钢丝绳(缆)全息定量无损检测
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基于机器视觉的钢丝绳检测数据自动处理与分析系统的研究与
应用
任志国
【期刊名称】《自动化应用》
【年(卷),期】2024(65)6
【摘要】为了解决钢丝绳传统拆股检测存在的效率较低、数据处理量大、计算量大以及多股钢丝绳数据检测难度较大等问题,在分析了钢丝绳结构特点的基础上,采用机器视觉技术和人工智能检测算法搭建了钢丝绳数据自动检测与处理系统,实现了对钢丝绳状态和力学特性的智能检测与在线实时处理,并以现场使用的圆股钢丝绳为实验对象,对机器视觉钢丝绳智能检测系统进行了应用调试。
结果表明,钢丝绳智能检测数据处理系统能准确获取钢丝绳的物理性能参数,距离位置偏差仅为0.02 mm,有效提高了钢丝绳检测数据的效率。
【总页数】3页(P155-157)
【作者】任志国
【作者单位】山西省节能中心有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP271
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钢丝绳探伤检测原理钢丝绳探伤检测原理1. 介绍•钢丝绳在工程领域中广泛应用,承载着重要的载荷任务。
•为了确保钢丝绳的安全可靠性,需要进行定期的探伤检测。
2. 钢丝绳探伤方法•目前,常用的钢丝绳探伤方法包括磁粉探伤、超声波探伤和涡流探伤等。
•本文将重点介绍超声波探伤方法的原理和应用。
3. 超声波探伤原理•超声波探伤是一种以声速较高的超声波在材料中传播、被反射、散射、折射等现象进行检测的方法。
•探伤仪器会将超声波通过探头发送到钢丝绳内部,然后接收并分析返回的超声波信号。
•根据信号的改变,可以判断钢丝绳的缺陷类型、位置、尺寸和严重程度。
4. 超声波探伤过程•发射超声波:探头通过电磁或压电效应产生超声波信号,并将其发送到钢丝绳中。
•超声波传播:超声波在钢丝绳中传播时,会遇到不同的声阻抗变化,导致部分能量散射、反射或透射。
•信号接收:探头接收散射、反射或透射的信号,并将其转化为电信号。
5. 超声波探伤仪器•超声波探伤仪器主要由发射器、探头、接收器和信号处理器组成。
•发射器负责产生和调节超声波信号的频率和幅度。
•探头负责发送和接收超声波信号,其形状和频率可以根据探伤需要选择。
•接收器将探头接收到的信号转化为电信号,并进行放大和滤波处理。
•信号处理器可以对接收到的信号进行分析、显示和记录。
6. 超声波应用于钢丝绳探伤的优势•非破坏性:超声波探伤不会对钢丝绳造成损害,可以进行多次重复检测。
•敏感度高:超声波可以探测到微小的缺陷,提供准确的探伤结果。
•实时性强:超声波探伤仪器可以实时显示和记录探测到的信号,方便工程师及时判断。
7. 结论•超声波探伤是一种常用、可靠的钢丝绳探伤方法。
•它通过超声波的传播、反射和散射,对钢丝绳的内部进行检测,提供重要的安全保障。
注意:本文所述为一般钢丝绳探伤原理,实际应用中应根据具体需求进行选择合适的探伤方法。
8. 探伤结果分析•探伤仪器将接收到的信号分析并显示出来,工程师需要根据信号的特征来进行结果分析。
起重机在用钢丝绳的定期检验曾世龙; 敬东; 孔令炯【期刊名称】《《建筑机械(上半月)》》【年(卷),期】2019(000)010【总页数】3页(P40-42)【关键词】起重机; 在用钢丝绳; 无损检测; 人工检查; 流程【作者】曾世龙; 敬东; 孔令炯【作者单位】甘肃省特种设备检验检测研究院甘肃兰州 730050; 兰州理工大学甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TH21钢丝绳是起重机的重要传动部件之一,其可靠性决定着整个起重机系统的正常工作和安全运行。
