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钢丝绳在线探伤设备

文章出处:石家庄飞泰检测仪器有限公司 浏览量:428发表时间:2021/12/16

矿用钢丝绳在线磁性探伤设备(乘人架空 

(一)矿用猴车欧姆开合式高速检测传感器

一、基本概况

煤矿架空乘人装置(俗称猴车)是一种新型的矿井斜巷或平巷人员运输设备,主要由驱动部分、乘人部分、托绳部分、尾轮部分、张紧部分及电控系统组成。猴车牵引钢丝绳运行速度大约为0.8~3.0m/s

二、工作原理

基本原理:用一磁场沿钢丝绳轴向磁化钢丝绳段,当钢丝绳通过这一磁化磁场时,一旦钢丝绳中存在缺陷,则会在钢丝绳表面产生漏磁场,或者引起磁化钢丝绳磁路内的磁通变化,采用磁敏感元件检测这些磁场的畸变即可获得有关钢丝绳缺陷的信息。

矿用猴车欧姆开合式检测传感器是恒磁(强磁)检测传感器探头,采用最新独创的局部瞬时恒磁激励被检测钢丝绳(无磁力作用),激发得到详实的钢丝绳损伤状况信息输出,完成在役钢丝绳的寿命预测与安全评估,实现和谐的煤矿安全生产环境构建及节约型社会建设(节省定期换绳经费开支)的双保险。

三、产品优势

采用欧姆开合式传感器检测猴车钢丝绳,可以实现全天24小时实时在线检测,检测数据准确及时。从2010年开始,经过长达5年的研发试验,矿用猴车欧姆开合式传感器检测技术成熟,该技术符合国家煤矿钢丝绳检测的安全指标,是钢丝绳无损检测行业的领先技术。

固定猴车钢丝绳无损检测利用欧姆开合式传感器,主要采用了以下综合学科的原理:①欧姆原理 ②励磁原理 ③漏磁原理 ④涡流原理 ⑤物理学 ⑥计算机云计算等多学科技术研发而成,解决了固定猴车钢丝绳无损检测的难点,填补了国内技术空白。

具体特点优势介绍:

1、能够实时在线检测猴车钢丝绳内外部断丝、锈蚀、变形、松股、跳丝、材质变化等缺陷功能。

2、能实时自动检测钢丝绳的外径磨损对比值、能准确判断钢丝绳的断丝数量、能及时提示钢丝绳的安全隐患。

3、显示系统能够实时检测钢丝绳各部的伤情图像、实时同步分析钢丝绳的伤情信息、且实时显示钢丝绳的探伤信息及结果。

4、实时统计备份钢丝绳的探伤显示图像、及时出报表。检测结果报告能满足不同行业的标准同时具有断丝根数和断面与总断面积之比的形式显示

5、产品符合国家《煤矿安全规程》、国标GB/T21837-2008《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》及美国ASTME1571-2001《铁磁性钢丝绳电磁检测规范》的要求,能检测局部损伤(LF)和金属横截面积变化(LMA),并在报告中直接读出两项结果。

6、检测传感器与后处理系统抗干扰能力强(如手机、汽车、飞行器等其它磁源及提升机电磁噪声干扰),能适应大晃动绳的精准检测,信号输出信噪比高。

7、检测传感器采用合金铜外壳,具有防水、防尘、防震、防潮功能。传感器圆型结构、周向环绕、轴向磁化,将钢丝绳瞬间磁化到饱和状态。

8、利用计算机以太网接口直接采样处理分析,具有在线声光报警与实时显示结果功能。

9、实现网络化监测与控制,适应远程监控。工作稳定,性能可靠,检测精度高,抗干扰性能强,数据准确。

10、系统具有钢丝绳定量数据,软件能够对抱索器编号对应实际抱索器编号。

11、设备可以对损伤处的数据进行处理和分析,定量检测钢丝绳损伤的情况;并形成钢丝绳安全状况图和报告。

12、系统具有明确标识钢丝绳损伤位置和量值信息能力,即明确标识损失在号抱索器后所检钢丝绳损伤

13、能够实现短信报警功能,发生超限损伤时自动发送短信到捆绑监控手机。

14根据需方要求可配置华为4G模块实现远程通信调试维护功能。


矿用架空乘人装置钢丝绳磁性探伤装置

恒磁检测传感器探头可安装在井下猴车一端,所需探头数量为1套。


现场钢丝绳检测断丝信号 

 

