CN104512780B - 升降机悬挂元件检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种升降机悬挂元件检测装置，悬挂元件为由若干钢丝芯绳和包覆层组成的扁平拉伸组件，检测装置包括主框架和若干检测单元，每个检测单元包括磁场激励器和若干磁通探测元件；磁场激励器的两极贴近扁平拉伸组件并将两极之间的钢丝芯绳磁化；磁通探测元件位于磁场激励器两极之间；主框架活动地安装在升降机系统或升降机井道内的固定组件上，检测单元均活动地安装在主框架上，主框架和检测单元在扁平拉伸组件的宽度方向上可横向移动，使每根钢丝芯绳和与其对应的至少一个磁通探测元件对齐。本发明在扁平拉伸组件在其宽度方向上发生整体偏移或随机偏移时，仍能保证磁通探测元件与其对应检测的扁平拉伸组件内钢丝芯绳相对齐，准确检测其内部的缺陷。

Description

升降机悬挂元件检测装置

技术领域

本发明与升降设备有关，具体属于一种适用于升降机悬挂元件——扁平拉伸组件的检测装置。

背景技术

随着科学技术的发展和进步，升降机系统的悬挂元件除了采用钢丝绳的形式，也可以采用由张力元件(如钢丝芯绳)和包覆层构成的扁平拉伸组件，其中，张力元件沿纵向延伸且在扁平拉伸组件的宽度方向上平行分布，包覆层由弹性材料制成并将张力元件包裹在其内部。这样，在保证强度的情况下，可以降低张力元件的直径，从而减小升降机系统中驱动电机的牵引轮直径，驱动滑轮直径的减小可以直接降低驱动电机的输出力矩并减小其体积，使升降机系统的布置更灵活、更经济。

通常，前述扁平拉伸组件内部的张力元件选用高强度钢丝芯绳，外层包覆弹性材料，在保证曳引能力(高摩擦系数)的同时使升降机在正常运行时的振动和噪音大大减小。由于材料本身属性的原因，升降机在反复使用过程中会造成扁平拉伸组件内部的钢丝芯绳出现疲劳并发生磨损，导致断丝的情况出现；又因扁平拉伸组件外层的弹性包覆材料通常是不透明的，无法使用最传统、直接的目视检测手段对钢丝芯绳的内部缺陷进行检测。因此，需要借助专业的装置和方法来检测扁平拉伸组件内部的钢丝芯绳是否发生断丝和断股，以便升降机维修保养人员准确判断悬挂元件是否可以继续使用。

现在已提出的一种方法是通过控制系统将电信号施加到这种扁平拉伸组件内部的钢丝芯绳上，通过检测钢丝芯绳电特性的变化对其可能发生的磨损和断丝情况进行判断，中国专利ZL200480042465.8就公开了一种上述的检测方法。但是，上述检测方法存在造成扁平拉伸组件内部钢丝芯绳电腐蚀的风险，而且该方法的检测精度会受到如温度和湿度等各方面的影响，更重要的是，该检测方法无法确定扁平拉伸组件内部钢丝芯绳出现磨损或断丝区域的具体位置。

另一种方法是通过磁场激励器将磁场施加于扁平拉伸组件内部的一部分钢丝芯绳上，通过与钢丝芯绳位置对应的磁通探测元件检测可能出现的漏磁信号，当钢丝芯绳上存在断丝且有磁场施加时，断丝处就会出现漏磁信号。中国专利ZL00807684.7就公开了一种上述的检测方法，理论上，上述方法确实可以精确找出扁平拉伸组件内部钢丝芯绳上的断丝，但在实际使用过程中也存在一些缺陷。