钢丝绳在使用过程中会出现疲劳、磨损、断丝、锈蚀等损伤,这些缺陷会导致钢丝绳失效不能满足其使用要求。
在极限条件下,这些缺陷会演变成钢丝绳断裂,造成人员伤亡和设备损毁事故[1-2]。
在起重机械检验中,特种设备安全技术规范和强制标准,如TSG Q0002-2008《起重机械安全技术监察规程-桥式起重机》,TSG Q7015-2016《起重机械定期检验规则》和GB 6067-2010《起重机械安全规程》等[3-5],对起重机钢丝绳提出了强制性要求。
这些规范和强制标准的制定主要参照的标准是GB/T 5972-2016《起重机钢丝绳保养、维护、检验和报废》和GB 8918-2006《重要用途钢丝绳》[6-7],并将以上2个标准明确引入了相关条文。
所以起重机钢丝绳选用、检验和报废通常引用这2个标准作为重要的依据。
在用起重机钢丝绳检验即钢丝绳的定期检验,就是在不降低钢丝绳的安全程度的条件下,对钢丝绳开展外观检查并进行测量。
在许可条件下,钢丝绳内部状态也应当进行检验。
本文以GB/T 5972-2016《起重机钢丝绳保养、维护、检验和报废》为依据,按照钢丝绳劣化模式对应的不同报废基准,综合利用计算、测量、观察和无损检测4种评价方法,通过合理安排检验工艺流程和确定在用起重机钢丝绳检验项目、内容、方法与判定规则,将钢丝绳的定期检验编制成1个独立的模块。
这样既可以作为1个单独检验项目,也可以作为起重机定期检验钢丝绳项目的延伸部分。
激光无损检测技术激光全息无损检测是利用激光全息干涉来检测和计量物体表面和内部缺陷的,这种技术的原理是在不使物体受损的条件下,向物体施加一定的载荷,物体在外界载荷作用下会产生变形,这种变形与物体是否含有缺陷直接相关,物体内部的缺陷所对应的物体表面在外力作用下产生了与其周围不相同的微差位移,并且在不同的外界载荷作用下,物体表面变形的程度是不相同的。
用激光全息照相的方法来观察和比较这种变形,并记录在不同外界载荷作用下的物体表面的变形情况,进行比较和分析,从而判断物体内部是否存在缺陷,达到评价被检物体质量的目的。
具体做法是对被检测物体加载,使其表面发生微小的位移(微差位移),物体表面的轮廓就发生变化,此时获得的全息图上的条纹与没有加载时相比发生了移动。
成像时除了显示原来物体的全息像外,还产生较为粗大的干涉条纹,由条纹的间距可以算出物体表面的位移的大小。
由于物体有一定的形状,所以在同样的力的作用下,物体表面各处所发生的位移并不相同,因而各处所对应的干涉条纹的形状和间距也不相同。
当物体内部不含有缺陷时,这种条纹的形状和间距的变化是宏观的、连续的、与物体外形轮廓的变化同步调的。
当被检物体内部含有缺陷时,在物体受力的情况下,物体内部的缺陷在外部条件(力)的作用下,就在物体表面上表现出异常,而与内部缺陷相对应的物体表面所发生的位移则与以前不相同,因而所得到的全息图与不含缺陷的物体的不同。
在激光照射下进行成像时,所看到的波纹图样在对应与有缺陷的局部区域就会出现不连续的、突然的形状变化和间距变化。
根据这些条纹情况,可以分析判断物体的内部是否含有缺陷,以及缺陷的大小和位置。
激光全息无损检测的特点(1)激光全息无损检测是一种干涉计量技术,其干涉计量的精度与激光波长同数量级,因此,其检测灵敏度甚高,极微小的变形都能检验出来。
(2)用激光作为光源,而激光的相干长度很大,因此,可以检验大尺寸物体,只要激光能够充分照射到的物体表面,都能一次检验完毕。
