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三維磁信息感應技術在鋼絲繩無損探傷中的應用

[ 发布日期:2017-01-10 点击:8712 来源:洛陽抖阴直播探傷技術有限公司 【打印此文】 【關閉窗口】]

三維磁信息感應技術在鋼絲繩無損探傷中的應用

冀慶亞

冀中能源峰峰集團  河北邯鄲  056200

鋼絲繩作爲起重、運輸、提升及承載等重大裝備與設施中的主要組件,廣泛應用于民經濟各個域,是工程中主要的承載構件,因此鋼絲繩的安使用也備受關注。

1、 鋼絲繩安管理中存在的主要问题

長期以來,由于鋼絲繩探傷技術手段問題,導致鋼絲繩使用和管理始終存在5大“疾患”:

1)安隱患  鋼絲繩使用過程中,多發因強度損耗而導致的斷繩事故。據美權威機構對球8000家鋼絲繩用戶的調查,有12%的在用鋼絲繩處于“危險或度危險”狀態。

2)經濟浪費大  定期更換鋼絲繩造成大浪費。70%以上被強制更換的鋼絲繩“很少或基本上沒有強度損耗”。

3)工作率低  傳統的靠人工目視、手摸檢查方法,耗時、費工、率低下。

4)人爲管理松  人工檢測不可及,安管理不到位,許多重大事故隱患難以發現。

5)社會危害重  重大斷繩事故必然導致重大危害後果。以我爲例,據統計,僅在2004-2005年,煤礦共發生煤炭運輸提升事故1065起,造成1142人死亡,其中大部分爲鋼絲繩斷繩事。嚴重的鋼絲繩斷繩事故中,次死亡人數達到14人,重傷5人。

2、 三维磁信息感应技术基本技术原理

鋼絲繩的探傷環境較惡劣,探傷系統受多種因素的幹擾,因鋼絲繩結構複雜,存在股間幹擾信號,斷絲識別非常困難,怎樣將損傷信息客觀真實地反映出來,達到准確定量地判定鋼絲繩損傷,是目前困擾鋼絲繩無損探傷域的個難題[1]

在鋼絲繩被飽和磁化的情況下,會因諸如結構征、材料缺陷、表面創傷、材質變異及各種疲勞損傷等原因,使鋼絲繩內部磁場不同程度地向其外部空間“泄漏”,完整地采集這些詞場信息對分析鋼絲繩狀態,合理使用更新能鋼絲繩,保障安生産十分重要。現在對鋼絲繩磁場信息的采集方法般采用霍爾元件法和感應線圈法。由霍爾元件或者感應線圈組成的傳感裝置,只能完成兩維空間的平面信息采集,而鋼絲繩內外部的磁場,屬漫步于空間的、邊界模糊不確定的三維立體物理場,因此,上述兩類裝置無法面客觀地反映鋼絲繩的安狀態[2]

傳感器三維布置示意

6个柱状线绕式电感传感器,按正三棱锥三维空间形体配置,如圖1所示。每個傳感器作爲正三棱錐的個棱邊,各三角形平面由3个传感器尾相随顺序连成,利用正三棱锥体空间对称的几何点,形成各传感器之间既相互立又相互共用的相关关系。磁场信息属种空间物理场,能量集中表现于发生源(磁)附近空间,现行的感应线圈(环状)传感器和霍尔应(片状)传感器,只限于轴向(维)或面向(二维)采集,柱状线绕式电感传感器有明显的取向接收性,三维磁信息感应桥装置获得了空间多取向采集模式,如圖2所示,可有完成對磁場信息的完整采集。

空間多取向采集模式示意

采用三维磁信息感应技术將各单传感器装置在三维空间里对称布置,组成空间对称轴线重合安置状态,形成对被测鋼絲繩周向的完整包容,可准确有地完成磁场矢量变化信息和磁聚集信息的高分辨采集。

3、 三维磁信息感应技术的应用

鋼絲繩是主、副井提升設備的個重要組成部分,它直接關系到煤礦正常生産、人員生命安及經濟運轉。爲確保煤礦提升設備的安運行,《煤礦安規程》對提升用鋼絲繩做了詳細的規定。

檢測人員的安性是所有重大裝備鋼絲繩用戶爲關注的問題。在澳大利亞,采礦行業規定人員不能進入距運轉鋼絲繩4 m的区域范围内;在,礦山行業的人工检测安绳速范围为0.3 m/s以下;在起重行業,很多需要檢測的點都是人員難以到達的位置。采用三維磁信息感應技術的鋼絲繩探傷系統具有良好的自動運行能力,可檢測人員難以到達位置的鋼絲繩,無需檢測人員靠近鋼絲繩,並且能夠適應各種惡劣的環境。

峰峰集團目前共運行各種類型的大型提升設備60余台,每年鋼絲繩使用量約1240 t,用繩成本約爲1050萬元。以峰峰集團目前大淑村礦爲例,主井爲4繩摩擦式提升機,提升高度227,以每繩速度0.3 m/s計算,1根繩用時12 min,4根繩共計48 min。即使采用手持式無損探測設備,以每繩0.5 m/s計算,4根繩也需30 min左右。鋼絲繩在線探傷系統有著24 h在線不間斷監測的優勢,大地提高了對提升鋼絲繩的檢測率。

同時,鋼絲繩在線探傷系統也爲峰峰集團帶來了可觀的經濟益:峰峰集團每年鋼絲繩使用量1240 t,成本1050万元。使用鋼絲繩自动检测技术后,每年可將低用绳量1/3,節約成本350萬元;減少停機檢測時間4/5,創造利潤4000萬元;節約檢測能耗成本達百萬元以上。

4、 结束语

利用三維磁信息感應技術原理研究並開發出鋼絲繩無損探傷系統,通過科學檢測,可以杜人工檢測的各種弊。探傷系統的建立爲鋼絲繩的科學管理奠定了基礎,構建個能及時准確的監測記錄過程,以及具有數據網絡傳輸功能的業化鋼絲繩監測平台。利用該技術,可准確解析被測鋼絲繩的損傷等,爲評估鋼絲繩的安狀態提供了客觀依據。

參考文獻

[1]江四厚,王漢功,陽能軍,. 小波分析在鋼絲繩檢測信號處理中的應用[J]. 無損檢測, 2006,282):70-72.

[2]窦毓棠,杨 旭,窦伯莉. 鋼絲繩()息定量無損檢測[J]. 礦山機械, 2001 29(5):549-53.