一种新型钢丝绳无损检测装置及检测方法与流程

文档序号:11249432阅读:913来源:国知局
一种新型钢丝绳无损检测装置及检测方法与流程

本发明专利涉及钢丝绳无损检测领域,具体涉及一种新型钢丝绳无损检测装置及检测方法。



背景技术:

钢丝绳的无损检测技术经过几十年的发展,经过大量的试验和探索目前已经提出了多种钢丝绳的损伤检测方法,主要包括:直接目测法、电涡流检测法、超声波检测法、声发射检测法、电流检测法、光学检测法、x射线检测法以及磁检测法。

上述无损检测法中,前几种检测方法因检测局限性大、设备结构复杂以及成本较高、抗干扰能力低等原因在实际的应用中受到了较大的限制。由于钢丝绳是由高碳钢通过复杂的工艺过程制作形成,具有非常良好的磁导性能,很适合采用电磁检测法进行检测;而磁检测法通过对钢丝绳的表面漏磁场的变化来判断钢丝绳的内外部损断丝、磨损等损伤情况,成本低、在实际应用中易实现,是目前公认比较成熟,应用较广泛的无损检测方法。

从第一台钢丝绳探伤仪面市以来,钢丝绳电磁无损检测技术得到了不断发展,但在实际使用当中大多都是使用强磁检测技术,检测前要将被检测钢丝绳磁化至饱和,其主要的检测元件有:霍尔元件、感应线圈、磁通门等。主要问题如下:

1.利用漏磁场理论进行钢丝绳缺陷检测时多数传感器无法捕捉到钢丝绳原始损伤磁场信号,同时强磁的磁化模式使得漏磁场信号中夹杂着大量噪声,检测信号严重失真,严重影响了检测的精度。

2.强磁检测多要求检测传感器尽可能的贴近钢丝绳的表面,且受检测速度的制约。当钢丝绳产生抖动或者运行速度变化较大时,传感器无法检测到真实的损伤信号,检测结果的可靠性和稳定性较差。

3.目前所使用的钢丝绳探伤仪自动化程度都不是很高,数据采集系统的识别能力以及对损伤信号的分析处理能力都有待提高,并且传统的强磁检测仪器都十分笨重,现场使用起来比较复杂。而且,先用励磁器励磁,再用检测探头检测的探伤模式也不能保证检测条件的统一。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供了一种新型新型钢丝绳无损检测装置及检测方法,能够实现同一段钢丝绳在同一检测过程中可以获得两个不同大小的励磁强度,进而产生不同强度漏磁场信号,达到提高检测精度的目的;结构简单、采用弱磁检测方式,可以避免采用强磁方式产生的大量噪声,可靠性和稳定性好。

为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种钢丝绳无损检测装置,包括往复滑动组件、电磁屏蔽组件、励磁组件和漏磁场信号采集传输组件;所述电磁屏蔽组件设置在往复滑动组件上,所述励磁组件设置在电磁屏蔽组件内部,所述漏磁场信号采集传输模块与励磁组件间隔设置;

其中,电磁屏蔽组件包括上开合部件和下固定部件,所述上开合部件铰接在下固定部件的一侧;

所述励磁组件包括上励磁构件和下励磁构件,所述上励磁构件嵌装在电磁屏蔽组件的上开合部件中,所述下励磁构件嵌装在下固定部件中;

所述漏磁场信号采集传输模块包括支撑架、漏磁传感器阵列和信号传输单元,所述支撑架设置在励磁组件之间,所述信号传输单元固定在支撑架上,所述漏磁传感器阵列设置在信号传输单元上。

作为本发明进一步改进的,所述往复滑动组件包括导轨和滑块,滑块卡合在导轨上。

作为本发明进一步改进的,所述励磁组件包括永磁体底座、嵌于永磁体底座内部圆弧槽中的永磁体、连接板以及用于固定永磁体底座的托架,连接板设置在永磁体底座的两侧;

