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TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪原理及应用 -窦毓棠

  编者按:TCK钢丝绳探伤仪是TCK.W钢丝绳检测仪的早期名称。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。

  TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪,是国家自然科学基金委显会资助项目(资助项目号6875002)。在充分总结国内外经验教训的基础上,作者探索漏磁场交链新原理,研制出高灵敏磁传感器对钢丝绳进行无损探伤。通过微机处理定量显示打印内外断丝、磨损、锈蚀、损伤断面、变形、金属断面减少、钢丝焊点及其位置。该仪器灵敏度高、功能多、检测精度高、测试速度快、抗干扰性能强、体积小、重量轻、装卡方便,是一种多功能的无损探伤仪;该仪器除了各项经济技术指标均超过国际同类产品外,还有手动和自动标定系统,是国内外首创。它根据不同直径的钢丝绳,可手动或通过微型计算机自动搜索,寻找标定点,使仪器全面实现智能化和操作简单化

  1991年l0月,TCK.W钢丝绳在线无损探伤仪通过省级鉴定,经专利局检索,专家评定认为,该项目达到国际领先水平。1992年l0月,获国家发明专利(专利号:90103642.0)。1991年6月,在全国首届煤炭工业专利技术及产品发布会上获荣誉证书,并被列为煤炭工业推荐产品。1991年9月,在全国技术成果交流交易会上荣获优秀奖。

  1993年4月2日~ 5日,中国统配煤矿总公司和中国煤炭工业设备管理协会在郑州召开了全国钢丝绳无损探伤技术交流会。评审组评议认为:TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪具备申请许可证资格。1993年4月8日,TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪取得能源部颁发的煤矿主要设备(安全监测)许可证[(93)能源煤配许(171)号] 。这是目前国内唯一取得国家机关认可,并同意在全国推广应用的钢丝绳无损探伤仪。


  一、TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪的工作原理简述

  钢丝绳断伤面积△s是更换钢丝绳的主要依据和标准。

  断伤场强的各项变量都是矢量.其和差关系都是矢量关系。

  一种检测仪器的存在和实用.必有其物理概念和数学模型的建立。

  在这里也是一样。钢丝绳一旦被磁化之后,则围绕钢丝绳出现主漏磁场HI、局部漏磁场Hi(即:内外断丝造成的局部漏磁场Hd、内外磨损造成的漏磁场Hm、内外锈蚀所产生的局部漏磁场Hx及断面变小、钢丝焊接点等所产生的其他漏磁场Hq等)。 此外,地理、环境所产生的磁场,如地磁、电气设施等也不同程度地影响着钢丝绳的磁场分布以确定钢丝绳内部和表面缺陷已被公认,并通过实验得到证明。


  二、TCK.W型钢丝绳无损探伤仪的操作与使用

  检测前,将探头和微电脑用屏蔽电缆连接,并将微电脑电源插入交流220V 电源上,然后将ZCX直流充磁机的电源插入电脑的交流220V插座上。接线完毕。

  1.用ZCX直流充磁机对钢丝绳进行磁化

  (1)将ZCX卡在被检钢丝绳上。

  (2)接通ZCX开关,指示灯亮。以2~3m/s速度开动提升机,从钢丝绳一端磁化到另一端,关闭开关,将ZCX拿离钢丝绳,磁化完毕。被磁化的钢丝绳.短期内可以不再磁化。据国外文献报道,钢丝绳磁化后可保持十年。使用单位可根据具体情况,以不影响生产为原则,半年磁化一次。对于记录着减速信号的钢丝绳,磁化到减速点停车,将充磁机跳过0.5m后再继续接通ZCX往前充磁到末端。磁化钢丝绳时,除有减速点外,中间不得断电。在探伤过程中,TCK.W探伤仪不会使减速信号消失,不影响减速信号正常工作。但要注意减速点外的强磁场约lm长对TCK.W 探伤仪会有影响,可对这lm 长的钢丝绳进行周期性的检测 对干单绳缠绕式提升机,钢绳要在罐笼下放时磁化,上升时检测。根据不同场合可磁化、检测同时进行。

  2. 对钢丝绳进行探伤

  (1)拿着探头手柄,扣住扳机,使探头张开,然后卡在钢丝绳上:以0-3m/s速度开车,探头将信号送入微电脑。

  (2)微电脑的操作:详见说明书(计算机部分)。

  (3)对钢丝绳初检时,可用方便电源盒(初检器)与探头直接连接.不通过微电脑。通过探头上指示灯可知有无损伤信号,而且方便电源有报警装置,遇到危险信号时,可发出报警响声。

  3.充磁机和探头的方向

  在检测中,注意充磁机的探头的方向(见图1),ZCX 型直流充磁矶的N 极和探头的N 极方向要一致。被磁化的钢丝绳和ZCX型直流充磁机方向一致。不论钢丝绳运动方向是正向还是反向,钢丝绳的N极始终和充磁机的方向一致。

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  4.探头指示灯

  安装于标牌上共7只灯:I~VI为红灯,指示6路传感器输出状态。灯亮表示在钢丝绳的相应位置有损伤信号输出,灯灭表示无损伤信号输出。中间一只绿灯表示行程,指示行程信号的输出,见图2

