淺談鋼絲繩探傷儀在嚴埭港水利樞紐中的運用

張繼來

【摘 要】對大中型水利樞紐繩鼓式卷揚啟閉機的鋼絲繩的保養(yǎng)和檢測具有重要意義，論文針對日常鋼絲繩損傷不易發(fā)現(xiàn)的情況，采用新型鋼絲繩探傷儀，能夠檢測出鋼絲繩內(nèi)部損傷情況，及時消除運行安全隱患。

【Abstract】It is of great significance for the maintenance and testing of the steel wire rope of the rope drum hoist in large and medium-sized hydro junction. In view of the fact that the daily steel wire rope damage is difficult to find， the paper puts forward a new type of wire rope flaw detector for testing. It can detect the internal damage of wire rope and eliminate the hidden danger of running safety in time.

【關(guān)鍵詞】水利樞紐；繩鼓式卷揚啟閉機；鋼絲繩探傷儀

【Keywords】 hydro junction； rope drum hoist； wire rope flaw detector

【中圖分類號】TU71 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）12-0144-02

1 引言

嚴埭港水利樞紐是無錫市城市防洪八大樞紐之一，位于無錫市北郊嚴埭港。嚴埭港水利樞紐由泵站、節(jié)制閘、船閘和上下游連接建筑物等組成。泵站裝機流量為70m/s，安裝5臺立式軸流泵，單機流量為14m3/s，節(jié)制閘分2孔，單孔凈寬12m，采用升臥式閘門。船閘規(guī)模16（20）×135m，上、下閘首型式同節(jié)制閘，采用升臥式閘門。

2 繩鼓式卷揚啟閉機及鋼絲繩使用情況

嚴埭港樞紐船閘，節(jié)制閘及泵站內(nèi)外河快速閘門均采用繩鼓式卷揚啟閉機，共計啟閉機18臺套，由于啟閉機較多，論文以使用最頻繁的船閘啟閉機鋼絲繩檢測保養(yǎng)為例。該船閘閘門采用平面鋼閘門，升臥式啟閉，經(jīng)計算上閘首門體重約340kN，啟門力約450kN，下閘首門體重約310kN，啟門力約390kN，采用Q3級的QPQ-2*250kN船閘專用繩鼓式啟閉機。

①鋼絲繩啟閉應(yīng)滿足的條件：船閘啟閉機采用鍍鋅金屬芯鋼絲繩，鋼絲繩的破斷拉力滿足下式要求：F0≥n·s，其中F0——鋼絲繩破斷拉力（N）；S——鋼絲繩最大工作靜拉力（N）；n——鋼絲繩最小安全系數(shù)，這里取6。鋼絲繩在卷筒上斜偏角滿足：г0≤50，г1≤50，其中г0為鋼絲繩在滑輪上的斜偏角，г1為卷筒上鋼絲繩偏斜方向與繩槽螺紋方向相同，鋼絲繩與卷筒軸的垂直平面的夾角。

②該船閘自2007年投入運行以來，已超10年運行周期，每日過閘船只百條左右，閘門啟閉較為頻繁。③船閘啟閉機鋼絲繩使用到一定年限后，鋼絲繩特別是浸水部分表層污垢沉積，僅靠人工檢查難以發(fā)現(xiàn)微小斷口斷絲，尤其是內(nèi)部的磨損、斷絲以及銹蝕情況等損傷是難以檢測到的，存在安全隱患。④鋼絲繩損壞一般有幾種，a繩芯損壞而引起繩徑減小，如內(nèi)部磨損和壓痕，特別是鋼絲繩彎曲時繩芯的損壞；b外部磨損，鋼絲繩表面在壓力作用下，與滑輪或卷筒的繩槽接觸摩擦造成，如果潤滑不足、不當(dāng)或砂石等垃圾都會加劇磨損；c彈性降低；d外部及內(nèi)部腐蝕，導(dǎo)致破斷強度降低，加速疲勞和腐蝕等[1]。⑤傳統(tǒng)檢測基本只靠人工手測、目測和判斷，但是有以下缺點，a難以檢測到鋼絲繩的內(nèi)部缺陷和損傷；b耗時耗力，工作效率低下，檢測占用大量運行時間，制約了船閘的通航率；c鋼絲繩的判斷靠人的經(jīng)驗和主觀判斷，缺乏有效的數(shù)據(jù)支撐，科學(xué)性較差。因此，樞紐采用新型鋼絲繩探傷儀對啟閉機鋼絲繩進行檢測，既能提高鋼絲繩檢測的準確性和可靠性，又能減少檢測耗時，從而保證船閘通航效率。