与传统的升降机悬挂元件——圆形钢丝绳不同的是，通常与扁平拉伸组件配合使用的是具有自动对中性能的鼓形带轮。虽然这种带轮具有自动对中性，但是由于没有轮槽的限制，在升降机运行过程中，扁平拉伸组件相对于带轮仍然会在宽度方向上出现横向偏移的情况。由于一台升降机系统通常会配置若干根扁平拉伸组件，这些扁平拉伸组件都可能在宽度方向上发生偏移，如采用中国专利ZL00807684.7公开的检测方法便会出现检测装置上的磁通探测元件与其对应检测的扁平拉伸组件内钢丝芯绳无法对齐的情况，致使磁通探测元件无法检测到正确的漏磁信号。如采用其它强制约束扁平拉伸组件与磁通探测元件位置的方法，会给检测装置带来冲击与振动，影响检测装置正常工作。所以仍然存在如何准确检测上述升降机悬挂元件异常的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种升降机悬挂元件检测装置，可以保证磁通探测元件和与磁通探测元件相对应的扁平拉伸组件内被检测的钢丝芯绳始终保持对齐状态，避免磁通探测元件无法检测到漏磁信号的情况，确保检测装置准确有效地检测悬挂元件的异常。

为了解决上述问题，本发明提供的升降机悬挂元件检测装置，所述悬挂元件为由若干钢丝芯绳和包覆层组成的扁平拉伸组件，其中钢丝芯绳纵向延伸且平行分布在包覆层的内部，其中，

所述检测装置包括主框架和若干检测单元，其中检测单元的数量与扁平拉伸组件的数量相同，每个检测单元包括磁场激励器和若干磁通探测元件；所述磁场激励器的两极贴近扁平拉伸组件，并将位于两极之间的扁平拉伸组件内部的钢丝芯绳磁化；所述磁通探测元件位于磁场激励器的两极之间，每根钢丝芯绳与至少一个磁通探测元件对应；

所述主框架活动地安装在升降机系统或升降机井道内的固定组件(驱动电机的电机座或承重梁、轿厢或对重的承载框架)上，检测单元均活动地安装在主框架上，该主框架在扁平拉伸组件的宽度方向上可横向移动，检测单元在扁平拉伸组件的宽度方向上相对于主框架可横向移动，使每根钢丝芯绳和与其对应的磁通探测元件保持对齐。

进一步优选的，所述主框架通过导轨副与升降机系统或升降机井道内的固定组件相连，所述检测单元通过导轨副与主框架相连。

或者优选的，所述主框架通过弹性件与升降机系统或升降机井道内的固定组件相连，所述检测单元通过弹性件与主框架相连，其中，弹性件是弹簧或橡胶元件(如橡胶绳、橡胶块、橡胶棒等)。

优选的，所述检测单元还包括上压板、下压板和压轮结构，其中上压板的底部和下压板上均装有压轮结构，上压板上的压轮和下压板的压轮位置上下对应，所述扁平拉伸组件的一个面与上压板的压轮接触，相对的另一个面与下压板的压轮接触。

较佳的，所述检测装置还包括在扁平拉伸组件表面滚动的里程轮。

优选的，所述扁平拉伸组件内的每根钢丝芯绳同时与两个磁通探测元件对应且保持对齐，所述两个磁通探测元件沿钢丝芯绳的拉伸方向间隔设置，二者的间距为钢丝芯绳捻距的N倍，N为自然数，所述两个磁通探测元件与一差分处理单元相连。

此外，所述检测装置通过有线方式或无线方式与外部设备(如计算机、记录仪或其它显示装置)连接。所述检测装置的主框架上安装有磁通信号存储单元和显示单元。

本发明的有益之处在于：

1)扁平拉伸组件在其宽度方向上发生整体偏移或随机偏移的情况时，检测装置仍能保证磁通探测元件与其对应检测的扁平拉伸组件内钢丝芯绳相对齐，准确检测其内部缺陷；

2)由于检测装置的主框架与检测单元都可以在扁平拉伸组件宽度方向上自由移动一定距离，所以，当扁平拉伸组件发生偏移时，不会有强制约束力作用在扁平拉伸组件上，避免了意外损伤，同时不会将冲击和振动传递到安装检测装置的位置或部件上。

虽然本发明的检测装置以用于曳引式的升降机系统为例说明，但是并非对检测装置进行限制，该检测装置也可以被用于非曳引式的升降机系统中，例如同样使用扁平拉伸组件的液压升降机系统或卷扬升降机系统。在这些应用场合中，所述检测装置同样具有以上优点。