钢丝绳探伤仪技术参数钢丝绳探伤仪技术规格书一、执行标准1、中国国家标准gb21837-2021《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》2、美国标准astme1571《电磁方法检测铁磁性钢丝绳标准条例》3、上海市企业标准q/nyat01-97《mtc 钢丝绳安全检测仪》4、《煤矿安全规程》2021版5.煤炭行业标准MT/t970-2022钢丝绳(缆)在线无损定量检测方法及判定规则二。
技术指标1、受测钢丝绳直径:φ1.5―56mm(根据用户需求配置不同规格的传感器)2、传感器与钢丝绳相对速度:0.0―12.0m/s(最佳:2.0m/s)3、断丝缺陷(lf)检测:定性:单个集中断线的定性检测准确率为99.99%。
定量:允许错误判断单个集中断丝的数量单处集中断丝根数无误差定量检测100次以上准确率≥95%4.金属横截面积定量变化率(LMA)的检测能力:检测灵敏度重复性允许误差:±0.055%检测精度示值允许误差:±0.2%5、位置(l)检测能力:检测长度指示值的百分比误差:±0.3%6。
电源:电池供电5V7、环境温度:-20℃~+50℃大气压力:86-206kpa相对湿度20-98%三、功能特点1.传感功能:浮动定心、导套变径、集磁环密集设置、磁传感器阵列组合、一个套传感单元可覆盖老产品多个探头的信号采集和放大等功能。
2.转换功能:直接选用美国原装进口模块,实现ad模数转换、小波变换、降噪声剔除等强大功能。
3.信号传输:全数字传输。
还可以根据用户要求配置无线遥测(半径>1600m)。
4.计算机平台:Windows界面,可安装和使用任何品牌的计算机。
5.软件操作:鼠标点击,全中文菜单。
第1页6.分析处理方式:人机对话+自动分析。
7、操作简单:人性化操作,(只要会开电视机的人,培训20分钟就会使用)。
8、报警特点:在线检测,当缺陷按设定超标时,立即实时声光报警,人性化操它实用可靠。
9、在线显示:如同心电图,以波形递进方式实时显示钢丝绳的状态。
无损检测标准目录无损检测船舶行业标准目录CB/Z 211-1984船用金属复合材料超声波探伤工艺规程CB 819-1975柴油机零件磁粉探伤CB 973-1981柴油机零件磁粉探伤质量要求CB 1134-1985BFe30-1-1管材的超声波探伤方法CB/T 1226-1992鱼雷用铝合金铸件X射线照相及质量分级CB/T 3177-1994船舶钢焊缝射线照相和超声波检查规则CB 3178-1983民用船舶钢焊缝超声波探伤评级标准CB 3290-1985民用船舶铜合金螺旋桨着色探伤方法及评级CB/T 3558-1993船舶钢焊缝射线照相工艺和质量分级CB/T 3559-1994船舶钢焊缝手工超声波探伤工艺和质量分级CB/T 3802-1997船体焊缝表面质量检验要求CB/T 3907-1999船用锻钢件超声波探伤CB/T 3929-1999铝合金船体对接接头X射线照相及质量分级CB/T 3958-2004船舶钢焊缝磁粉检测、渗透检测工艺和质量分级无损检测工程建设标准目录CECS 21-2000超声法检测混凝土缺陷技术规程CECS 70-1994建筑安装工程金属熔化焊焊缝射线照相检测标准无损检测电力行业标准目录DL/T 505-2005汽轮机主轴焊缝超声波探伤规程DL/T 541-1994钢熔化焊角焊缝射线照相方法和质量分级DL/T 542-1994钢熔化焊T形接头角焊缝超声波检验方法和质量分级DL/T 664-2008带电设备红外诊断应用规范DL/T 675-1999电力工业无损检测人员资格考核规则DL/T 694-1999高温紧固螺栓超声波检验技术导则DL/T 714-2000汽轮机叶片超声波检验技术导则DL/T 718-2000火力发电厂铸造三通、弯头超声波探伤方法DL/T 