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钢丝绳无损探伤系统在矿山提升设备中的应用

作者 :马罗宜更新时间:2021-10-21

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 摘要:钢丝绳属于矿山上所用的提升设备的重要元素,对于设备的正常运行起着重要的作用。本文具体研究了钢丝绳的无损探伤的原理和技术,这种技术是建 立在全磁检测的基础上的,通过改善传感器的应用,使得探伤元件更加灵敏,更易适应。针对钢丝绳的现场检测,具体介绍了钢丝绳探伤工程系统化系统的特点和 组成,展示出它广阔的未来前景。 关键词:钢丝绳;传感器;全磁检测;无损探伤
 
前言:钢丝绳在金属矿的运输过程中,起着无可取代的作用, 对生产工人的安危和企业的安全,产生直接的影响。如果钢丝绳出现 任何的问题,都会使得提升运输系统出现安全隐患,甚至是造成重大 安全事故。对钢丝绳进行定期检测,不仅能够保证金属矿山的安全生 产,也能减少钢丝绳的更换频率,减少钢丝绳的投入成本。当前对钢 丝绳的无损探伤的检测中,受到广泛认可的技术是磁探伤技术,它也 是一种应用较为成熟的、可靠的检测技术。国际上的学者以及相关的 工程人员,对于强磁以及弱磁的检测技术都进行了比较广泛和深入的 研究,发现传统的钢丝绳的探伤装置中有着较为明显的缺点,不能测 算出已经受损的钢丝绳余下的强度,加上它的精度和智能程度较低, 都使得它们难以广泛地推广。 一、无损探伤检测原理 对钢丝绳的检测,采取的无损探伤技术,采用全磁屏蔽技术,来 进行的一次感应探伤,探伤和励磁在此期间,一次性全部完成,探伤 期间,根据钢丝绳的内部以及挖补的全磁信息不断变化的情况,采用 在线自定义,来选取基准的衡量方式,来获得钢丝绳的内部和外部的 各种有全磁变化产生的信息,经过智能化的加工处理,转变成损伤后 的信息曲线,用数量化的数字表格和文字式的评估结论。通过探伤技 术的实时应用,钢丝绳就能获得有效的、及时的监测。这样就为钢丝 绳和相应的设备和设施进行安全管理,给予了有效的技术支持。

1、全磁探伤理论 钢丝绳是用优质的单丝制成,之后通过多重的重撵,使得钢丝成 为一种结构较为复杂的承载构件,并且这种构件具有柔性的传力,拥 有的导磁性能较好。钢丝绳经过磁化后,在其内部产生相应的主磁感 应,记录感应强度为 BZ,将钢丝绳表面上产生的主漏磁感应记录为 BZ1,它与缺陷的磁感应的强度是相反的方向,通过传感器来处理磁 感应的强度时,会用到相应的补偿磁感应的矢量 BB来将主漏磁感应 的强度 BZ1来进行抵消。 检测仪器上某一点的传感线圈,所捕捉的磁感应,反应出来的矢 量,就表示的是这一点上各种感应强度的矢量,沿着轴向分量的所有 矢量和,用式子表示出来就是: ∑ = =+++++= n i BiBnBdBvBhBbBziBs 1 ...
 其中,式子中的 Bs是传感线圈所感应到的磁感应强度;BZI是主 漏磁感应,Bb 表示的补偿磁感应的强度,Bh 是环境中所感受到的磁 感应;Bv 是偏移的磁感应的强度,Bd 表示的断丝漏磁感应强度。Bn 表示的第 n个磁感应的强度矢量。Bi则表示的是任何一个有缺陷的磁 感应的强度。 经过一系列的实验发现,将传感线圈中输出的信号用 U来表示, 与磁感应强度呈现出一定的函数关系,缺陷当量 S 与 U 也有函数关 系,可以用如下式子来表示出来。 )(),( UFSBsFU =Δ= 也因此可得, ∑ = +=Δ n i CBiAS 1其中,式子中的△S表示的缺陷当量或者是耗损面积的百分比例 数量,A表示的是比例系数,C是一个固定的常数。如此,钢丝绳的 损伤点出的面积耗损值△S就表示成为场强 Bi的函数。