所述待检测钢丝绳穿过永磁体时,漏磁传感器阵列采集漏磁场的强度大小;托架可以避免待测钢丝绳与永磁体、漏磁传感器阵列的直接接触。

作为本发明进一步改进的,所述永磁体至少包括3组,每组永磁体包括上永磁体和下永磁体;每组永磁体的间距为永磁体厚度值的1~1.5倍,每块上永磁体或下永磁体的外径为其内径的2~4倍;永磁体内孔表面与被测钢丝绳表面间距为1~1.5mm。

作为本发明进一步改进的,所述3组永磁体组成的两个励磁区间,进而依次获得两个大小不同的励磁强度区域;

其中,左右两端的两组永磁体沿径向充磁;右端永磁体的上永磁体的极性为外n内s,下永磁体的极性为外s内n;左端永磁体的上永磁体的极性为外s内n,下永磁体为外n内s;

其中,中间永磁体沿轴向充磁,充磁方向为右n左s;检测装置工作时,待测钢丝绳相对检测装置由左向右依次通过各组永磁体。

作为本发明进一步改进的,一种钢丝绳无损检测方法,包括以下步骤:

(1)将待检测钢丝绳放入无损检测装置;

(2)左右推动电磁屏蔽组件,电磁屏蔽组件在导轨上的往复运动距离为50mm~60mm;检查同一段钢丝绳在通过两个励磁区间后得到的励磁强度值,确认无损检测装置工作正常;

(3)从右向左推动电磁屏蔽组件,使待检测钢丝绳从左向右穿过励磁组件形成的两个励磁区间;同一段钢丝绳在通过两个励磁区间后得到的励磁强度不同,从而产生的漏磁场强度也不同;

(4)传感器阵列采集的信号中包括漏磁场信号、股波信号以及噪声信号;有效的漏磁场信号是一定存在的且强度远高于股波信号,而噪声信号为随机误差,是在检测过程中随机产生的误差信号,通过两个励磁区间采集到的信号中同时且一定包含漏磁场信息;由于右侧励磁区间的励磁强度大于左侧励磁区间的励磁强度,因此右侧励磁区间的有效漏磁场信号较强,同时股波信号与噪声信号也较强,而左侧励磁区间的漏磁场信号随较弱,但股波信号与噪声信号也较弱;

(5)对步骤(4)中两种不同强度的信号进行分析,通过叠加、比较、去噪后保留有效的漏磁场信号,并分析过程中设置阈值;

(6)将步骤(5)中得到的信号经信号传输单元传递到外部计算机中进行信号离线分析处理。

作为本发明进一步改进的,所述步骤(3)中推动电磁屏蔽组件的速度为25mm/s~45mm/s。

由于上述技术方案的运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:

能够实现同一段钢丝绳在同一检测过程中可以获得两个不同大小的励磁强度,进而产生不同强度漏磁场信号,达到提高检测精度的目的;结构简单、采用弱磁激励检测方式,可以避免采用强磁激励方式时产生的大量噪声,可靠性和稳定性好。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明:

图1是本发明检测装置的主视图;

图2是本发明检测装置的侧视图(去除往复滑动组件后);

图3是本发明的励磁组件和漏磁场信号采集传输组件结构示意图;

图4是图3中励磁组件的结构图;

图5是本发明漏磁场信号采集传输组件局部结构示意图。

其中:1、上开合部件;2、永磁体底座;3、支撑架;4、漏磁传感器阵列;5、信号传输单元;6、励磁组件;7、导轨;8、合页;9、下固定部件;10、滑块;11、连接板;12、托架;13、锁扣。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1至图5所示的钢丝绳无损检测装置,包括往复滑动组件、电磁屏蔽组件、励磁组件和漏磁场信号采集传输组件;漏磁场信号采集传输组件采集钢丝绳的漏磁信号并发送给外部计算机中进行信号离线分析处理;励磁组件为钢丝绳提供弱磁激励源;电磁屏蔽组件即可以防止励磁组件对其它设备产生电磁干扰,也可以防止其它设备对钢丝绳无损检测装置产生电磁干扰;往复滑动组件为钢丝绳切割磁感线提供动力。能够实现同一段钢丝绳在同一检测过程中可以获得两个不同大小的励磁强度,进而产生不同强度漏磁场信号,达到提高检测精度的目的;同时,上述检测装置结构简单、采用弱磁激励检测方式,可以避免采用强磁激励方式时产生的大量噪声,可靠性和稳定性好。