820-2002管道焊接接头超声波检验技术规程DL/T 821-2002钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规范DL/T 883-2004电站在役给水加热器铁磁性钢管远场涡流检验技术导则DL/T 907-2004热力设备红外检测导则DL/T 925-2005汽轮机叶片涡流检验技术导则DL/T 930-2005整锻式汽轮机实心转子体超声波检验技术导则DL/T 937-2005热交换器管声脉冲检测技术导则DL/T 5048-1995电力建设施工及验收技术规范(管道焊缝超声波检验篇)DL/T 5069-1996电力建设施工及验收技术规范钢制承压管道对接接头射线检验篇无损检测核工业行业标准目录EJ/T 185-1980对接焊缝射线探伤标准EJ/T 186-1980着色探伤标准EJ/T 187-1980磁粉探伤标准EJ/T 188-1980焊缝真空盒检漏操作规程EJ/T 195-1988焊缝超声波探伤规程与验收标准EJ 286-1992无损检测用铱-192γ源EJ 388-1989三十万千瓦水堆核电厂蒸汽发生器氦气检漏技术条件EJ 501-1989三十万千瓦水堆核电厂磁粉检验EJ 502-1989三十万千瓦水堆核电厂液体渗透检验EJ 505-1989三十万千瓦水堆核电厂焊缝的射线检验EJ/T 620-1991核工业无损检测质量控制规范(局部修订)EJ 663-1992无损检测用钴-60γ源EJ 666-1992无损检测用铥-170γ源EJ/T 768-1993核级容器堆焊层超声波探伤方法与探伤结果分级EJ/T 802-2004压水堆燃料组件管座焊缝检验X射线照相法EJ/T 835-1994核级容器管座角焊缝超声探伤方法和验收准则EJ 943-1995辐射工作人员个人监测管理规定EJ/T 958-1995核用屏蔽灰铁铸件超声纵波探伤方法与验收准则EJ 1024-1996无损检测用γ放射源EJ/T 1039-1996核电厂核岛机械设备无损检验规范EJ/T 1048-1997无损分析系统校准导则EJ/T 1072-1998核工业用液体渗透检验着色探伤剂EJ/T 1084-1998核材料无损分析的测量控制和保证EJ/T 1085-1998核燃料元件无损检测人员培训要求EJ/T 1092-1999燃料棒中二氧化铀芯块间的间隙检测γ射线透射法EJ/T 1138-2001压水堆核电厂安全壳钢衬里焊缝无损检验无损检测航空工业行业标准目录HB/Z 33-1998变形高温合金棒材超声波检验HB/Z 34-1998变形高温合金圆饼及盘件超声波检验HB/Z 35-1982不锈钢和高强度结构钢棒材超声波检验说明书HB/Z 36-1982变形钛合金棒材超声波检验说明书HB/Z 37-1982变形钛合金圆饼及盘件超声波检验说明书HB/Z 59-1997超声波检验HB/Z 60-1996X射线照相检验HB/Z 61-1996渗透检验HB/Z 72-1998磁粉检验HB/Z 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中科MTC-Q港口起重专用钢丝绳探伤仪一、MTC-Q港口起重专用钢丝绳探伤仪产品简介MTC-Q港口起重专用钢丝绳探伤仪是中科中仪为港口设施定制的一款多功能钢丝绳探伤仪,实现多通道模式对每个行业的钢丝绳进行检测,满足检测单位需求.是中科中仪应用虚拟仪器技术,以软件取代传统仪器,钢丝绳的正常,磨损,断丝,损伤状态,由电脑直接显示采样处理,更直观。
对钢丝绳进行全程扫描,结果准确无误,重复性好。
MTC-Q港口起重钢丝绳探伤仪是中科中仪根据不同行业钢丝绳报废的国家标准规定,应用电磁原理,定性、定量、定位,在线无损检测钢丝绳的内外部断丝、锈蚀、磨损、金属截面积变化、松股、跳丝、变形、材质异常等缺陷。