附图说明

图1是本发明的检测装置在一种升降机系统上的安装位置示意图；

图2是本发明的检测装置在另一种升降机系统上的安装位置示意图；

图3是本发明升降机系统中带轮的结构示意图；

图4是因带轮水平安装偏差及彼此间的位置安装偏差引起的扁平拉伸组件相对带轮整体偏移的示意图；

图5是因扁平拉伸组件内各钢丝芯绳的预拉伸应力不同引起的扁平拉伸组件相对带轮偏移的示意图；

图6是本发明检测装置的一种外形结构示意图；

图7是图6中检测单元的示意图；

图8是图6的A-A剖视图；

图9是扁平拉伸组件的截面示意图；

图10是图9中钢丝芯绳的截面示意图；

图11是本发明中传感元件的位置示意图；

图12是钢丝芯绳可能存在的钢丝(股)相对钢丝芯绳中心的高度呈周期变化的示意图；

图13是采用单个传感元件进行检测的信号示意图；

图14是本发明采用两个传感元件进行检测的信号示意图。

其中附图标记说明如下：

10、20为曳引式升降机系统；11为轿厢；12为对重；13为驱动电机；14为扁平拉伸组件；15为检测装置；16为牵引轮；17为导向滑轮；18为反绳轮；32为带轮；33为轮廓面；34为钢丝芯绳；41为主框架；42为检测单元；44为里程轮；45、46为导轨副；51为上压板；52为下压板；53为压轮结构；54为永磁体；55为磁通探测元件；61为外层钢丝；62为中心钢丝。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是悬挂比为1:1的一个曳引式升降机系统10，该系统包括轿厢11和与之对应的对重12，轿厢11和对重12分别直接与悬挂元件——扁平拉伸组件14相连。驱动电机13的牵引轮16带动扁平拉伸组件14运动，完成升降机的上升与下降动作。导向滑轮17的作用是保持轿厢11与对重12的间距。检测装置15优选地固定在驱动电机13附近，如电机座或承重梁上。当升降机上升或下降时，检测装置15就可以对经过的扁平拉伸组件14不同区域进行检测。

图2是悬挂比为2:1的另一曳引式升降机系统20，该系统包括轿厢11和与之对应的对重12，轿厢11和对重12分别通过各自的反绳轮18悬挂于悬挂元件——扁平拉伸组件14上，扁平拉伸组件14的两端相对于空间固定。驱动电机13的牵引轮16带动扁平拉伸组件14运动，完成升降机的上升与下降动作。与图1相似，检测装置15较佳地固定在驱动电机13附近，如电机座或承重梁上；此外，检测装置15也可以安装在轿厢11或对重12的适当位置，如承载框架上，当升降机上升或下降时，检测装置15可以对经过的扁平拉伸组件14不同区域进行检测。所述检测装置可以通过有线方式或无线方式与外部设备(如计算机、记录仪或其它显示装置)连接。

一种常见的使用扁平拉伸组件升降机系统的带轮32(包括前述牵引轮16、导向滑轮17和反绳轮18)结构如图3、图4和图5所示。带轮32有一个中央凸起呈鼓形的轮廓面33，与扁平拉伸组件14接触，如图3所示。理论上，由于鼓形轮廓面33具有的特性，当扁平拉伸组件14在带轮32上移动时，扁平拉伸组件14会自动对中，在其宽度方向上位置保持在鼓形轮廓面33的最高点(凸起中央)。然而实际中，无论带轮32作为牵引轮16还是改变旋绕方向的反绳轮18或导向滑轮17，都可能存在水平安装偏差及彼此间的位置安装偏差，这些合理范围内的安装偏差在升降机系统安装过程中是无法避免的。这些偏差带来的影响之一就是在升降机系统运行时，扁平拉伸组件14在其宽度方向上相对带轮32会出现整体偏移的情况，如图4所示。此外，每根扁平拉伸组件14内的钢丝芯绳34的预拉伸应力在制造时都会存在细小的差别，这也会造成各扁平拉伸组件14在宽度方向上相对带轮32发生偏移，且偏移量甚至偏移方向都不尽相同，如图5所示。上述扁平拉伸组件14在其宽度方向上相对带轮32发生偏移的两种情况都会给扁平拉伸组件14内部钢丝芯绳34的缺陷检测造成影响。

