鋼帶式鋼絲繩斷絲無損檢測技術(shù)的研究進(jìn)展

運(yùn)向前

摘 要：我國每年用于鋼絲繩更換的費(fèi)用非?？捎^，同時(shí)鋼絲繩浪費(fèi)的現(xiàn)象也十分嚴(yán)重，大量統(tǒng)計(jì)和研究結(jié)果表明，加強(qiáng)鋼絲繩狀態(tài)檢測，每年可以節(jié)約大量鋼絲繩，因此采用先進(jìn)的鋼絲繩斷絲檢測技術(shù)很有必要。基于此，本文從不同角度針對鋼帶式鋼絲繩斷絲檢測技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行了分析，供大家參考。

關(guān)鍵詞：鋼帶式鋼絲繩斷絲檢測；檢測技術(shù)；進(jìn)展

鋼絲繩是提升、運(yùn)輸設(shè)備的一種重要構(gòu)件，在使用鋼絲繩的過程中，由于受到銹蝕、磨損等原因可能會出現(xiàn)斷絲問題，損傷嚴(yán)重甚至?xí)θ藛T的生命安全造成不利影響。鋼絲繩運(yùn)行過程中斷絲是影響其運(yùn)行情況的主要因素，因此其檢測工作顯得尤為重要，有關(guān)鋼絲繩斷絲檢測的研究近年來得到了快速發(fā)展?，F(xiàn)階段鋼帶式鋼絲繩斷絲檢測方法有X射線檢測、γ射線檢測、漏磁檢測以及超聲波檢測，其中漏磁檢測是國內(nèi)外普遍使用的一種檢測方法。

1鋼絲繩斷絲檢測原理

由于扁平結(jié)構(gòu)，鋼帶容易在水平方向上發(fā)生偏離， 導(dǎo)致電梯走行震動、發(fā)生內(nèi)部斷絲現(xiàn)象 鋼帶需要經(jīng)常性的定期清洗保養(yǎng)，帶面不能存在垃圾 特殊開發(fā)的專用環(huán)保油脂具有優(yōu)秀的防銹、潤滑能 或異物，如果不及時(shí)清理，會導(dǎo)致電梯走行震動和噪 力，安全、穩(wěn)定，適合各種氣候和復(fù)雜的環(huán)境 音，并快速縮短鋼帶壽命 鋼帶宣稱設(shè)計(jì)壽命為20年，但根據(jù)日本等地的使用經(jīng) 在電梯和其它各類工業(yè)產(chǎn)品上應(yīng)用百余年，經(jīng)過全球 驗(yàn)，在實(shí)際使用5年后就很容易發(fā)生表面橡膠老化、有部分鋼絲斷絲的情況 ，肉眼無法觀察到鋼帶內(nèi)部的斷絲情況，因此依靠 ，以漏磁檢測法為例，其傳感器主要由勵(lì)磁器和探頭兩部分構(gòu)成，其中勵(lì)磁器主要任務(wù)是對鋼絲繩進(jìn)行磁化，探頭的主要任務(wù)是檢測斷絲漏磁場，勵(lì)磁器的勵(lì)磁源可以利用永磁材料制作，利用感應(yīng)線圈和霍爾元件對斷絲漏磁場進(jìn)行檢測，其中性能最佳的是以霍爾片為磁敏元件的檢測器。

鋼絲繩斷絲產(chǎn)生的樓磁場共有兩個(gè)分量，分別是軸向分量Bn和徑向分量Br，利用兩個(gè)分量均可以得到鋼絲繩斷絲的具體情況，其中工程中多數(shù)情況下會利用軸向分量進(jìn)行漏磁檢測，利用霍爾元件作為主要檢測元件，在磁回路中強(qiáng)永久磁鐵使得鋼絲繩變得磁飽和化，一旦鋼絲繩出現(xiàn)了斷絲情況，由于受到磁介質(zhì)變化的影響斷口位置會產(chǎn)生漏磁場，這樣就可以利用霍爾元件對漏磁場進(jìn)行精確檢測（檢測原理如圖1）。

利用電流I通過霍爾片兩端，當(dāng)鋼絲繩磁化以后，斷絲位置就會產(chǎn)生漏磁場B，霍爾片上的磁場作用會產(chǎn)生霍爾電勢：

Vh=RhIBt=RhIBsinθ

式中，Rh為比例常數(shù)，I是控制電流，B為穿過霍爾片的磁場，θ是霍爾片和磁力線的夾角。軸向與徑向兩個(gè)分量均與鋼絲繩軸線保持大致平行，在霍爾片和和鋼絲繩軸線平行時(shí)，Bh不產(chǎn)生電勢，徑向分量Br產(chǎn)生電勢，鋼絲繩位置的漏磁場與徑向分量Br和鋼絲繩斷口于繩上的位置、斷口寬度直接相關(guān)，徑向分量Br還和霍爾片與斷口之間的徑向距離直接相關(guān)，Br直接決定了霍爾電勢的大小，所以，利用霍爾電勢可以對斷口位置的漏磁場進(jìn)行檢測，同時(shí)按照漏磁場對鋼絲繩斷絲的具體情況做出判斷。

2鋼帶式鋼絲繩斷絲檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1鋼絲繩無損檢測的研究歷史

有關(guān)鋼絲繩檢測裝置的研究工作始于本世紀(jì)初，1907年鋼絲繩作為變壓器芯最開始加入到無損檢測的行列中，后來經(jīng)過工作人員的不斷摸索，這項(xiàng)技術(shù)也越來越成熟。鋼絲繩無損檢測技術(shù)研究進(jìn)展基本上可以分成以下3個(gè)階段。

