CN108760874A - 一种钢丝绳的无损检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢丝绳的无损检测装置及方法，本发明沿着钢丝绳运行方向上顺序布置的至少一组励磁机构组、至少一组磁测机构，及与所述磁测机构数据连接的远程终端；当钢丝绳在运行时，在钢丝绳的运行轴向上，给予其至少一轮磁场方向完全相反的励磁，保证钢丝绳经过了双向饱和磁化；当钢丝绳饱和励磁后，钢丝绳继续向前运行，在磁场撤离后钢丝绳上剩下的剩磁称为极限剩磁，采用磁测机构检测所述极限剩磁，并通过磁测电路处理判断，并将事实数据传输至远程终端，进而准确确定钢丝绳的损伤。本发明可以保证钢丝绳的剩磁量只与钢丝绳的损伤情况相关，而与励磁场大小，励磁过程无关，从而大幅提高了钢丝绳损伤情况的检测精度。

Description

一种钢丝绳的无损检测装置及方法

技术领域

本发明涉及钢丝绳损伤检测技术领域，具体涉及一种钢丝绳的无损检测装置及方法。

背景技术

钢丝绳被广泛应用于各种起重运输、机械传动、船舶牵引，矿井提升，运输索道等领域。在使用过程中的磨损、断丝、锈蚀、疲劳等损伤严重影响生产安全甚至危及设备和人身安全，造成巨大经济损失和不良的社会影响。对钢丝绳的定期及在线检测十分重要。

磁检测法是目前检测钢丝绳最为有效和经济的方法之一，主要分为强磁检测和弱磁检测两类方法。强磁检测是在对钢丝绳进行强磁化的同时对钢丝绳进行漏磁或者涡流检测；而弱磁检测又分为弱磁激励检测和磁记忆检测。

不同的磁检测手段具有一定的优势和不足：

强磁检测中的漏磁检测法所用设备笨重且励磁噪声大，漏检率和虚报率都很高。强磁检测中的涡流检测法只能检测被测钢丝绳表面缺陷，而且钢丝绳不具有平面结构，检测效果也不理想。

弱磁检测中的磁记忆法是利用缺陷形成期间外磁场给钢丝绳留下的印记作为检测依据，该方法不需要外加励磁设备，设备重量轻。但由于外界环境磁场复杂多变，同一类缺陷的磁记忆信号千差万别，该方法也无法达到很好的检测效果。弱磁检测中的弱磁激励检测是先加载一个较弱的励磁磁场，然后对撤销外加励磁场后的钢丝绳剩磁进行检测的方法。该方法较以上方法信噪比有所提高，且设备比强磁法设备重量有所下降，是目前应用较为广泛的一种磁检测方法。不过弱磁激励检测法由于工作在钢丝绳铁磁介质的非饱和区，钢丝绳剩磁的大小受励磁方式、励磁速度和励磁过程影响很大，也导致信号噪声甚至引起漏检和虚报。

发明内容

本发明提供了一种钢丝绳的无损检测装置及方法，用于解决现有的钢丝绳检测装置体积大，检测结果不准确的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种钢丝绳的无损检测装置，包括：

沿着钢丝绳运行方向上顺序布置的至少一组励磁机构组、至少一组磁测机构，及与所述磁测机构数据连接的远程终端；

所述励磁机构组由一个正向励磁机构及一个反向励磁机构组成；

所述正向励磁机构的N级和S级的延伸方向与所述钢丝绳的运行方向相同，并且其N级和S级的布局可以使所述正向励磁机构提供沿着所述钢丝绳行进方向的磁场，对所述钢丝绳进行正向饱和磁化，所述正向励磁机构由永磁体和基座组成；

所述反向励磁机构的N级和S级的延伸方向与所述钢丝绳的运行方向相同，并且其N级和S级的布局可以使所述反向励磁机构提供逆着所述钢丝绳行进方向的磁场，对所述钢丝绳进行反向饱和磁化，所述反向励磁机构由永磁体和基座组成；

所述磁测机构由多组磁传感器、磁测电路及非磁性支撑固定连接结构组成，所述磁测机构对钢丝绳经过双向饱和磁化后的极限剩磁进行检测，所述磁测电路由稳恒电源供电；

所述远程终端接收并分析所述磁测机构传输的事实数据。

本发明利用钢丝绳在经过饱和磁化后的极限剩磁不随励磁状态和励磁历史影响的原理，分别采用磁化方向与钢丝绳运行方向相同的磁场，及磁化方向与钢丝绳运行方向相反的磁场对钢丝绳进行双向饱和磁化，当钢丝绳经过双向饱和磁化后，钢丝绳继续向前运行，在理想状态下，饱和磁化后的钢丝绳在脱离磁场后，钢丝绳上残留的剩磁将降为零，我们通过双向饱和磁化，确保整个钢丝绳都被饱和磁化，则钢丝绳在脱离磁场后，只会在钢丝绳的受损部位存在剩磁，保证钢丝绳的剩磁大小只与钢丝绳的受损情况有关，而与其他可变因素无关，进而准确确定钢丝绳的损伤情况。