图6是本发明检测装置的一种外形结构，检测装置15包含主框架41和安装于主框架41上的若干个检测单元42，在本实施例中检测装置15包括五个检测单元42，每个检测单元42与一根扁平拉伸组件14相对应，检测装置的主框架41上可安装有磁通信号存储单元和显示单元。主框架41通过导轨副45安装在图1和图2的相应位置，检测单元42则通过导轨副46与主框架41相连。除此之外，检测装置还可以通过小刚度的弹簧或橡胶元件与升降机系统或升降机井道内的固定组件相连，由于外力作用时弹簧或橡胶元件(如橡皮筋、橡胶垫块、橡胶棒等)会被压缩或拉伸，所以这种连接方式允许检测装置相对固定组件有一定的位置改变。检测单元也可以通过弹性件与主框架相连，原理与前述类似不再赘述。检测装置15安装到位后，主框架41和检测单元42都可以在扁平拉伸组件14的宽度方向上移动，这样就可以保证扁平拉伸组件14出现横向偏移(即在宽度方向上偏移)时，每个检测单元42内的磁通探测元件仍然能与其对应检测的扁平拉伸组件14内钢丝芯绳34相对齐。此外，检测装置15上还安装有一个在扁平拉伸组件14表面滚动的里程轮44，通过将检测单元42内磁通探测元件的检测信息与里程轮44的转动信息同步记录并分析，可以获取扁平拉伸组件14内钢丝芯绳34出现缺陷的具体位置信息。

如图7所示，检测单元42包括上压板51、下压板52、压轮结构53、磁场激励器54和磁通探测元件55，其中上压板51的底部和下压板52上均装有压轮结构53，上压板51上的压轮结构和下压板52的压轮结构位置上下对应，扁平拉伸组件14位于上压板51的压轮和下压板52的压轮之间，扁平拉伸组件14的一个面与上压板51的压轮接触，相对的另一个面与下压板52的压轮接触。通过前述压轮结构53，检测单元42可以跟随扁平拉伸组件14进行横向(在扁平拉伸组件14的宽度方向上)移动，保证了检测单元42内的磁通探测元件55始终与扁平拉伸组件14内相对应的被检测钢丝芯绳34对齐。

检测过程中，升降机系统处于运行状态，由于与扁平拉伸组件接触的带轮在安装时存在水平偏差，使得扁平拉伸组件在其宽度方向上出现整体位置偏移，检测装置的主框架可以根据扁平拉伸组件出现的整体偏移距离调整自身位置，以保证磁通探测元件与其对应检测的扁平拉伸组件内的钢丝芯绳相对齐。同样，由于扁平拉伸组件制造时内部各钢丝芯绳预拉伸应力存在细小差别造成升降机系统运行时各扁平拉伸组件在其宽度方向上存在偏移，且偏移量甚至偏移方向都不相同。由于检测装置上的检测单元通过导轨副与检测装置主框架相连，每个检测单元都可以根据其对应检测扁平拉伸组件的偏移方向和偏移位置独立调整自身位置，保证磁通探测元件与其对应检测的扁平拉伸组件内的钢丝芯绳相对齐。

扁平拉伸组件移动时通过压轮带动检测单元整体移动，由于检测单元与主框架之间由导轨或弹性件相连，所以，如果检测单元相对主框架移动或存在移动趋势，那么就在导轨上会存在摩擦力或通过弹性件传递相互作用力，虽然这些力不会很大。

当几根扁平拉伸组件都向一边移动时，所有检测单元都会传递给主框架同一方向的摩擦力或相互作用力，当合力大于主框架与升降机系统之间相连接的导轨摩擦力或引起弹性件形变的力时，主框架就会发生移动。

当各扁平拉伸组件在其宽度方向上的偏移量或偏移方向不同时，每个检测单元可以依靠压轮及检测单元与主框架之间的导轨或弹性件调整自身位置，如果扁平拉伸组件移动量较大，被带动的检测单元移动行程已经超出其与主框架之间导轨或弹性件所能提供的移动行程后，主框架也会被带动相对升降机系统发生移动。

