CN103454340B - 一种携带型钢丝绳损伤探测装置 - Google Patents

Abstract

一种携带型钢丝绳损伤探测装置，包括由固定壳和两块活动壳组成的外壳、励磁屏蔽单元、用于感应处理励磁屏蔽单元磁信号的探测感应单元、行程计算单元、用于控制探测装置行进方向的导向保持单元和内置有电源的手持仪表本发明结构新颖实用，便于人工携带，安装操作简单；可以实现一次装卡同步探伤、无需卸机转换，先进可靠的磁屏蔽抗干扰技术，有效的提高了探测信噪比，探伤结果的重复稳定性好，探测精度明显提升，损伤误判率大幅下降。

Description

一种携带型钢丝绳损伤探测装置

技术领域

本发明涉及一种全磁信息感应装置，尤其是涉及一种携带型钢丝绳损伤探测装置。

背景技术

在钢丝绳缆实际使用运行过程中，必然受到弯曲、拉伸、扭转等纯力学作用而产生疲劳。疲劳严重导致金属组织裂断产生大量断丝、断股，甚至发生瞬间整绳断裂。这类问题给提升起重设备的安全运行带来极大的隐患，可能酿成重大人员伤亡事故。

现今对钢丝绳缆无损探伤检测技术主要有强磁检验、弱磁检测和超声波检验等，但都存在明显技术或使用缺陷。

强磁检验存在以下缺陷：

 1、对钢丝绳缆断裂损伤的检测能力差：强磁检验技术设备要求裂断损伤形成的断口轴向间隙≥10mm。这一技术指标意味着间隙＜10mm的各种损伤均不能被检出。       2、对钢丝绳缆金属截面积损失的检测能力差：强磁检验技术设备的最高分辨力为——损失伤表面的轴向连续长度必须超过50mm方可量化识别，损伤长度＜50mm时，其无法分辨。       3、强磁检验设备采用磁感应线圈和霍尔元件传感器，实用灵敏度低、信噪比低且不稳定，检测结果不可靠。     4、强磁检验设备适用性差：以检测φ36mm钢丝绳设备为例，仅探测感应部件的重量已达12～25kg，整体设备十分笨重。同时，因实用灵敏度低而必须贴近钢丝绳表面才能检测，遇到钢丝绳翘丝、松股、或严重变形等将严重受阻，如不能及时规避甚至危及检测人员与检测设备自身安全。

超声波检验存在如下缺陷：

1、须由有经验的专业人员谨慎实施，操作复杂实用性差。

2、对粗糙、形状不规则、小、薄或非均质材料难以检验。

3、对钢丝绳缆的缺陷难于定性且不能量化表征。

弱磁检测存在下列局限和不足：

1、必须经两次或两次以上仪器装卡、卸机转换才能完成对同一根钢丝绳的检测，适用性能差。

2、由于使用性能局限，无法克服工况环境诸多干扰因素，检测结果的重复稳定性差。

3、检测误判率高，可靠性差。

为了解决上述难题，相关厂商莫不费尽心思谋求创新之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成。因此，如何创设一种便于携带的、实用性和适用性高的钢丝绳缆损伤探测装置，实属当前重要研发课题之一，亦为当前业界亟待获取的先进技术装备。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种携带型钢丝绳损伤探测装置，解决了探测装置结构复杂、携带不方便等问题。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种携带型钢丝绳损伤探测装置，包括由固定壳及两块活动壳组成的外壳、励磁屏蔽单元、用于感应处理励磁屏蔽单元磁信号的探测感应单元、行程计算单元、用于控制探测装置行进方向的导向保持单元和内置有电源的手持仪表，两块活动壳设置在固定壳的同一侧，且两块活动壳的一侧相对设置，另一侧分别与固定壳的两侧边通过铰链连接，在两块活动壳上设置有限制其绕铰链转动的锁紧机构，两块活动壳旋转至与固定壳贴合时，在两个活动壳和固定壳三者交界处形成一个用于穿设钢丝绳的绳孔，所述的导向保持单元安装在活动壳上绳孔孔口所在的端面上，行程计算单元安装在外壳内部，且位于固定壳中心处，励磁屏蔽单元和探测感应单元安装在外壳内部，且分别设置在行程计算单元两侧，励磁屏蔽单元和探测感应单元之间间距可以调节，所述的手持仪表主要有信号处理器和显示器组成，其中信号处理器的信号输入端与行程计算单元的信号输出端和探测感应单元信号输出端连接，信号处理器的信号输出端与显示器连接。