  5. 探头的调整

  可在新钢丝绳上进行,也可在5m长的样板钢丝绳上进行,钢丝绳磁化后将探头卡在钢丝绳上。调整旋

  钮,使六只灯处于熄灭状态,移动钢丝绳或探头。经过人为断伤点或使用中出现的断伤点时断伤信号输出到微机,由微机处理后.打印出结果。

  如果打印结果不符台实际检查结果,则进一步调整微调旋钮,直到准确为止,一般在5m长样板钢丝绳上人为制造4~5个断伤点即可。

  在样板钢丝绳上调好之后,到现场实测时还要再次调整。如探头卡在钢丝绳上发现指示灯亮,则证明卡探头的地方有损伤;查找结果如无损伤。则调整微调使指示灯熄灭,即可进行检测。六只信号灯全熄灭,说明无任何损伤。若Hd、HxHm、⋯ ⋯Hq中某一项不为0,就应有信号灯亮,有“I”输出。例如:Hd>o,Hx=0.Hm=0Hq=0,则有“I”输出,其检测内容是断丝,其他类推。

6.探头的机械调整

  钢丝绳保持在探头中心运动很重要,钢丝绳偏离探头中心会影响检测精度,保持钢丝绳在探头中心运动靠调整导轮架上的顶丝。旋转顶丝可使橡胶导轮沿径向移动,以改变环抱钢丝绳的直径,最佳状态是钢丝绳运动时,八只导轮都在旋转,钢丝绳摆动中的缓冲靠橡胶轮轻微变形;顶丝顺时针旋转时环抱钢丝绳的直径变小,反之变大,注意钢丝绳不得摩擦到探头内壁.以免探头内壁受磨损。行程轮要靠在钢丝绳上滚动。检测时靠行程轮给出深度倍号(长度信号).以确定钢丝绳损伤位置,不得反复移动,就是说如检测AB两点间长度时,一次走完,不得在中间反复几次后再达到终点,否则行程座标就错了。


  三、TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪在实际中的应用及评价

  1.浙江平水铜矿

  1991年9月.经过工业试验、应用试验、适应性检测和在线检测使用,并经对被测钢丝绳的解剖验证,结论如下:

  (1)TCK.W仪能检测提升机钢丝的断丝、磨损和金相组织缺陷等损伤(断面面积的减少),它不仅能检测在用钢丝绳的损伤情况,而且能检测新钢丝绳的制造质量(焊接点、捻制损伤)。

  (2)探头的传感原理先进,实地检测时不影响提升机钢丝绳上已记录的自控磁信号,是一重大突破。

  (3)探头结构紧凑,体积小,重量轻。能方便地装卡和退出,技术可靠,操作安全。

  (4 )在正常运行状态下检测,钢丝绳运行速度的变化不影响检测结果,因此,真正实现了不影响正常生产的在线检测。

  (5)信号处理(微机)系统运行良好。

  2.云南易门矿务局

  1992年1月,该仪器实现了竖井钢丝绳在线检测替代手工及肉眼检测,通过实测9O多次获取1000多个数据。经解剖钢丝绳验证,基本相符,目前技术上是可靠的,实际应用是可行的。该仪器体积小、重量轻、灵敏度高、输出信号强,性能比较稳定、操作方便,在不清除表面油污的情况下,也能较准确地检测表面断丝数,对内部断丝有较强的判断能力,是目前唯一可用的一种新型钢丝绳断丝检测仪器。建议在全局矿山推广使用。

  3.中国人民解放军第二炮兵工程学院该探伤仪已被该院采用。

用于导弹基地钢丝绳检测。使用证明,该仪器功能齐全、准确可靠,能检测钢丝绳内外断丝、磨损、锈蚀等损伤,还能检测出钢丝焊接点,并扩大了使用范围,利用该探伤仪可检测钢管裂纹。


  四、结论

  1.TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪使用首创的漏磁场交链原理,不仅灵敏度高、功能多、检铡精度高、测试速度快、抗干扰性能强,而且体积小、重量轻、装卡方便,各项指标均超过国际同类产品。其特有的手动和自动标定系统,通过微机自动搜索,寻打标定点,自动打印结果,实现了全面智能化和操作简单化。

  2.TCK.W型锕丝绳在线无损探伤仪,可实现在线检测,大大缩短了对钢丝绳的检测时间,将给使用者带来巨大经济效益。

  3.TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪,可使钢丝绳的更换建立在科学基础之上,使钢丝绳的使用寿命延长到确实失效限度为止,这将极大降低企业的生产成本。

  4.TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪,可使对钢丝绳的检测建立在科学基础之上确保在生产过程中的人身和财产安全。

  5.TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪,可减轻检测工人的劳动强度。

  总之,随着TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪的推广应用,将会带来巨大的社会效益和经济效益。

  作者:窦毓棠 著名自动化专家,原一机部洛阳矿山机械研究院总工程师,中国自动化学会副理事长,学部委员。生前为洛阳威尔若普检测技术有限公司首席专家。



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