MTC-Q港口起重钢丝绳探伤仪根据国家计量法和安全生产法,生产的每台仪器可由国家法定计量机构,按中国GB/T21837-2008国家标准、美国ASTME1571行业标准和上海市Q/NYNAY01企业标准作为第三方进行检验,并出具检测报告,获得法定资质。
二、MTC-Q港口起重钢丝绳探伤仪功能特点◆转换功能:原装进口模块,模数转换、小波变换、噪声剔除等功能更加强大。
◆信号传输:全数字传输,可配置无线遥测(周围2000m)。
◆电脑平台:软件兼容Windows◆软件操作:电脑操作◆分析处理方法:电脑软件自动分析。
◆操作方式:电脑操作简单人性化,更加实用◆报险提示:在线检测中当缺陷按设定超标时,立即实时声光报险。
◆缺陷显示:以波形递进方式实时显示钢丝绳的正常,磨损,断丝状态。
◆检测结果:可判定钢丝绳内外断丝数量;钢丝绳磨损百分比;钢丝绳损伤性质等缺陷。
◆检测报告:不同行业标准的要求出具检测报告。
提升钢丝绳张力定量检测新方法
谭继文;熊永超
【期刊名称】《煤炭学报》
【年(卷),期】1996(021)006
【摘要】基于电磁检测原理和信号处理技术以及钢丝绳本身具有捻制股波这一结构特点,研究出提升钢丝绳张力的非接触式定量检测新方法。
实验表明,用此方法检测钢丝绳张力,其最大误差不超过1.5%,平均误差不超过0.05%。
该方法原理正确,系统简单、误差小、应用方便,检测速度快、精度高,省时、省力。
为实时在线定量检测钢丝绳张力提供了新的技术途径。
【总页数】5页(P650-654)
【作者】谭继文;熊永超
【作者单位】阜新矿业学院;阜新矿业学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD532
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无损检测技术与发展一、激光技术在无损检测领域的应用与发展激光技术在无损检测领域的应用始于七十年代初期,由于激光本身所具有的独特性能,使其在无损检测领域的应用不断扩大,并逐渐形成了激光全息、激光超声等无损检测新技术,这些技术由于其在现代无损检测方面具有独特能力而无可争议地成为无损检测领域的新成员。
1.激光全息无损检测技术激光全息术是激光技术在无损检测领域应用最早、用得最多的方法。
激光全息无损检测约占激光全息术总应用的25%。
其检测的基本原理是通过对被测物体加外加载荷,利用有缺陷部位的形变量与其它部位不同的特点,通过加载前后所形成的全息图像的叠加来反映材料、结构内部是否存在缺陷。
激光全息无损检测技术的发展方向主要有以下几方面。
(1)将全息图记录在非线性记录材料上,以实现干涉图像的实时显现。
(2)利用计算机图像处理技术获取干涉条纹的实时定量数据。
(3)采用新的干涉技术,如相移干涉技术。
在原来的基础上进一步提高全息技术的分辨率和准确性。
2.激光超声无损检测技术激光超声技术是七十年代中期发展起来的无损检测新技术。
它利用Q开关脉冲激光器发出的激光束照射被测物体,激发出超声波,采用干涉仪显示该超声波的干涉条纹。
与其他超声无损检测方法相比,激光超声检测的主要优越性如下。
(1)能实现一定距离之外的非接触检测,不存在耦合与匹配问题。
(2)利用超短激光脉冲可以得到超短声脉冲和高时间分辨率,可以在宽带范围内提取信息,实现宽带检测。
(3)易于聚焦,实现快速扫描和成像。
3.激光无损检测的发展激光超声检测成本高,安全性较差,目前仍处于发展阶段。