检测单元42的磁场激励器54通常采用永磁体(U型)，永磁体的两极抵近扁平拉伸组件14，并将两极区域内扁平拉伸组件14的内部钢丝芯绳34磁化。扁平拉伸组件14内的每根钢丝芯绳34都至少有一个安装在检测单元42上的磁通探测元件55与之对齐，如图8所示，该磁通探测元件55检测被磁化区域的漏磁信号。升降机运行时，扁平拉伸组件14在其纵向延伸方向相对于检测单元42移动，如果其内部有钢丝芯绳34存在断丝，断丝区域经过与之对齐的磁通探测元件55时，因断丝引起的磁通变化信号会被磁通探测元件55检测到。

磁通探测元件55的一种较佳的布置结构如图7所示，在扁平拉伸组件14内部的钢丝芯绳34被磁化区域中，每根钢丝芯绳34同时被两个磁通探测元件55对齐检测，这两个磁通探测元件55位于永磁体的两极之间，其沿钢丝芯绳34的纵向延伸方向间隔布置，二者的间隔距离为钢丝芯绳34捻距的自然数倍，这种布置方式的优点后续通过图11至图14解释。

扁平拉伸组件14由若干根钢丝芯绳34(图9中以四根为例)和外层弹性材料包覆层35构成，如图9所示。钢丝芯绳34是由数根外层钢丝(股)61缠绕在中心钢丝(股)62上捻制而成，如图10所示，六根外层钢丝61包围一根中心钢丝62捻制制成钢丝芯绳34。捻制而成的钢丝芯绳34表面呈波浪形，如图11所示，到单个磁通探测元件55的距离呈周期变化，会产生干扰信号，影响磁通探测元件55获取因断丝引起的漏磁信号。如图11所示，在钢丝芯绳34的纵向延伸方向上间隔布置两个磁通探测元件55，且间隔距离为钢丝芯绳34捻距的自然数倍，对这两个磁通探测元件55获取的磁通信号进行差分处理，就可以在获取因断丝引起的磁通变化信号的同时有效地降低上述干扰信号对正常检测的影响。此外，扁平拉伸组件14也会因检测时升降机所处的运行状态出现轻微的振动，引起内部钢丝芯绳34与磁通探测元件55之间的距离出现变化，产生干扰信号影响正常的检测。通过上述差分处理方式对这两个磁通探测元件55所采集的信号进行处理，同样可以有效降低因振动引起的干扰信号对正常检测的影响。

还有，钢丝芯绳34在捻制过程中外层绳股的预张紧力并不完全相等，会存在一定允许范围内的偏差，张力小的外层钢丝(股)缠绕较松，张力大的外层钢丝(股)缠绕较紧，如图12所示，扁平拉伸组件内部的钢丝芯绳34在捻制加工时，张力小的外层钢丝(股)顶面到钢丝绳中心的高度会略高于张力大的外层钢丝(股)到钢丝绳中心的高度。当有磁通探测元件55贴近扁平拉伸组件表面检测因断丝或断股产生的磁通变化信号时，这种不同绳股高低周期性变化情况引起的干扰信号也会影响到正常的检测。通过差分方式对两个磁通探测元件55所采集的信号进行处理，同样可以有效降低钢丝绳外层钢丝(股)因捻制时张力偏差造成相对钢丝芯绳34中心的高度呈周期变化对正常检测的影响。

参考图13，信号71是因检测装置中单个磁通探测元件至扁平拉伸组件内钢丝芯绳表面的距离随钢丝芯绳波浪形外表面波动变化而产生的干扰信号；信号72是因钢丝芯绳外层钢丝(股)因捻制时张力偏差造成相对钢丝芯绳中心的高度呈周期变化而产生的干扰信号；信号73是因扁平拉伸组件存在微小振动所产生的干扰信号；信号74是被检测扁平拉伸组件内钢丝芯绳出现断丝或断股后产生的磁通变化信号；信号75是以上四个信号叠加后的信号，即存在上述干扰信号情况时，检测装置内单个磁通探测元件所采集的实际信号。在单个磁通探测元件所采集的信号75中，因受到前述各类干扰信号的影响，实际由扁平拉伸组件内钢丝芯绳出现断丝或断股后产生的磁通变化信号(图13中圆圈位置)相比其它干扰信号并不明显，很容易引起误判或漏检。参考图14，通过对按照前述方式设置的两个磁通探测元件55采集的磁通信号进行差分处理获得的信号80中，前述三种干扰信号已经被显著消减，钢丝芯绳34上分别由两个磁通探测元件55先后检测到的因断丝或断股造成的磁通变化信号(图14中圆圈位置)很容易被识别，结合里程轮44同步记录的转动信息就可以准确获取钢丝芯绳34上出现断丝或断股缺陷的具体位置信息。