(二)技术部分

第一章 钢丝绳在线检测系统的工作原理

钢丝绳是工程中应用极为广泛的一种挠性构件。在使用中,钢丝绳往往是设备的关键部件,甚至是命根子。为确保钢丝绳安全、可靠、高效地工作,对钢丝绳的运行状况,如:断丝、磨损、锈蚀缺陷,以及疲劳、剩余承载能力、安全系数等进行检测是必要的。传统的钢丝绳检测方法是人工目视检查,这一方法由专职检测人员定时对使用中的钢丝绳进行观察,采用卡尺测量绳径,手摸或肉眼寻找缺陷。很明显,人工目视检查只能发现钢丝绳中露在外部的缺陷如(断丝),对于内部缺陷则无能为力,对于人眼看不到的钢丝绳或钢丝绳段也将不能检查,且受人为因素的影响较大,检查结果的可靠性差。因此,很多钢丝绳使用部门采用定期更换钢丝绳的方法,依据钢丝绳的额定使用寿命确定其更换周期,到期不论钢丝绳的实际状况如何均实行更换。显然,这也会带来一些问题。所以,采用仪器对钢丝绳的状况进行检测,特别是在线实时监控室非常重要的。

磁性检测方法检测钢丝绳缺陷(断丝、磨损、锈蚀等)的基本原理是这样的:用一磁场沿钢丝绳轴向磁化钢丝绳段,当钢丝绳通过这一磁化磁场时,一旦钢丝绳中存在缺陷,则会在钢丝绳表面产生漏磁场,或者引起磁化钢丝绳磁路内的磁通变化,采用磁敏感元件检测这些磁场的畸变即可获得有关钢丝绳缺陷的信息。根据钢丝绳结构和缺陷特征,人们研究出两种类型的磁检测方法:局部缺陷检测法(Localized Fault Method),简称LF检测法,如图1.1(a)所示;截面积损耗型检测法(Loss of Metallical Area Method),简称LMA检测法,如图1.1(b)所示。前者通过测量钢丝绳表面局部区域中的漏磁场获得信息,主要检测断丝、锈蚀、斑点等引起局部突变磁场的缺陷;后者通过测量磁化回路中主磁通的变化获得信息,主要检测像磨损、锈蚀等引起钢丝绳横截面中金属截面积总和变化的缺陷。磁检测法主要由两大部分组成,其一为磁化钢丝绳的励磁装置;其二为检测磁场的磁检测装置。励磁装置对钢丝绳磁化的程度直接关系着缺陷能否被检出以及探伤传感器的体积和重量,国外现均采用将钢丝绳磁化至深度磁化的方法。磁检测装置是探伤传感器的关键部分,关系着缺陷检测的空间位置分辨、程度分辨力、信噪比、灵敏度等。在LF法中,采用了感应线圈、霍尔元件、基于多元件组合的检测、基于整磁板技术的检测、基于聚磁技术的检测等漏磁检测方法来克服因钢丝绳结构给检测信号带来的干扰、提高缺陷漏磁检测灵敏度、防止漏检;LMA法中,通过选择检测元件的布置位置,来提高检测信号的灵敏度和定性、定量分辨力。

缺陷漏磁场是一关键,通常由磁敏感元件实现。磁敏感应线圈的输出电势随线圈与被测对象间相对移动的速度而变化,其中能测量磁通的相对变化量;霍尔元件的输出电势不受检测速度的影响,且可以测量磁场强度的绝对植,灵敏度和可靠度也较高。