但在无损检测领域,激光超声检测在以下几方面的应用前景引起了人们的关注(1)可用于高温条件下的检测.如热钢材的在线检测;(2)适用于某些不宜接近的样品,如放射性样品的检测;(3)激光束可入射到任何部位,可用于检测形状奇异的样品;(4)可用于超薄超细的样品及表面或亚表面层的检测。
国外近几年已有将激光超声检测用于飞机复合材料的检测、热态钢的在线检测的报道,在化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体溅射等高温镀膜工艺过程中膜层厚度的实时检测方面也进行了研究。
钢丝绳(缆)全息定量无损检测编者按:TCK 是TCK.W 钢丝绳检测仪的早期称呼。
TCK.W 数十年如一日,坚持钢丝绳检测技术的研究,终于取得了钢丝绳检测技术的重大突破,成为钢丝绳检测领域的引导者。
从20世纪初至今将近100年间,人们一直在研制钢丝绳无损检测装置,到90年代,国内已有10余个单位研制此类装置,现在国内外已发展到50余家,并不断有新产品上市,产品一代比一代有所提高和完善。
前期围绕适合状态检测的钢丝绳无损检测装置有10余种方法:声光检测法、机械检测法、射线检测法、电流检测法、光学检测法、电涡流检测法、超声波检测法、振动检测法、声发射检测法和磁检测法。
上述方法,大部分得到实际应用,有的方法由于不适用于矿山,有的笨重或检测性能差,所以目前只有磁检测法在检测钢丝绳缺陷(断丝、磨损、锈蚀、变形、扭节、疲劳、单丝焊接点和断面损耗等)方面效果较好。
以下概略介绍几种供参考。
1 目前存在的几种形式这是一种动态检测法,速度在小范围内变 动,不影响检测精度和灵敏度,检测速度为零时,实时信号保持,捕捉信号较全面。
但是交流励磁,容易在钢丝绳内部产生涡流,使钢丝绳发热,这对钢丝绳有可能造成新的伤害。
降低频率,是减少涡流发热的一项措施。
因为变压器铁损和频率成正比,不宜长时间停留在一点,且变压变频电源较重。
永久磁铁励磁省了励磁电源,增加了灵活性和实用性。
传感线圈灵敏度较高,传感线圈与钢丝绳表面间隙δ可适当加大,但传感线圈的检测精度和灵敏度受速度影响有所降低。
线圈的感应信号电势为e=- =- ,信号e 的幅度随速度V而变。
要求检测速度必须大于0.3m/s,否则丢漏信号,以上的稳定速度,以提取截面积损耗信号,因信号幅度虽速度的变化而改变,很不稳定,给定量检测带来困难,探头重量较重。
此原理摆脱了检测精度和灵敏度受速度影响的困扰,检测不要求保持0.3m/s 以上的稳定速度,在提取截面积损耗信号方面,有突出优势,美国称之为LMA 法(Loss of Metallical Area Method )。
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、锈蚀等引起的钢丝绳横断面中金属截面积总和变化的缺陷。
不足之处是,其体积重量都大。
其次是霍尔元件的灵敏度较低。
主磁通特大而缺陷漏磁特小,易被淹没,信嗓比不高。
在局部缺陷检测法(简称LF 法)中采用了感应线圈,由于感应线圈的存在,检测受速度影响是不可避免的,要求速度V 不低于0.3m/s 。
有时在N 、S 极再加上霍尔元件,变成总和型,但重量较重。
将若干个霍尔元件围绕钢丝绳装成1圈或两圈,安装数量与钢丝绳直径大小有关,直径大,则数量多,直径小,则数量少。
其优缺点与图3相似。
但比图3有所改进。
对钢丝绳表面缺损如断丝的检测较灵敏,且分辨率 也较高。
对钢丝绳内部缺损 检测较困难,分辨率也较差。
由于霍尔元件的灵敏度较低,所以在制造探头时必须使霍尔元件尽量接近钢丝绳,其间隙δ特小甚至在绳表面滑动,是一种接触式。
这里指的霍尔元件是集成霍尔元件,和运放元件集在一起,其灵敏度也仅为0.7V/T 。