为实现上述目的,电磁屏蔽组件设置在往复滑动组件上,励磁组件设置在电磁屏蔽组件内部,漏磁场信号采集传输模块与励磁组件间隔设置;

其中,电磁屏蔽组件包括上开合部件1和下固定部件9,上开合部件1铰接在下固定部件9的一侧,方便励磁组件6的拆装;

励磁组件6包括上励磁构件和下励磁构件,上励磁构件嵌装在电磁屏蔽组件的上开合部件1中,下励磁构件嵌装在下固定部件9中;

漏磁场信号采集传输模块包括支撑架3、漏磁传感器阵列4和信号传输单元5,支撑架3设置在励磁组件6之间,信号传输单元5固定在支撑架6上,漏磁传感器阵列4设置在信号传输单元5上。

下固定部件9沿滑轨7从右向左滑动,待测钢丝绳相对于检测装置由左向右依次通过两个励磁区间及漏磁传感器阵列4,此时,待测钢丝绳会被励磁组件6励磁从而在左侧励磁区间获得相对较弱的励磁强度,产生的漏磁场信号被左侧漏磁传感器阵列4检测获取,然后在通过右侧的励磁区间时,产生较强的励磁强度,产生的漏磁场信号由右侧漏磁传感器阵列4采集,最后将两次采集到的信号经由信号传输单元5传输至外部计算机进行存储,并进行信号的叠加比较处理,得到有效的高精度的漏磁场信号。

外部壳体包括上开合部件1、下固定部件9、由螺栓紧固于上开合部件1与下固定部件9的两个合页8和锁扣13,上开合部件1与下固定部件9可以开合,方便取放钢丝绳,检测装置运行时,利用螺栓螺母将上开合部件1与下固定部件9的锁扣锁紧,防止装置工作过程中上下两部分分离,下固定部件9与滑块10通过螺栓连接,滑块10沿滑轨7运动;

永磁体励磁机构包括上下两部分永磁体底座2、嵌于永磁体底座2内部圆弧槽中的六块励磁组件6、用于固定永磁体的12块连接板11以及用于固定信号采集传输电路模块的托架12,12块连接板11与永磁体底座2之间通过螺栓连接,限制永磁体沿径向的自由度,托架12的两端加工有通孔,与永磁体底座2两端侧面预先加工好的螺纹孔通过螺栓进行连接,当钢丝绳从上下两个托架12组成的通道中通过时,漏磁场可以穿过托架12被漏磁传感器阵列4采集到,同时托架12可以避免钢丝绳与6块励磁组件6与漏磁传感器阵列4的直接接触,减少磨损,提高寿命;

漏磁场信号采集传输电路模块包括沿圆周排列的四组漏磁传感器阵列4、四块信号传输单元5以及用于支撑信号传输单元5的四组支撑架3,支撑架3两端支撑在励磁组件6侧面,防止信号传输单元5倾倒,漏磁传感器阵列4相对于钢丝绳沿轴向运动,测量漏磁场的径向分量的变化情况,通过信号传输单元5的一系列电路,最终将信号传递到外部计算机中进行信号离线处理;