钢丝绳检测仪是一种定量检测钢丝绳中表面或内部断丝和因磨损、锈蚀、绳径等引起的钢丝绳横截面中金属截面积总和变化的计算机化无损检测仪器。采用了LF型探伤传感器和LMA型探伤传感器,检测信号经过放大、滤波等处理后由计算机采集和判别,检测的结果可显示、存储、打印。钢丝绳运行的位置由光电编码器编码后进入计算机,计算机对位置编码器发出的脉冲信号计数,通过计算后得到精确的位置。

第二章 钢丝绳在线检测系统的设计

2.1  钢丝绳在线系统工作原理

本系统采用漏磁检测与永磁扰动检测原理相结合的复合探伤方式,形成漏磁检测和永磁扰动检测相结合的钢丝绳复合无损探伤技术:以缺陷的磁饱和泄漏及永磁扰动现象作为其存在与否的评判信息量。


缺陷磁饱和泄漏现象

 

缺陷永磁扰动现象

采用漏磁检测和永磁扰动检测探头,捕获缺陷存在的磁信息量,然后经过高速率多通道数据采集信号处理,最终输送入计算机缺陷分析评判系统,输出缺陷有无信息,完成钢丝绳在线无损探伤。

 2.2  系统构成

本系统主要由高速检测传感器、电源控制主机、数据采集处理器及计算机分析处理软件系统四大部分构成。检测探头主要由漏磁检测与永磁扰动检测相结合的复合检测探头及辅助系统构成,所捕获的缺陷信息通过数据转换处理技术进行传导处理,在电柜的控制下实现钢丝绳上缺陷的数据自动扫描采集及预处理,最终输送入计算机分析处理软件系统进行后处理分析,根据需要进行存储、显示及打印,结构原理框图如下:

2.3 主要技术特点

1. 采用成熟的探伤穿透力极强的漏磁检测技术及最新发明的永磁扰动检测技术相结合的复合电磁检测新技术,实现钢丝绳断丝、磨损、锈蚀等缺陷的综合检测。

2. 采用定量化数据分析专利技术,对于断丝和磨损的检测,采用多通道独立滤波放大处理,避免单通道处理时缺陷类型无法区分的现象,并且对检测信号采用多通道数据融合的方式以减小钢丝绳的股波信号的影响,实现缺陷的精确分类,减少了误判率和漏判率。

3.  采用最新的USB数据采集处理技术,检测时即插即用。多通道数据高速采集处理,通道数可达32,并可进行后续扩展。通道采用独立抗过压、雷击、静电保护技术,确保产品可靠性。

4.  另外数据分析处理软件系统具有整屏浏览、分屏浏览、人工评估和自动评估等功能;在局部损伤结果报告的显示形式设有单处损伤量与捻距内累计损伤量,并有当量根数和断丝断面积与钢丝总断面积的百分比显示形式。检测结果可以直接生成 Word文档格式的检测报告。软件与各种版本的计算机 Windows操作系统完全兼容,适合于使用者的惯性操作。

5. 该设备符合 GB/T21837-2008《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》和美国 ASTM E1571-2001《铁磁性钢丝绳电磁检查标准规范》标准要求。

6.  网络化检测和控制,适应远程监控。

7.  增加视频监视功能,可以通过视频随时观察设备运行情况。

 

2.4  主要技术指标

1.检测速度:0~16m/s;

2.检测绳径:Φ1mm—Φ200mm;连续检测绳长:≥1000m

3传感器与钢丝绳允许相对速度:0 ~ 15m/s(在线固定安装)

4传感器导套与钢丝绳允许间隙:0 ~ 30mm

5检测仪的灵敏度应符合下列规定:

不可测区应小于钢丝绳总长度的2%;定性检测准确率不小于98%。

断丝定量检测准确率不小于90%。

轻微损伤实时检出率:>99%  轻微损伤定量判准率:>98%

常值损伤实时检出率:>95%   常值损伤定量判准率:>98%

危值损伤实时检出率:=100%   危值损伤定量判准率:>98%

限值损伤实时检出率:=100%   限值损伤定量判准率:>98%

金属截面积定量变化率(LMA)检测能力:

检测灵敏度重复性允许误差:±0.055%

检测精度示值允许误差:±0.5%

位置(L)检测能力:检测长度示值百分比误差:±0.3%

伤点轴向位置精度:0.5mm    

轴向位置相对误差:1mm/m

局部损伤LF检能力:锈蚀、断丝(断口间隙≥1mm)、变形、松股

2.5 技术性能及指标

1、能在线检测钢丝绳内外部断丝、磨损、锈蚀、变形、松股、跳丝等各种缺陷功能。

2、 产品符合GB/T21837-2008的要求,能检测局部损伤(LF)和金属横截面积变化(LMA),并在报告中直接读出两项结果。

3、 检测结果报告能满足不同行业的标准同时具有断丝根数断面与总断面积之比的形式显示

4、 利用计算机以太网接口直接采样处理分析,具有在线声光报警与实时显示结果功能

5、 网络化监测与控制,适应远程监控。

6、 传感器圆型结构、周向环绕、轴向磁化,将钢丝绳瞬间磁化到饱和状态。

7、 传感器采用合金铜外壳,具有防水、防尘、防震、防潮功能。

8、 工作稳定,性能可靠,检测精度高,抗干扰性能强,数据准确。

9、 软件适应Windows7/2000/Vista 各种计算机操作系统。


乘人架空装置 矿用钢丝绳磁性探伤装置配置表

 

 称

规格(型号)

单位

数量

备注

矿用本安型钢丝绳探伤用传感器   

FTC5S-H

1

高速

矿用隔爆兼本安型钢丝绳磁性探伤装置主机

FTZ127S-Z

1


安装支架      

CNDT

1


检测一体机\防爆显示器

KD127

1

打印机、工控机、显示器等

钢丝绳检测软件

V1.0

1


矿用电缆线、控制信号线

MKVV3*1.5

50


网线

MHYV4*2

50


检测专用工具


1


使用说明书


2


设计的钢丝绳在线自动化检测设备的检测软件

欢迎界面如下: 

采集信号界面如下: 

钢丝绳数据的检测报告包含LMA和LF双指标:LMA(loss of metal cross section area) 金属横截面积损失(绳径缩率),主要检测主磁通的变化;LF (local fault) 局部损伤(断丝检测),主要检测漏磁信号的变化。

个性化、多元化的报表生成和打印方式,及结果查询方法给用户提供了更加自由方便的选择。

 第三章、维护与保养

(一)注意事项

1.检测探头在安装和运输过程中一定要轻拿轻放,以免损坏。

2.注意设备强磁场对其它设备的影响。

3.计算机的维护与保养请参照计算机的使用说明书。

4.如油泥和粉尘多,所含污物腐蚀性大,为延长探头使用寿命,建议定期清洁检测探头。

5.每次检测完后,应该记得及时关闭励磁电源。

(二)一般故障及排除

1.某一个或多个通道信号异常或无信号

检查信号线是否接好。

探头损坏。

探头信号线断或破损。

检查信号处理采集器是否供电(指示灯亮),是否工作正常。

2.实时信号采集时采集速度太慢

信号处理采集器没有供上电。

采样速率设置太低。

3.实时信号采集时波形为一条直线USB芯片未启动。

灵敏度设置太低或采集器没有供上电。

工作点值不对,或电位器工作在死区。

信号线没有接好

4.无法读取历史数据

输入文件名不对。

信号采集时文件无扩展名或与软件不对应。

5.检测信号严重偏离基准线

检测前没有进行信号校准。

某通道探头损坏。