如果无运放与其集成,单独霍尔元件只有20V/T.由此得知,从霍尔元件算起要放大几万倍,这将给检测仪表带来零点漂移和温度漂移,加上霍尔元件距钢丝绳表面间隙δ很小,又经常处于振动和晃动的工作环境下工作,所以会出现较大的噪声、野点和股波噪声。
消除这些缺点,需要增加一些新环节。
由于磁路是山字型,两端是同级性,钢丝绳磁化区较短,检测到钢丝绳端头时,死区较小,钢丝裂纹检不出,检测钢丝绳断丝的断口必须大于1mm 才能检出。
灵敏度、精度和分辨率较低,信号波形不大规范。
有的在检测线圈处安装霍尔元件,可以不受速度影响,但灵敏度稍低。
2 TCK.W 型钢丝绳无损检测仪TCK.W 型钢丝绳无损检测仪与TCK.W 型 钢丝绳无损检测仪两者基本一样,原理相同。
本检测仪直流线圈磁化,高灵敏磁传感器检测。
图7 磁场矢量综合原理示意图 图7中钢丝绳被磁化之后,在钢丝绳内部产生的主磁在钢丝绳表面以外的空间包围着钢丝绳,产生一个反向磁场,形成闭环。
从空间返回的磁场为主漏磁场6,用表示,矢量与缺陷矢量恰好相反,在模拟运算综合过程中,削减信号矢量,所以还要有补偿矢量,来抵消主漏磁场。
其优点为:(1)探头灵敏度为50V/mT,并还可再提高;(2)信噪比大于1000;(3)对于精度,单项精度大于95%,多项混合缺陷大于90%;(4)无振动、晃动和股波噪声;(5)钢丝绳局部缺陷的损耗面积与损耗场强呈线性关系;(6)所提取缺陷信号曲线的形状和幅度与速度无关,即0-8m/s 完全一样;(7)传感器到钢丝绳外径之间的间隙δ较大,如:实测上海南浦大桥钢索时(钢缆),由于塑料保护层厚薄不均,厚的地方>20mm,在在用钢缆上检测,未发现有缺陷,因不能将在用钢缆解剖,检测准确与否无法证实,暂依工人按大桥拉索预制的带人为缺陷的6m 钢缆为依据进行检测,检测结果准确率达100%。
百次重复率亦达100%。
1998年,上海大桥局、上海交大检测中心和洛阳矿冶机电研究所(现为洛阳威尔若普检测技术有限公司)3家联合开发研制检测直径为125mm 钢缆的无损探伤仪,在上海市科委主持下进行鉴定,这是国内首家用钢丝绳无损检测仪对直径为125mm 的大桥斜拉钢缆进行检测并取得成功。
3 数学模型的建立通过钢丝绳检测环上某点传感线圈捕捉到的磁场矢量,应该是钢丝绳各种轴向磁场矢 量的总和,即图8是一只传感器的矢量合成和信号电压转换图。
最后实现某点的缺陷电压是缺陷\矢量的函数,。
如果调零矢量H o不为零,则缺陷信号U 不等于零,调整偏移矢量-,或补偿矢量使之为零。
然后各矢量综合平衡以满足U=F ()外特性曲线的运算。
上面经推导和实验已建立了在S范围捕捉缺陷信息或称断面损耗以及信息的数学模型公式(1)。
计算钢丝绳某点断面上的总损耗S。
应从计算环形面积入手,将图7从中间横向面积切断获得图9环的面积S o为将上式变成模拟运算电路近似的求S的积分,即把环的面积S o看作是各个电磁传感器S的总和。
实验证明,完全正确,运算速度也较快。
我国煤炭安全规程规定,钢丝绳在一个捻距内,损伤点的损耗面积的总和超过5%,则换绳。
这个数学模型的建立,积分一个捻距内的损耗断面S o就可以了,即这个数学模型的建立对断丝之类的缺陷已经能够完全满足了。
锈蚀、磨损、疲劳和变形等在捻距中测出后如何解释,国家尚无规定。
因为一个捻距内的断丝点的计算比较明确,而对锈蚀、磨损和疲劳等的连续面积损耗量,是否只取一次,商待研究。
如徐州矿务局某矿上的管道绳突然断掉,停产数日,直接经济损失数十万元。
值得一提的是,据每天检查钢丝绳的安检人员反映:“表面无断丝,很光亮,用卡尺量直径时,不但不细,直径略有加大”,主观认为平安无事,实际上从断口看过去,内部的钢丝绳锈蚀的面积损耗将超过1/2。
如果有一台TCK.W型钢丝绳无损探伤仪,对该绳进行检测,则问题早已发现,可提前采取措施,对该绳进行检测,则问题早已发现,可提前采取措施,不致造成损失,经验告诉我们,只靠肉眼观察和卡尺测量是不能解决钢丝绳内部问题的。
