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TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪工作原理 - 窦毓棠

  编者按:TCK钢丝绳探伤仪是TCK.W钢丝绳检测仪的前期名称。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。

  关键词:钢丝绳 无损检验 数学模型

  Principle of TCK.W On-line Non-destructive

  Defect De tector for Wire Ropes

  Dou Yutang

  (Luoyang Jianxi Mineral 8L Metallurgical Research lr~titut)

  Zhao Zhe.

  (Luoyang Ship material Research Institute)

  Abclr|ct:: TCK.W Mode on- line non- destructive defect detector for wire topes is made on the basis of the megnetic dispersion crossing-link principle. On the basis of the replacement of wire ropes and physical concepts,&math model is established.The results indicate that the math. model is quite correct. ·

  Keywords:Wire rope Non—destructive testing Math model

  1 前言

  TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪是定量检测钢丝绳内外部断丝、磨损、锈蚀、断面变形、金属断面积减少、扭结和轴向周向定位的仪器。

  牵引钢丝绳在各个领域中广泛应用,但在生产和使用过程中,钢丝绳的损伤和断裂,时刻关系到人身和财产的安全。因此,人们对合理地使用和更换牵引钢丝绳都非常重视。

  早在本世纪初,许多国家就开始研制钢丝绳无损探伤装置,至今已有多种类型的钢丝绳探伤仪[1]。但因其存在测量结果不准确、探伤仪太笨重,以及适应性差等缺点而未被充分应用。新研制成功的TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪具有灵敏度高、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、装卡方便等优点,是一种多功能的无损探伤仪[2]。1992年10月获国家发明专利(专利号:90103642·0)。


  2 更换钢丝绳的依据

  钢丝绳在一个捻距内断丝的根数是更换钢丝绳的依据。不同的场合对一个捻距内损伤量的要求是不同的。经研究表明,对钢丝绳损伤断面积△S0和一个捻距内损伤面积综合 的检测是确保钢丝绳安全使用的关键。


  3 物理概念

  钢丝绳一旦被磁化之后,则围绕钢丝绳出现主漏磁场Hz和局部漏磁场 即:断丝造成的局部漏磁场 、磨损造成的漏磁场 ,、锈蚀所产生的其它漏磁场 等)。此外,由于地理条件、环境所产生的磁场也不同程度地影响着钢丝绳的磁场[3]。通过检测钢丝绳周围的磁场分布,确定钢丝绳内部和表面缺陷这一事实已被公认,并通过实验得到证明。如图1所示,在钢丝绳上取一个环带,检测环带面积上的磁通密度B或磁场强度H ,即可判定损伤面积△S。

  公式(1)二重积分变成二次积分,利用极坐标求函数,不便于微机处理,必须转换成便于微机处理的快速形式的数学模型。

  图1 钢丝绳截面

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  4 数学模型建立

  在环带上组装n个传感器,形成一种模式识别型的环形传感器,不但能识别某点场强的物理量,且可识别钢丝绳探伤点所处的空间位置。钢丝绳损伤点的面积△S变成了场强 的函数,即;那么,钢丝绳断面积损伤量△S0 应当是各点的积分:其中,nx为捻距。经实验和实践证明,TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪的数学模型完全正确。通过调整比倒系数A和标定常量C ,可以使得检测数据如磅称任意改变砝码。例如,断1丝显示打印1丝。断10丝也可以显示断5丝自动乘比例为2的系数,结果打印断10丝。


  5 图象和波形输出

  调整标定常量C ,即将C置于适当位置。输出图象见图2,输出波形见图3图2 输出图象(空域) 图3 输出波形(空域)打印机所打出的纸带只显示一种断伤内容。有的钢丝绳其存在磨损,无断丝,又无锈蚀。仪器检测结果就是磨损量。

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  6 探伤仪组成

  探伤仪由充磁机、探头和微电脑组成,如图4所示。将ZCX直流充磁机卡在被检钢丝绳上以2~3m/s速度从一端移到另一端,对钢丝绳进行磁化。将探头卡在钢丝绳上,以0~3m/s的速度开车,通过探头指示灯(见图5)可知有无损伤信号。用屏蔽电缆将探头与微电脑连接,则断伤信号输出到微机,经处理后打印出结果。

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  7 结论

  (1)TCK.W型钢丝绳在线无损探伤仪采用漏磁场交链原理是成功的,可实现在线检测。加之特有的手动和自动标定系统,通过微机自动搜索,寻找标定点,自动打印结果,实现了全面智能化和操作简便化。

  (2)可准确判定钢丝绳的更换时间,使钢丝绳的使用寿命延长到确实失效限度。

  (3)在生产和使用过程中,可确保人身和财产安全,减轻检测人员的劳动强度。

  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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