2.1.1第一階段，早期探索階段

這一階段鋼絲繩檢測設(shè)備都是在1907年出現(xiàn)的第一個(gè)鋼絲繩無損檢測裝置為基礎(chǔ)形成和發(fā)展的，交流電磁感應(yīng)原理為其基本工作原理，然而從整體上來看，當(dāng)時(shí)這些設(shè)備并不是很成熟，具體操作起來也非常復(fù)雜，可靠性比較差，因此并未得到全面推廣。

2.1.2第二階段，檢測原理更新階段

這一階段主要是更新鋼絲繩無損檢測原理，該時(shí)期檢測原理主要有紅外線檢測法、超聲波檢測法、透視檢測法、放射性檢測法、磁場測定法、電磁感應(yīng)發(fā)及聲發(fā)射檢測法等。在多種因素的影響下，絕大部分采用電磁檢測法使無損檢測真正從實(shí)驗(yàn)室中走出來，形成產(chǎn)品以后投放到市場的檢測裝置之中。

2.1.3第三階段，由定性檢測向定量檢測過渡的階段

80年代初期鋼絲繩定性無損檢測技術(shù)基本上走向成熟，利用鋼絲繩檢測設(shè)備可以對鋼絲繩上是否有缺陷存在檢測準(zhǔn)確判斷，同時(shí)明確鋼絲繩上缺陷處于的位置。后來隨著鋼絲繩使用要求不斷提高，原有的檢測裝置不能滿足其使用要求，這樣就有了后來的定量檢測，準(zhǔn)確的判斷出其破損程度。

2.2國外無損檢測現(xiàn)狀

當(dāng)前英國、美國、日本、加拿大、意大利、法國等均在從事鋼絲繩無損檢測這項(xiàng)工作，其中性能較好的檢測儀器以英國的LMA-LF系列無損檢測儀和加拿大的Magnograph式無損檢測儀為代表，其中Magnograph探傷儀可以對鋼絲繩斷絲的具體位置進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，但是還需要利用肉眼對斷絲的具體根數(shù)進(jìn)行檢查，可以看出這種探測方式處于定性檢測的范疇。LMA-LF系列則在Magnograph的基礎(chǔ)上進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)，但是仍屬于定性范疇。

2.3國內(nèi)無損檢測技術(shù)發(fā)展

我國從事鋼絲繩無損檢測的單位主要有華中理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、煤炭部煤科院撫順研究所等。我國對鋼絲繩斷絲檢測技術(shù)的研究比較晚，上世紀(jì)60年代末，第一臺鋼絲繩探傷儀在撫順研究所成功研制，在70年代正式開始批量生產(chǎn)，這種探傷儀被定型為TGS型探傷儀，其檢測原理主要利用電磁檢測法，后來再1987年撫順研究所和華中理工大學(xué)合作，共同研制出了鋼絲繩定量檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)主要原理為磁場測定法，鋼絲繩斷絲定量檢測自此得以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前該檢測系統(tǒng)尚處于不斷完善之中，基本上可以將斷絲定量準(zhǔn)判率控制在71%以上。

3鋼絲繩斷絲檢測實(shí)驗(yàn)研究

圖2為鋼絲繩斷絲檢測裝置，磁敏元件為霍爾片，在鋼絲繩周圍均勻分布霍爾片，用來對鋼絲繩不同位置上的斷絲進(jìn)行檢測。由各個(gè)霍爾片上產(chǎn)生的霍爾電勢分別檢查各自所管轄區(qū)的斷絲。同一位置上的集中斷絲可以按照不同斷絲形成的樓磁場所產(chǎn)生的霍爾電勢進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，而同一橫截面不同繩股上的斷絲，是從接近該位置的霍爾片輸出的，霍爾電勢信號模數(shù)轉(zhuǎn)換完成后，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，使其對斷絲的分辨能力得到提高，將斷絲數(shù)相加、存儲、打印，就可以從檢測數(shù)據(jù)中判斷出斷絲在位置上的分布情況，進(jìn)而對鋼絲繩上具體位置的最大斷絲數(shù)是否已經(jīng)超過了安全指標(biāo)進(jìn)行判斷，確定該鋼絲繩是否還可以正常使用。

如圖3，小波位于頻域、時(shí)域其局部化性質(zhì)都比較好，從被干擾信號中可以提取出很多有用信息，從圖中可以看出，突變信號起一點(diǎn)在同一位置的所有不同尺度上都會產(chǎn)生最大值點(diǎn)，所以利用小波變換以后不同尺度上最大值點(diǎn)數(shù)值、位置都能對信號奇異性進(jìn)行確定，尤其是信號中噪聲非常強(qiáng)的時(shí)候，利用小波變化可以對信號進(jìn)行分解，一旦噪聲與有用信號在不同頻帶之間分布，那么如果與噪聲信號相對應(yīng)的小波系數(shù)位置是零，就可以利用重構(gòu)的方式達(dá)到將噪聲消除的目的。

4結(jié)語

綜上所述，隨著社會生產(chǎn)力的快速發(fā)展，鋼絲繩的用途也越來越廣泛，近年來被應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的很多領(lǐng)域之中，成為很多基礎(chǔ)設(shè)施和機(jī)械設(shè)備的重要構(gòu)件，鋼帶式鋼絲繩是近幾年開始投入研究的，隨著鋼絲繩檢測手段的增加，對其生產(chǎn)、使用及維護(hù)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。然而很多使用單位對具體的檢測知識并不十分了解，因此本文對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析和論述，以期引領(lǐng)大家加深對鋼帶式鋼絲繩斷絲檢測的認(rèn)知。

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