永磁体励磁机构与漏磁场信号采集传输电路模块分为上下两个部分,上下两个部分分别通过托架12与永磁体底座2经螺栓连接,组成该装置探头部分的上下两个部分,探头的上下两部分与上开合部件1、下固定部件9内部焊接的支架通过螺栓进行连接,使得探头上下两部分与上开合部件1与下固定部件9分别组成该装置可开合的上下两部分,通过螺栓连接好后的上开合部件1与永磁体底座2、励磁组件6、漏磁传感器阵列4、信号传输单元5、支撑架3、永磁体连接板11、托架12,共同组成装置的上半部分,可以沿着合页8进行开合,实现方便取放钢丝绳的目的。

励磁组件6尺寸的选择与三组励磁组件6之间的间距存在一定的关系,根据实验结果总结得知,三组励磁组件6彼此的间距应设置为永磁体厚度尺寸的1~1.5倍,每块半环形励磁组件6的外径为内径的2~4倍,励磁组件6内表面与被测钢丝绳表面间距为1~1.5mm,6块励磁组件6分成三组,左右两端的两组励磁组件6沿径向充磁,右端一组励磁组件6的上半励磁组件6的极性为外n内s,下半励磁组件6的极性为外s内n,左端一组励磁组件6的上半励磁组件6的极性为外s内n,下半励磁组件6为外n内s,中间一组励磁组件6沿轴向充磁,充磁方向为右n左s,其中右端一组励磁组件6与中间一组励磁组件6的磁感应强度及矫顽力应尽可能的高,以使钢丝绳达到励磁饱和状态,所以应采用尽可能大的牌号,而为使两个励磁区间产生的励磁强度不同,左端一组励磁组件6的磁感应强度与矫顽力应低于上述两组励磁组件6,但同时为保证漏磁场信号有效产生,左端一组励磁组件6的参数不应过小,一般保证其牌号低于中间及右端两组励磁组件6五个等级,这样即可产生两个励磁强度不同的励磁区间,其中左侧励磁区间的励磁强度较小,右侧励磁区间的励磁强度较大,检测装置工作时,钢丝绳相对检测装置由左向右依次通过三组励磁组件6组成的两个励磁区间,进而依次获得两个大小不同的励磁强度。

三组励磁组件6形成的两个励磁区间,在这两个区间里放置两组磁场测量漏磁传感器阵列4,漏磁传感器阵列4沿圆周均匀排布,漏磁传感器阵列4与信号传输单元5共同组成漏磁场检测与信号传输系统,每组传输系统分为上下两部分,通过托架12与支撑架3固定,使其与励磁机构的上下部分分别连接为检测探头的上下两部分,由漏磁传感器阵列4采集并经过信号传输单元5处理后的信号最终传入外部计算机储存并进行信号离线分析。

本发明的钢丝绳无损检测方法:

(1)待测钢丝绳穿过检测探头上下两部分形成的通道,相对于检测装置由左向右依次通过左右两个励磁区间,同一段钢丝绳在通过两个励磁区间后得到的励磁强度不同,从而产生的漏磁场强度也不同;

(2)左右两组磁场检测漏磁传感器阵列4采集到的有效漏磁场信号强度、股波信号强度以及噪声信号强度不相同,因为有效的漏磁场信号是一定存在的且强度远高于股波信号,而噪声信号为随机误差,是在检测过程中随机产生的误差信号,所以通过两组漏磁传感器阵列4采集到的信号中同时且一定包含漏磁场信息,而由于右侧漏磁传感器阵列4位于励磁强度较强的励磁区间,左侧漏磁传感器阵列4位于励磁强度较弱的励磁区间,所以右侧漏磁传感器阵列4采集到的有效漏磁场信号较强,同时股波信号与噪声信号也较强,而左侧漏磁传感器阵列4采集到的漏磁场信号随较弱,但股波信号与噪声信号也较弱,甚至没有;

(3)在后续信号处理及分析过程中设置阈值,保留有效的漏磁场信号,并通过将两组漏磁传感器阵列4采集到的信号进行叠加比较处理。

以上仅是本发明的具体应用范例,对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案,均落在本发明权利保护范围之内。

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