现有技术在对钢丝绳进行励磁时，多采用一次励磁的方式，这样不能保证钢丝绳的饱和磁化，并且，如果仅仅进行正向饱和磁化或者反向饱和磁化这一次磁化过程，则在钢丝绳内部会有一些没有被磁化的间隙，本发明通过正向饱和磁化和反向饱和磁化两次磁化方向完全相反的励磁过程，可以保证整个钢丝绳的横截面延伸方向的未被磁化的间隙完全被磁化完全，进而达到钢丝绳的饱和磁化，确保极限剩磁只与钢丝绳的受损情况有关。

本发明对正向励磁机构及反向励磁机构的具体结构没有要求，只要能够实现对钢丝绳的双向饱和磁化即可，在实际工程运用中，可以根据待测钢丝绳所在的具体基建设备灵活进行磁场布局设计，只要能够实现双向励磁功能即可。

本发明对正向励磁机构和反向励磁机构的先后顺序没有要求，钢丝绳可以先经过正向励磁机构进行正向饱和磁化，再经过反向励磁机构进行反向饱和磁化，或者反之。

优选的，所述正向励磁机构由第一永磁体和第一基座组成，所述反向励磁机构由第二永磁体和第二基座组成，所述第一永磁体及第二永磁体均为环柱体结构，所述环柱体结构的正中具有使所述钢丝绳穿过的通孔。

中间带有通孔的环柱体结构可以避免对钢丝绳的运行产生影响，且环柱体结构对钢丝绳整个外表面的包裹性较好，可以使磁化更均匀，将第一永磁体、第二永磁体分别与各自的基座相连，在实际运用过程中，使维修更换更为便捷。

优选的，所述通孔的内壁与所述钢丝绳外表面的垂直距离为0.5cm～1cm，所述第一永磁体及第二永磁体在钢丝绳运行方向上的间隔距离为10cm～30cm。在两个永磁体之间形成磁场平滑过度区域，磁场强度沿着钢丝绳行进方向呈准正弦波形式变化。

优选的，所述第一基座及所述第二基座分别固定安装于所述钢丝绳运行的基建设备内。

优选的，所述第一基座及所述第二基座安装于第三基座上，所述第三基座具有滑槽，所述滑槽内具有多个限位孔，所述第一基座及所述第二基座的外周具有与所述滑槽相配合的滑轨，且具有与所述限位孔形状相配合的伸缩限位块。

通过滑轨配合伸缩限位块，可以方便的调节第一永磁体及第二永磁体的间隔距离，当待测钢丝绳运行速度较快或者较粗时，可以将第一永磁体及第二永磁体的距离拉近，或者设置多组励磁机构组，以确保钢丝绳能够被双向饱和磁化。

优选的，所述励磁机构组的组数为1～2，其中每组在钢丝绳运行方向上的间隔距离为30cm～50cm。

为了使磁传感器对钢丝绳极限剩磁的检测不受励磁磁场的影响，磁传感器需与励磁机构组间隔一定的距离。

优选的，所述励磁机构组的最后一组与所述磁测机构的第一组中的磁传感器在钢丝绳运行方向上的间隔距离为30cm～50cm。

本发明还提供了一种钢丝绳的无损检测方法，包括以下步骤：

(1)当钢丝绳在运行时，在钢丝绳的运行轴向上，给予其至少一轮磁场方向完全相反的励磁，保证钢丝绳经过了双向饱和磁化；

(2)当钢丝绳饱和励磁后，钢丝绳继续向前运行，在磁场撤离后钢丝绳上剩下的剩磁称为极限剩磁，采用磁测机构检测所述极限剩磁，，并通过磁测电路处理判断，并将事实数据传输至远程终端，进而准确确定钢丝绳的损伤。

本发明的有益效果是：通过对钢丝绳进行双向饱和励磁，使钢丝绳在磁测机构处达到极限剩磁，以保证钢丝绳的剩磁量只与钢丝绳的损伤情况相关，而与励磁场大小，励磁过程无关，从而大幅提高了钢丝绳损伤情况的检测精度。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的钢丝绳的无损检测装置的立体结构示意图；

图2是根据本发明另一实施例的钢丝绳的无损检测装置的立体结构示意图；

图3是根据本发明又一实施例的钢丝绳的无损检测装置的立体结构示意图。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

如图1所示，在钢丝绳1的运行方向上，布置有一组磁场方向完全相反的永磁体21及永磁体22，永磁体21的励磁方向与钢丝绳1的运行方向相同，当钢丝绳1运行经过永磁体21时，将对钢丝绳1进行正向饱和磁化；永磁体22的励磁方向与钢丝绳1的运行方向相反，当钢丝绳1运行经过永磁体22时，将对钢丝绳1进行反向饱和磁化；可以在钢丝绳1的径向上设置多个永磁体21及永磁体22，以实现钢丝绳1的均匀磁化，当钢丝绳1经过双向饱和磁化后，继续向前运行，撤离磁场影响后，采用布置的磁测机构对钢丝绳1的极限剩磁进行测定，磁测机构由磁测电路31、非磁性支撑支架32及磁传感器33组成。

