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电梯钢丝绳无损检测技术应用研究 -陈 琳

  摘 要:对电梯钢丝绳检测技术现状进行了分析,研究了电磁无损检测技术在电梯钢丝绳检验中的应用,通过采集电梯钢丝绳检测数据,建立相应的钢丝绳检测数据库模型,从而更好地指导电磁无损检验设备——钢丝绳探伤仪在检验中的实际操作过程,提高检测的准确度和便捷性。

  关键词:电梯钢丝绳无损检测;;钢丝绳探伤仪;参数数据库


  引言

  协会数据显示,近年来我国备案在册的电梯数量正以每年高于2O%的速度增长,2008年年底已超过100万台,2009年底则突破120万台,成为世界上电梯拥有量最大的国家。我国有13亿多人口,在用电梯的人均拥有量是世界平均数的1/3,是发达国家的1/10,我国电梯市场还远未饱和。随着城市化、城镇化建设的不断深入,各种项目的建设增多,住宅电梯、自动扶梯、自动人行梯的需求也会越来越大。

  电梯分布在城市密集楼群中,人们对电梯的依赖程度越来越高。随着电梯用量的暴增,电梯的安全问题也愈加凸显。近年来与电梯有关的安全事故时有发生,且呈高发态势,主要发生在商场、宾馆、医院、地铁等场所及民用住宅,这些都是人员密集地。[1]据统计,仅2010年我国电梯事故就造成43人死亡,电梯万部事故率为0.26。而电梯一旦发生事故,往往会造成重大人员伤亡。现在电梯的安全使用日益得到人们的关注和重视,故2011年各地相继展开以电梯安全为内容的专项整治工作。电梯作为涉及人身安全的特种设备,其安全附件特别是钢丝绳由于频繁使用,会出现不同程度的腐蚀、磨损、断丝等现象,严重影响电梯的安全使用。电梯钢丝绳是一种挠性构件,它具有强度高、自重轻、弹性好、工作平稳可靠、承载能力强以及在高速工作条件下运行无噪声等优点。然而,电梯钢丝绳作为一种工程承载构件,所处的工作环境十分恶劣,在使用一段时

  间后,必然会发生断丝、磨损、锈蚀甚至骤断

  等现象,使其内部结构性能发生变化,其损伤

  程度和承载能力关系到电梯的性能稳定和乘客的人身安全。由于它的很多缺陷存在于内部,无法仅凭外观就能作出准确判定。因此,能否准确地检测出钢丝绳的缺陷,并作出判定分析,已成为电梯钢丝无损检测的关键。

  通过研究无损检测技术在电梯钢丝绳检测中的应用,可以科学地分析、判断钢丝绳的使用情况,及时更换,同时避免不必要的浪费,确保电梯的安全使用。


  1 现状分析

  在2O世纪90年代和2l世纪初,电梯大量投入运行,电梯钢丝绳的报废、更新成为一个普遍而突出的问题。国家电梯质量监督检验中心副主任马培忠曾表示,这些电梯的大部分组成部件已经到了或者超过了正常使用寿命,并且这些电梯多数早就不符合现在完善的安全要求,到了应该改造和更新的阶段。如果不加区别的全部更换,无疑耗费巨大,而有选择地更新又面临如何进行技术判别的问题。电梯钢丝绳与电梯其他部位相对完善的检测和监视手段相比,其检测及其安全性评估目前急需却又薄弱。[2]

  我国传统的电梯钢丝绳检测一般采用肉眼检测的简单方法,存在很多缺陷,易出现漏判、错判等问题。目前,我国还没有一套完整的电梯钢丝绳电磁检测方法的标准或安全技术规范。据调查,许多单位的电梯未经科学检测判定即更换电梯钢丝绳,这样不仅大大增加

  了电梯的使用成本,也严重降低了电梯的使用效率。

  《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》(以下简称新检验规则),2010年4月1日起开始实施。新规则中对于电梯的检测也是要求使用钢丝绳检测仪或放大镜进行检查。[3]但无论是放大镜还是肉眼检测或卡尺的检测,都会存在检测精度不高、结果不准确、造成错判的问题。