3 鋼絲繩探傷儀的使用情況

①樞紐采用國內(nèi)最新的鋼絲繩無損傷檢測技術(shù)，該技術(shù)采用磁學(xué)原理，應(yīng)用了漏磁與磁通相結(jié)合的方法。其硬件主要由四部分組成：傳感部件，實時報警裝置，計算機及附件。傳感器主要是對被檢測鋼絲繩進行磁化與采集功能，同時加載了光電導(dǎo)輪的位置計數(shù)與采集指令作用。其工作原理分兩部分，第一，LF局部損傷缺陷檢測（主要為斷絲），鋼絲繩局域的細微損傷，傳感器檢測到漏磁即為局部損傷。第二，LMA為針對鋼絲繩的有效金屬橫截面積損失檢測，在被檢測鋼絲繩飽和磁化后，鋼絲繩的金屬截面積和磁通量成正比，傳感器測出磁通的變化就能代表鋼絲繩橫截面積的變化，通過和設(shè)定參數(shù)比較，就能找出有損傷的鋼絲繩段。當(dāng)鋼絲繩從傳感部件中通過時，圓周分布的永久磁鐵瞬間將鋼絲繩磁化至飽和狀態(tài)，在鋼絲繩移動過程的同時，光電導(dǎo)論轉(zhuǎn)動的每一個光刪型號都會發(fā)出一個指令，命令系統(tǒng)收集由導(dǎo)套中周向分布的霍爾元件采集到鋼絲繩所經(jīng)過時發(fā)出的磁場變化信號，此時鋼絲繩的兩類磁場變化信號（漏磁與磁通）全部被收集；被收集到的模擬信號經(jīng)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號上傳采集到計算機終端，最終被實時顯示并存儲下來[2]。②對啟閉機使用的每條鋼絲繩進行登記建檔管理，如型號參數(shù)、繩徑長度等，統(tǒng)一錄入系統(tǒng)軟件，并設(shè)定好檢測值，在鋼絲繩檢測過程中，如有缺陷，且程度已達系統(tǒng)預(yù)設(shè)的限定值，但不超過危險值時，黃燈閃爍且蜂鳴；如果監(jiān)測數(shù)值超過危險值，則紅燈閃爍且蜂鳴。③檢測軟件是鋼絲繩探傷儀系統(tǒng)的采集終端，采用IP/TCP協(xié)議通訊，主要功能有：a鋼絲繩自動監(jiān)控；b人工采集；c系統(tǒng)配置d數(shù)據(jù)分析；e生成報告。其中自動監(jiān)控主要用于無人值守時的鋼絲繩運行，如鋼絲繩發(fā)生缺陷，就會報警，適用在一些自動化程度較高且較為重要的場所。人工采集是使用最頻繁的功能，首先選好系統(tǒng)內(nèi)已經(jīng)錄入的該鋼絲繩參數(shù)，與當(dāng)前被檢測的鋼絲繩相匹配，檢測時采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的參數(shù)進行比較分析，自動判斷出被檢測鋼絲繩的實際情況，并進行數(shù)據(jù)保存，由此可以對具體的鋼絲繩實施數(shù)據(jù)庫管理，分析出一段時間內(nèi)該鋼絲繩的損耗程度和趨勢，這樣管理者掌握了設(shè)備現(xiàn)況，又對今后作出一個預(yù)判，非常適合對啟閉機鋼絲繩進行檢測保養(yǎng)工作。④數(shù)據(jù)分析。檢測采樣為數(shù)字信號波形，系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)置的參數(shù)自動對數(shù)據(jù)信號進行圖形對比，當(dāng)波形的振幅遠大于設(shè)定波形瞬間時，可以判斷鋼絲繩有斷絲的情況，軟件會自動標記出來。對于誤判或漏判的點可以用人工方法篩別。

4 現(xiàn)場應(yīng)用情況

①啟閉機鋼絲繩檢測，一般將檢測位置定在卷筒正下方，便于用手作業(yè)，也可以避免傳感器晃動，為保證檢測值準確，受檢鋼絲繩移動速度一般應(yīng)小于0.5m/s。②當(dāng)遇到報警時，即刻停止啟閉機，在PC界面找到報警位置，再回查到鋼絲繩損傷位置，通過人工檢查確認損傷程度。③對于長度較長或者水下部分鋼絲繩無法通過一次檢測完畢，要做好檢測位置標記，采用分段檢測，盡可能不留檢測盲區(qū)。④圖1為船閘鋼絲繩檢測的一段波形，可看出波形很穩(wěn)定，輸出均在設(shè)定的警戒范圍內(nèi)，由此可判斷出被檢測的鋼絲繩情況良好，無損傷。⑤圖2為泵站檢修閘門鋼絲繩的檢測波形，在該波形后段有一個突變波形，現(xiàn)場聲光報警器也發(fā)出了報警，表明該段鋼絲繩存在損傷，后經(jīng)人工復(fù)核確認，發(fā)現(xiàn)存在斷絲的情況，儀器檢測結(jié)果和鋼絲繩實際損傷情況一致，為保證安全，及時對鋼絲繩進行了換新，消除了設(shè)備隱患。

5 結(jié)語

使用鋼絲繩探傷儀，可以對每條鋼絲繩進行檢測分析和建檔管理，通過多次檢測的數(shù)據(jù)和波形進行分析，得到鋼絲繩幾個容易產(chǎn)生損傷的部位以及損傷的發(fā)展速度，以便后期工作中采取必要的保護措施和預(yù)計鋼絲繩的使用壽命和更換時間等。此設(shè)備的使用，保證了檢測的準確性和鋼絲繩的安全使用，也提高了檢測人員的工作效率和船閘的通航效率，具有較好的綜合效益，特別適用于采用繩鼓式卷揚啟閉機的大中型水利樞紐。

【參考文獻】

【1】GB/121837-2008 鐵磁性鋼絲繩電磁檢測方法[S].

【2】岳有海，宋貴常，陳敬偉.EMT智能鋼絲繩探傷儀在提升鋼絲繩上的作用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2011（04）：56.endprint