在本发明的另一个实施例中，永磁体采用环柱型永磁体，并将永磁体利用基座固定在钢丝绳1的运行方向上，如图2所示，在钢丝绳1的运行方向上，布置有一组励磁机构组，励磁机构组由正向励磁机构41和反向励磁机构42组成，正向励磁机构41由环柱型的永磁体411及固定永磁体411的第一基座412组成，其中环柱型永磁体411内部有让钢丝绳1运行通过的通孔，环柱型永磁体411的磁场设计可以提供给钢丝绳正向饱和励磁；反向励磁机构42由环柱型的永磁体421及固定永磁体421的第二基座422组成，环柱型永磁体421的磁场设计可以提供给钢丝绳反向饱和励磁；第一基座412及第二基座422分别固定在钢丝绳1运行的基建设备上，钢丝绳1经过双向饱和磁化后，继续向前运行，撤离磁场影响后，采用布置的磁测机构对钢丝绳1的极限剩磁进行测定，磁测机构由磁测电路31、非磁性支撑支架32及磁传感器33组成。可以根据实际具体情况，设置多组励磁机构组。

进一步的，为了方便调节每组励磁机构组中两个励磁机构的距离，可以将两个励磁机构的基座做成可活动式结构，如图3所示，第一基座412及第二基座422均安装在第三基座5上，第三基座5上具有使第一基座412及第二基座422滑动的轨道53，轨道53内有多个限位孔531，第一基座412及第二基座422的外侧固定有多个与限位孔531形状相配合的伸缩限位块。当需要调节距离时，可以通过滑动第一基座412及第二基座422，选择适合的限位孔531位置，即可调节励磁机构的距离。

应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可有其他多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。

Claims (8)

1.一种钢丝绳的无损检测装置，其特征在于，包括：

沿着钢丝绳运行方向上顺序布置的至少一组励磁机构组、至少一组磁测机构，及与所述磁测机构数据连接的远程终端；

所述励磁机构组由一个正向励磁机构及一个反向励磁机构组成；

所述正向励磁机构的N级和S级的延伸方向与所述钢丝绳的运行方向相同，并且其N级和S级的布局可以使所述正向励磁机构提供沿着所述钢丝绳行进方向的磁场，对所述钢丝绳进行正向饱和磁化，所述正向励磁机构由永磁体和基座组成；

所述反向励磁机构的N级和S级的延伸方向与所述钢丝绳的运行方向相同，并且其N级和S级的布局可以使所述反向励磁机构提供逆着所述钢丝绳行进方向的磁场，对所述钢丝绳进行反向饱和磁化，所述反向励磁机构由永磁体和基座组成；

所述磁测机构由多组磁传感器、磁测电路及非磁性支撑固定连接结构组成，所述磁测机构对钢丝绳经过双向饱和磁化后的极限剩磁进行检测，所述磁测电路由稳恒电源供电；

所述远程终端接收并分析所述磁测机构传输的事实数据。

2.如权利要求1所述的钢丝绳的无损检测装置，其特征在于，所述正向励磁机构由第一永磁体和第一基座组成，所述反向励磁机构由第二永磁体和第二基座组成，所述第一永磁体及第二永磁体均为环柱体结构，所述环柱体结构的正中具有使所述钢丝绳穿过的通孔。

3.如权利要求2所述的钢丝绳的无损检测装置，其特征在于，所述通孔的内壁与所述钢丝绳外表面的垂直距离为0.5cm～1cm，所述第一永磁体及第二永磁体在钢丝绳运行方向上的间隔距离为10cm～30cm。

4.如权利要求2所述的钢丝绳的无损检测装置，其特征在于，所述第一基座及所述第二基座分别固定安装于所述钢丝绳运行的基建设备内。

5.如权利要求2所述的钢丝绳的无损检测装置，其特征在于，所述第一基座及所述第二基座安装于第三基座上，所述第三基座具有滑槽，所述滑槽内具有多个限位孔，所述第一基座及所述第二基座的外周具有与所述滑槽相配合的滑轨，且具有与所述限位孔形状相配合的伸缩限位块。

6.如权利要求1～5所述的钢丝绳的无损检测装置，其特征在于，所述励磁机构组的组数为1～2，其中每组在钢丝绳运行方向上的间隔距离为30cm～50cm。

7.如权利要求1～5所述的钢丝绳的无损检测装置，其特征在于，所述励磁机构组的最后一组与所述磁测机构的第一组中的磁传感器在钢丝绳运行方向上的间隔距离为30cm～50cm。

8.一种钢丝绳的无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)当钢丝绳在运行时，在钢丝绳的运行轴向上，给予其至少一轮磁场方向完全相反的励磁，保证钢丝绳经过了双向饱和磁化；

(2)当钢丝绳饱和励磁后，钢丝绳继续向前运行，在磁场撤离后钢丝绳上剩下的剩磁称为极限剩磁，采用磁测机构检测所述极限剩磁，，并通过磁测电路处理判断，并将事实数据传输至远程终端，进而准确确定钢丝绳的损伤。