对于某些情况下无法提前预知被检测的钢丝芯绳捻距的情况下，本发明检测装置也可以根据内部磁通探测元件的检测信号中干扰信号的特征，自动调整检测同一根钢丝芯绳的两个磁通探测元件的间隔距离，其间隔距离的调整原则是当检测同一根钢丝芯绳的两个磁通探测元件间隔距离达到被测钢丝芯绳捻距的N倍(N为自然数)时，会出现最小(幅值)的干扰信号。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，本发明并不局限于上述实施方式。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员对检测装置中磁通探测元件的数量及位置、检测单元的结构等做出的等效置换和改进，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。

Claims (10)

1.一种升降机悬挂元件检测装置，所述悬挂元件为由若干钢丝芯绳和包覆层组成的扁平拉伸组件，其中钢丝芯绳纵向延伸且平行分布在包覆层的内部，其特征在于：

所述检测装置包括主框架和若干检测单元，其中检测单元的数量与扁平拉伸组件的数量相同，每个检测单元包括磁场激励器和若干磁通探测元件；所述磁场激励器的两极贴近扁平拉伸组件，并将位于两极之间的扁平拉伸组件内部的钢丝芯绳磁化；所述磁通探测元件位于磁场激励器的两极之间，每根钢丝芯绳与至少一个磁通探测元件对应；

所述主框架活动地安装在升降机系统或升降机井道内的固定组件上，检测单元均活动地安装在主框架上，该主框架在扁平拉伸组件的宽度方向上可横向移动，检测单元在扁平拉伸组件的宽度方向上相对于主框架可横向移动，使每根钢丝芯绳和与其对应的磁通探测元件保持对齐。

2.根据权利要求1所述的升降机悬挂元件检测装置，其特征在于：所述主框架通过导轨副与升降机系统或升降机井道内的固定组件相连。

3.根据权利要求1所述的升降机悬挂元件检测装置，其特征在于：所述检测单元通过导轨副与主框架相连。

4.根据权利要求1所述的升降机悬挂元件检测装置，其特征在于：所述主框架通过弹性件与升降机系统或升降机井道内的固定组件相连。

5.根据权利要求1所述的升降机悬挂元件检测装置，其特征在于：所述检测单元通过弹性件与主框架相连。

6.根据权利要求4或5所述的升降机悬挂元件检测装置，其特征在于：所述弹性件是弹簧或橡胶元件。

7.根据权利要求1所述的升降机悬挂元件检测装置，其特征在于：所述检测单元还包括上压板、下压板和压轮结构，其中上压板的底部和下压板上均装有压轮结构，上压板上的压轮和下压板的压轮位置上下对应，所述扁平拉伸组件的一个面与上压板的压轮接触，相对的另一个面与下压板的压轮接触。

8.根据权利要求1所述的升降机悬挂元件检测装置，其特征在于：所述扁平拉伸组件内的每根钢丝芯绳同时与两个磁通探测元件对应且保持对齐，所述两个磁通探测元件沿钢丝芯绳的拉伸方向间隔设置，二者的间距为钢丝芯绳捻距的N倍，N为自然数，所述两个磁通探测元件与一差分处理单元相连。

9.根据权利要求1所述的升降机悬挂元件检测装置，其特征在于：所述检测装置通过有线方式或无线方式与外部设备连接。

10.根据权利要求1所述的升降机悬挂元件检测装置，其特征在于：所述检测装置的主框架上安装有磁通信号存储单元和显示单元。