公司的企業規范，其中包括：人員資質、儀器校準、檢測方法、檢測期限、報廢標準等。c.由設備維修部門在起重行車維修保養規定的時間對其中鋼絲繩進行一般的人工檢查，發現隱患及時通報，并用儀器檢測。d.工程科狀態監測部門每半年對全部行車的鋼絲繩進行無盲區的全程檢測。e.上述工作全部建檔，跟蹤監控并實現了鋼絲繩的科學管理。3上海港口宜建立的模式上海港可以在外高橋一期、洋山港一期和張華浜碼頭的基礎上，參照上海通用汽車的經驗：a.在設備部屬下設立狀態監測組。b.重新修改并頒發標準和規范。c.維修和