  从100多年前世界上第一台钢丝绳探伤仪在南非面世以来,世界范围内钢丝绳无损探伤采用的各种检测技术原理蓬勃发展,几乎涵盖了近代物理学的各个分支学科。现在,通常将钢丝绳无损探伤技术分为磁检测技术和非磁检测技术两大类,非磁检测方法因检测信号易受干扰、检测结果难以记录、设备费用太高、检测局限性太大等原因未能推广应用。[4]基本都处于实验室阶段。对电梯钢丝绳检测设备最基本、最重要的要求就是在各种干扰之下灵敏地、准确无误地识别钢丝绳缺陷的信号,排除各种噪声干扰,从而获得钢丝绳损伤的真实信息,并在此基础上对这些信息进行分析处理,形成对钢丝绳损伤的判断。

  电磁无损检测技术正以可靠性强、灵敏度高、更经济而成为研究的重点,并且已经投入到实践中,是目前公认的最可靠的钢丝绳检测方法,其研究的方向正朝着高精度、多功能、智能化、操作简单、微控制器辅助检测方向发展。目前市场上已有许多种电磁钢丝绳无损检测仪器,但在实际应用操作过程中,均存在一定程度的缺陷。而且这些检测仪器大多都是针对矿山、钢铁企业用钢丝绳检测的设计,不能很好地适应电梯间狭小空间的操作,尤其近年来无机房电梯的广泛使用使得这个问题尤为突出。


  2 电磁无损检测技术在电梯钢丝绳检测中的应用

  由于电梯钢丝绳的结构特点,决定了其故障产生的特殊性,随着使用时间的延长,电梯

  钢丝绳将会产生各种损伤,例如:由于钢丝绳

  磨损和锈蚀引起电梯钢丝绳截面积的减少。当电梯钢丝绳中某一处出现严重故障后,将会导致整根钢丝绳报废。总体而言,电梯钢丝绳在使用过程中的损伤主要有断丝、锈蚀、变形、磨损等几种形式,而且不同的损伤之间互相产生影响。

  电磁无损检测技术早在实际的应用中就已得到广泛应用,国外关于钢丝绳电磁无损检测已发展了一个世纪,积累了很多经验。现在国外钢丝绳无损检测正由早期的检测钢丝绳磨损、断丝、锈蚀等缺陷,向检测钢丝绳金属截面积损失、钢丝绳强度评估和钢丝绳寿命预估方向发展。[5]目前一些发达国家已制定了通过无损检测判废钢丝绳的标准和规则,并且最新的国际标准IS04039-20041中3.3.3条款明确了钢丝绳无损检测结合人工视觉检查可以确定钢丝绳恶化的面积和程度。

  目前国内市场上应用比较广泛的电梯钢丝绳探伤仪是洛阳TCK.W电梯钢丝绳探伤仪。可以对电梯钢丝绳进行定性和定量的检测。

  笔者所在的研究小组进行了大量的模拟实验,并针对不同类型和规格的电梯钢丝绳进行了测试。如表1所示。

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  表1 钢丝绳数据库(部分节选)

  将数据库和探伤仪的虚拟系统对接,才可

  以确保参数设定的合理性,避免了依靠检验者主观经验判断带来的误差,降低仪器使用的难度,并可保证结果的同一性。如图4所示。

  图4 将数据库和虚拟系统对接后的参数选择界面


  3 结语

  电磁无损检测技术在钢丝绳检验中的应用越来越广泛,但在电梯钢丝绳的检测中还应更具针对性,才能彻底消除事故隐患,科学规划,节约用绳成本,有效提高生产效率,而电梯钢丝绳数据库的建立更能完善整个电磁无损检测技术在实际中的应用,也必将促进我国特种设备安全技术与监管水平快速越上一个新的高度。

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  [参考文献]

  [1]国家质检总局.2009年全国特种设备安全状况白皮书,

  2010

  [2]窦柏林,我国钢丝绳安全现状及钢丝绳检测技术的创新.中国特种设备安全,2008(7)

  [3]TSG T7001-2009 电梯监督检验和定期检验规则一曳引与强制驱动电梯

  收稿日期:2011- 09-26

  作者简介:陈琳(1977一),女,湖南浏阳人,助教,主要从事机电方向的研究和教学。

  技术交流:wm@wmndt.com


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