所述的固定壳外侧壁上安装有把手。

所述的导向保持单元包括外圆周上开设有V型凹槽的V型导向轮和导向轮支架，V型导向轮通过导向轮支架安装在活动壳的端面上，且两个活动壳上的V型导向轮对称设置在绳孔两侧，V型导向轮通过连接在导向轮支架上弹簧的弹性力与钢丝绳贴合。

所述的行程计算单元包括固定座和内置有速度传感器的行程轮，行程轮通过固定座安装在固定壳上，行程轮通过连接在固定座上弹簧的弹性力与钢丝绳贴合。

所述的励磁屏蔽单元包括多个平行粘接且沿绳孔圆周方向均匀分布的永磁性柱状体，励磁屏蔽单元采用分体式结构，其各部分安装在固定壳和活动壳的对应位置上。

所述的探测感应单元设置有多个且沿绳孔圆周方向均匀分布，每个探测感应单元的壳体内设有两个感应线圈，所设置的多个探测感应单元分别安装在固定壳和活动壳的对应位置上。

所述的手持仪表内的信号处理器通过信号数据线与航空插座的配合实现与行程计算单元和探测感应单元内传感器的通讯连接。

本发明的有益效果是：本发明结构新颖实用，便于人工携带，安装操作简单；可以实现一次装卡同步探伤、无需卸机转换，连续快速完成对在役钢丝绳缆全绳完整探测。既克服了弱磁检测必须先磁化后卸机再装机转换等繁琐的操作使用缺陷；又弥补了强磁检验装卡运行困难，检验工作耗时长、效率低，且存在操作人员和设备安全隐患等严重不足。

 本发明采用了先进可靠的磁屏蔽抗干扰技术，有效的提高了探测信噪比，探伤结果的重复稳定性好，探测精度明显提升，损伤误判率大幅下降；首创的多功能单元优势一体组合探伤模式，探测结果准确、性能稳定可靠，完全满足在役钢丝绳缆损伤探测工作的实际需求。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明闭合状态的侧视图。

图3为本发明张开状态的侧视图。

图4为本发明壳体内部结构侧视图。

图5为本发明壳体内部结构示意图。

图6为本发明使用状态示意图。

图7为本发明的电气原理框架图。

图示标记：1、钢丝绳；2、外壳；201、固定壳；202、活动壳；3、铰链；4、导向保持单元；401、导向轮支架；402、V型导向轮；6、航空插座；7、把手；8、行程计算单元；801、行程轮；802、固定座；9、锁紧机构；10、探测感应单元；11、励磁屏蔽单元；12、手持仪表。

具体实施方式

图1所示，具体实施方式如下：

一种携带型钢丝绳损伤探测装置，包括由固定壳201及两块活动壳202组成的外壳2、励磁屏蔽单元11、用于感应处理励磁屏蔽单元11磁信号的探测感应单元10、行程计算单元8、用于控制探测装置行进方向的导向保持单元4和内置有电源的手持仪表12，两块活动壳202设置在固定壳201的同一侧，且两块活动壳202的一侧相对设置，另一侧分别与固定壳201的两侧边通过铰链3连接，在两块活动壳202上设置有限制其绕铰链3转动的锁紧机构9，两块活动壳202旋转至与固定壳201贴合时，在两个活动壳202和固定壳201三者交界处形成一个用于穿设钢丝绳1的绳孔，所述的导向保持单元4安装在活动壳202上绳孔孔口所在的端面上，行程计算单元8安装在外壳2内部，且位于固定壳201中心处，励磁屏蔽单元11和探测感应单元10安装在外壳2内部，且分别设置在行程计算单元8两侧，励磁屏蔽单元11和探测感应单元10之间间距可以调节，所述的手持仪表12主要有信号处理器和显示器组成，其中信号处理器的信号输入端与行程计算单元的信号输出端和探测感应单元信号输出端连接，信号处理器的信号输出端与显示器连接。