4 数学模型与图像曲线通过推导与实验已建立了3个数学模型,缺陷信号的实时、提取、数据运算和画圈,都发挥着非常重要的作用。
图10a描述8路信号分别由8路传感器各按式(1)运算处理,获得如图10a中的8路曲线信号。
图10b为围绕钢丝绳的8路传感器,在钢丝绳某点截面上所检测到的缺陷的总和,即将8路信号在按公式(2)求和,即的图10b。
图10c是把钢丝绳各断面的缺陷损耗面积S o,即图10b 内的各个缺陷波形,按钢丝绳捻距长度,用式(3)求和,得图10c。
寻找最危险和缺陷最大的捻距,满足“国家煤炭工业规程”的规定,设1捻距=25cm,S n3 S n1S n2 ,见图10a,10b,10c 。
损耗断面采用百分数或断丝当量,横坐标采用空域采样,采样频率可达1kHz,微机完全响应。
5 关于自动调零和标定H n是环境磁场产生的矢量,如地磁,附近有强磁铁和大电机等,给检测仪带来一定影响,但本仪器在检测之前可自动消除这种影响。
H n矢量与钢丝绳的轴向没有定向,但它在被测钢丝绳上的投影,可能是正矢量,也可能是负矢量。
还可能是零(+,—,0)。
是0对缺陷矢量无任何关系,如果是+值或—值,直接影响,干扰矢量与叠加将使检测结果失真。
关于自动调零和标定的操作法参照图8,类似使用万用表,只是用前必须调零,先把探头卡在被测钢丝绳的无缺陷和无损伤的位置,按一下探头前端掌上电脑的指令键,则电脑自动计数,见图11。
由0点升到1点,同时电脑的一号信号灯亮,然后停3S到2点后,再有2点降到3点的同时1号灯又灭,电脑在1号灯灭时,自动再减1个数,到4点自动停。
所减的数,是经验数据,或称之为抗干扰门限。
此数值可设定或修改。
为了标定准确,多定几个认为完好无损点,取平均数更好。
有时在标定数正好遇上表面断一丝的量。
在此情况下,即在段一丝的地方标一丝的量。
注意:在断一丝处的内部,再无其他损伤。
如果有,那么标一丝就错了。
一般标新绳很容易,旧绳难,因为旧绳内缺陷因素多,除了表面断丝还有磨损、锈蚀、疲劳、变形和扭结等。
碰上这种情况就要除了标一丝之外,还要凭经验将估计数加入。
当然,如果新钢丝绳在开始使用前就已有探伤仪的初始检测数据,直到钢丝绳使用到仪器提醒我们“应该换绳啦!”为止。
在这种情况下,有了前后数据对比,对钢丝绳的状态检测就真正实现了,且仪器的准确性和可靠性可进一步的提高。
标定还要准备一条6m长的和在用绳同样规格的绳头,作为样板绳,在样板绳的中段,人为制造3点损伤,最多不超过4个点。
两端各留1.5m不做损伤点。
因为端部磁极效应关系,检测出的数据必须加以矫正,太繁琐。
值得注意的是模拟制造断丝,大多数用户都模拟不准。
就拿断一丝来说,如果被拉断,在被拉断点处必定细,断口两端更细,且更细的地方内部组织改变,增加磁阻。
随着磁阻的增加,就增加漏磁。
漏磁的增加量。
从钢丝绳外部容易测到,如图12。
钢丝绳制造厂在钢丝绳捻制过程中,钢丝不够长采用焊接,其焊接接头如图13所示。
从图13可知,虽然未断开,可检测结果和断开一样。
这是因为焊点4和焊点两边的被加热区3的金相组织改变,增加了磁阻,所以如图12、13检测结果相似,因此模拟图12和13人为制造一根断丝时,不能简单锯断一根丝,应先将局部敲细,然后再用扁铲剁开。
模拟制造裂纹,同样在裂纹的两边要考虑怎样做疲劳层。
TCK.W型钢丝绳无损检测仪是检测损耗面积的仪器,是真正的LMA型,亦可称“全息”型。
它不仅对断丝、锈蚀、磨损和刮伤敏感。
因为都能引起钢丝绳内部金属组织的变化,使其增加磁阻。
而增加磁阻,则增加缺陷(损伤)矢量,所以检测仪能把他们一起检测出来。