2、检测传感器 结合上述的理论,相关的研究者和技术人员,创设出特别的“电 感磁通变量反馈补偿式传感器”,这种传感器,可以成功地提取高信 噪比的信号,通过电感变量,对磁通变量进行反馈式补偿,将噪声有 效的分离出来,并消除,为铁磁性的金属构件进行无损探伤的测量和 评估,提供真实而又可靠的依据和信息。 TST传感器采用一个或者多个用漆包线的线圈缠绕组成,TST钢丝 绳的探伤检测系统,主要是由两步分构成,包括前置装置和信息终端, 如下图 1。这个系统采用世界上先进的集散控制系统,即 DSC工业用的自动化控制构架,将计算机、通讯以及控制等 4C 技术结合在一起,用 网络化的通讯模式作为桥梁,从而让系统内达成互联的效果。 图 1 TST传感器 在探伤系统前面部分的检测模块上,采用的是全磁检测的方式, 来对钢丝绳进行探测,这种方式的优点在于,(1)运用较为简单的励 磁回路,这种检测装置在现场更为适用; (2)传感器能够更为自由的 应用,获取的信号也更加的稳定和可靠;(3)传感器的信号不用经过放 大的步骤,数字化集中的程度更高,不会因为放大而出现失真的情况; (4)在接受这种检测方法时,全程中的磁场都比较微弱,采用的是弱 点技术,耗能较小。如果探测到钢丝绳的安全隐患,系统的监控终端, 就会及时显示出钢丝绳检测过程中的探伤图像,同时,还能对探伤信息 进行较为详细的分析,将钢丝绳的损伤结果显示出来,系统中具有的信 息统计和存储功能,可以对系统检测的探伤图表进行统计和备份,并能 用声光将钢丝绳的出现的异常显示出来,为工作人员提供钢丝绳的余 下的能力提供参考,工作人员也可以随时查询钢丝绳受到的主要损 伤,将钢丝绳的探伤报告结构打印出来,与以往的检测数据进行对比。
3、技术指标 这种无损探伤技术,对于钢丝绳的各个部分都能进行检测,包括 内部和外部、磨损或者疲劳等部位,钢丝绳的直径在 1-100mm 范围 都可以进行检测,并且检测所花费的时间也很短,大约 0-30m/s。因 此,这种检测技术尤其适合在线检测,对于受损程度各异的钢丝都能 进行准确度判定,它具有极大的自适应的能力,有较高的适应能力, 并且工作的稳定度较高,能获取一致性的检测结果。此外,这种检测 技术间隙大,能够很好地通过。 通过相关的运行测试结果显示,这个系统可以连续进行无故障检 测的时间在 48小时以上,5%的人工 LMA检测精确度不大于 0.05%, 能对精度不大于 10mm的缺陷进行准确的定位,并且对于疲劳产生的 缺陷,检测率高达 95%以上。 二、结束语 无损探伤系统在很多大型矿山企业中都得到了广泛的利用,并获 得了使用者的好评,不但提升了企业生产设备的安全系数,还为企业 的生产降低了成本。这种探伤系统主要针对的是矿井中的提升机等一 些重大的提升运输设备,对钢丝绳能够进行全天的实时持续的监测, 并且不用人工值守,节省了人力的投入。将其投入到生产中,对于钢 丝绳能够安全运行,提供了重要的监测作用,并能为人们及时进行维 护管理提供依据,避免因为钢丝绳的问题,出现一些意外事故,对于 员工、企业甚至是国家,都存在着深刻的影响和作用。因此,这项技 术必将被更加广泛地推广和应用。

参考文献: [1]曹耀明. 钢丝绳无损探伤系统在矿山提升设备中的应用[J]. 黑 龙江科技信息, 2016(35):136-137. [2]刘利伟, 李建朝. 矿井提升机钢丝绳在线无损检测系统的设计 及应用[J]. 工矿自动化, 2012, 38(1):90-92. [3]温丽娟, 李丽, 于鹏. 无损检测技术在煤矿提升机牵引钢丝绳检 测中的应用[J]. 煤炭技术, 2013(9):24-26. [4]张涛, 朱光营, 刘延军,等. 液压绞车钢丝绳变线提升装置在煤 矿提升系统中的应用[J]. 煤矿机械, 2012, 33(6):237-239. [5]王玉芳, 朱霞清. 矿井提升钢丝绳无损检测关键技术研究[J]. 科 技通报, 2016, 32(10):111-115. [6]刘洪. 加强提升机钢丝绳无损检测,合理延长使用寿命[J]. 新疆 有色金属, 2015(5):86-86.

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