所述的固定壳201外侧壁上安装有把手7。

所述的导向保持单元4包括外圆周上开设有V型凹槽的V型导向轮402和导向轮支架401，V型导向轮402通过导向轮支架401安装在活动壳202的端面上，且两个活动壳202上的V型导向轮402对称设置在绳孔两侧，V型导向轮402通过连接在导向轮支架401上弹簧的弹性力与钢丝绳1贴合。

所述的行程计算单元8包括固定座802和内置有速度传感器的行程轮801，行程轮801通过固定座802安装在固定壳201上，行程轮801通过连接在固定座802上弹簧的弹性力与钢丝绳1贴合。

所述的励磁屏蔽单元1包括多个平行粘接且沿绳孔圆周方向均匀分布的永磁性柱状体，励磁屏蔽单元1采用分体式结构，其各部分安装在固定壳201和活动壳202的对应位置上。

所述的探测感应单元10设置有多个且沿绳孔圆周方向均匀分布，每个探测感应单元10的壳体内设有两个感应线圈，所设置的多个探测感应单元10分别安装在固定壳201和活动壳202的对应位置上。

所述的手持仪表12内的信号处理器通过信号数据线13与航空插座6的配合实现与行程计算单元8和探测感应单元10内传感器的通讯连接。

如图1、图2、图3和图4所示，一种携带型钢丝绳（缆）损伤单元探测一体装置，机体内同时设有励磁屏蔽单元、探测感应单元、行程计算单元、导向保持单元。如图6，装置带一个本质安全型手持仪表（内置电源一体式），手持仪表内设有信号处理器和显示器。一体机本体为三瓣，有把手的部分为固定壳，其它两瓣为活动壳。固定壳和活动壳间设有铰链，活动壳可分别向外侧转动，实现开合，以便于装置的装卡与拆除。机体还设有锁紧机构，实现机器一键解锁。两端各置有两组自适应V型导向轮，如图5导向保持单元通过扭簧的作用，使导向保持单元的V型面与钢绳相切贴合，有效保证钢绳始终处于机体内腔的中轴线上。如图4行程计算单元布置在机体固定壳体一侧中段，行程轮与四个扭簧被装配在行程计算单元固定座内形成组件，组件又被固定在机体固定壳体内。行程轮在弹簧的作用下，在钢绳径向可往复运动，时刻贴合在钢绳上进行工作；适合不同绳径的需求，行程计算单元可单独卸下进行清洗。行程计算单元内置有速度传感器，通过摩擦轮与钢绳摩擦转动获得脉冲信号，从而获得探测频率、探测行程及损伤位置信息。励磁屏蔽单元、探测感应单元水平间距可调，保证励磁屏蔽单元和钢绳的磁场在探测感应单元特性曲线的灵敏区，内置于手持仪中的电源为上述的信号处理器和显示器供电，所述的励磁屏蔽单元由多个永磁性柱状体并排粘接而成，由励磁屏蔽单元在探测区域形成磁场，探测感应单元将接受的磁信号转化为电信号后输入至信号处理器内，信号处理器的输出端与显示器的输入端相连。

如图7所述的框架原理图，探测主体采用“电感磁通变量反馈补偿传感器”和“三维磁感应桥”专利技术，电磁感应灵敏度高，信噪比高。行程轮采用高频率光耦配合高精度码盘输出高速脉冲，通过精密计算进行损伤定位。

手持仪主控制板选用了具有cortex M3内核架构的中央处理单元，该微处理控制单元集成了高性能、低功耗的cortex M3 32位RISC内核, 内置高速缓存（Cache）、内存管理、JTAG和USB等设备；选用12位高精度A/D、D/A集成芯片，保证数据采集准确性；采用高性能的COMS RAM芯片与大容量Flash芯片，满足嵌入式系统软件运行和探伤数据的存储；采用LCM液晶显示模组和薄膜按键人机接口，实现对设备的各项操作。

电路符合电磁兼容及本安电路设计规范，按照防爆设计的要求选用本质安全型锂电池电源给系统供电。

如图6所示，检测人员手持探测仪及手持仪表在钢绳上扫描，不需停机，当探测区域内出现钢绳芯损伤时，手持仪表显示界面便会显示异常曲线，提示检测人员探测仪覆盖范围内有损伤，此时检测人员可停机进行进一步确认。

本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种携带型钢丝绳损伤探测装置，其特征在于：包括由固定壳（201）及两块活动壳（202）组成的外壳（2）、励磁屏蔽单元（11）、用于感应处理励磁屏蔽单元（11）磁信号的探测感应单元（10）、行程计算单元（8）、用于控制探测装置行进方向的导向保持单元（4）和内置有电源的手持仪表（12），两块活动壳（202）设置在固定壳（201）的同一侧，且两块活动壳（202）的一侧相对设置，另一侧分别与固定壳（201）的两侧边通过铰链（3）连接，在两块活动壳（202）上设置有限制其绕铰链（3）转动的锁紧机构（9），两块活动壳（202）旋转至与固定壳（201）贴合时，在两个活动壳（202）和固定壳（201）三者交界处形成一个用于穿设钢丝绳（1）的绳孔，所述的导向保持单元（4）安装在活动壳（202）上绳孔孔口所在的端面上，行程计算单元（8）安装在外壳（2）内部，且位于固定壳（201）中心处，励磁屏蔽单元（11）和探测感应单元（10）安装在外壳（2）内部，且分别设置在行程计算单元（8）两侧，励磁屏蔽单元（11）和探测感应单元（10）之间间距可以调节，所述的手持仪表（12）内设有信号处理器和显示器，其中信号处理器的信号输入端与行程计算单元的信号输出端和探测感应单元信号输出端连接，信号处理器的信号输出端与显示器连接。

2.根据权利要求1所述的一种携带型钢丝绳损伤探测装置，其特征在于：所述的固定壳（201）外侧壁上安装有把手（7）。

3.根据权利要求1所述的一种携带型钢丝绳损伤探测装置，其特征在于：所述的导向保持单元（4）包括外圆周上开设有V型凹槽的V型导向轮（402）和导向轮支架（401），V型导向轮（402）通过导向轮支架（401）安装在活动壳（202）的端面上，且两个活动壳（202）上的V型导向轮（402）对称设置在绳孔两侧，V型导向轮（402）通过连接在导向轮支架（401）上弹簧的弹性力与钢丝绳（1）贴合。

4.根据权利要求1所述的一种携带型钢丝绳损伤探测装置，其特征在于：所述的行程计算单元（8）包括固定座（802）和内置有速度传感器的行程轮（801），行程轮（801）通过固定座（802）安装在固定壳（201）上，行程轮（801）通过连接在固定座（802）上弹簧的弹性力与钢丝绳（1）贴合。

5.根据权利要求1所述的一种携带型钢丝绳损伤探测装置，其特征在于：所述的励磁屏蔽单元（1）包括多个平行粘接且沿绳孔圆周方向均匀分布的永磁性柱状体，励磁屏蔽单元（1）采用分体式结构，其各部分安装在固定壳（201）和活动壳（202）的对应位置上。

6.根据权利要求1所述的一种携带型钢丝绳损伤探测装置，其特征在于：所述的探测感应单元（10）设置有多个且沿绳孔圆周方向均匀分布，每个探测感应单元（10）的壳体内设有两个感应线圈，所设置的多个探测感应单元（10）分别安装在固定壳（201）和活动壳（202）的对应位置上。

7.根据权利要求1所述的一种携带型钢丝绳损伤探测装置，其特征在于：所述的手持仪表（12）内的信号处理器通过信号数据线（13）与航空插座（6）的配合实现与行程计算单元（8）和探测感应单元（10）内传感器的通讯连接。