CN111855748B - 一种基于电磁互感的钢丝绳损伤检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电磁互感的钢丝绳损伤检测装置及检测方法，该装置采用直流电源激励线圈、交流电源激励线圈和检测信号线圈叠加缠绕在无磁塑料管上，待检测钢丝绳在无磁塑料管内移动进行损伤检测；激励源采用直流电源加交流激励电源的双电源激励模式，可提高钢丝绳损伤的检测灵敏度；直流电源激励线圈、交流电源激励线圈和检测信号线圈相互独立，既简单方便又稳定可靠。本发明可以有效检测和定位钢丝绳的磨损、断丝等损伤状况，具有重要的实用价值。

Description

一种基于电磁互感的钢丝绳损伤检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，特别是涉及一种基于电磁互感的钢丝绳损伤检测装置及检测方法。

背景技术

钢丝绳作为人或物的承载和运输部件，广泛应用于电梯、吊桥、索道、起重机、矿井、等领域，是工业领域的“生命线”。钢丝绳在使用过程中会出现疲劳、锈蚀、磨损、断丝甚至断裂等现象，导致其承载能力及可靠性下降，这直接关系着人民生命财产安全。所以，对钢丝绳进行无损检测及寿命预测至关重要。

影响钢丝绳寿命的主要因素很多。主要包括钢丝绳的生产工艺因素、使用过程因素、过载状况因素、锈蚀程度因素等。钢丝绳在使用过程中，各类损伤都会明显缩减钢丝绳的寿命。机械损伤是钢丝绳常见的损伤之一，主要表现为锈蚀、过载、磨损、断丝等。断丝主要包括疲劳断丝、锈蚀断丝、磨损断丝、拉断断丝等类型；钢丝绳磨损主要分为外部磨损和内部磨损。外部磨损主要是钢丝绳外表面与绳轮等物体表面反复摩擦的磨损。内部磨损主要是钢丝绳在使用时压力集中在一侧，钢丝绳在弯曲时内部钢丝之间相互产生作用力，使得股与股之间、丝与丝之间的作用力不断变化，导致钢丝绳内部发生磨损；过载因素(瞬间冲击力过大)可造成钢丝绳寿命缩减。过载使钢丝绳会有微量的缩颈和局部的磨损，当载荷超过钢丝的塑性变形极限或瞬间冲击力过大时，钢丝绳就可能产生局部断丝或整绳断裂；锈蚀也是造成钢丝绳寿命缩减的主要因素。由于钢丝绳所处工作环境恶劣，与各类腐蚀性物质发生作用，在其表层会发生化学反应形成沟纹。含有酸、碱腐蚀性的物质将冲刷掉钢丝绳表面和内部的防腐油脂，会加速锈蚀过程。通常腐蚀损伤会超过正常磨损和疲劳影响对钢丝绳的损伤。

钢丝绳的损伤检测大致可分为三类，截面损失检测(LMA,Loss of MetallicArea)，即大面积的磨损、锈蚀和钢丝绳绳径缩细等；局部损伤检测(LF,Local Flaw)，如断丝、锈蚀等；结构缺陷检测(SF,Structure Fault)，即正常结构的畸变，如松丝、变形等。目前钢丝绳无损检测的基本方法包括电磁漏磁检测法、声发射检测法、超声波检测法、电流检测法、电涡流检测法、红外检测法、X射线检测法和光学检测法。目前现有的每种方法都各自存在局限性，不能满足现代工业安全生产的高要求。本发明是设计一种基于电磁互感的钢丝绳损伤检测传感器，可以高灵敏度地反应钢丝绳的损伤程度。

发明内容

针对现有方式的不足，本发明提供了一种基于电磁互感的钢丝绳损伤检测装置及检测方法，提出采用检测灵敏度最高的电磁感应检测方法对钢丝绳的损伤程度进行检测和评价。

本发明采用如下技术方案，一种基于电磁互感的钢丝绳损伤检测装置，包括直流电源、交流激励电源、电压信号检测系统、直流电源激励线圈、交流电源激励线圈、检测信号线圈和无磁塑料管，所述直流电源激励线圈、交流电源激励线圈和检测信号线圈叠加缠绕在是无磁塑料管上；所述直流电源连接所述直流电源激励线圈，所述交流激励电源连接所述交流电源激励线圈，所述电压信号检测系统连接所述检测信号线圈。

一种基于上述的基于电磁互感的钢丝绳损伤检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1.确定交流激励电源的工作频率：交流激励电源向交流电源激励线圈供电，分别将一根完好钢丝绳和一根损伤钢丝绳放入无磁塑料管，通过改变交流激励电源的激励信号频率，并通过电压信号检测系统记录两根钢丝绳的检测信号随交流激励电源的激励信号频率的关系，两根钢丝绳的检测信号之差的极大值处对应的激励信号频率即是交流激励电源的工作频率；

S2.确定直流电源的工作电压：交流激励电源使用S1中确定的交流激励电源的工作频率向交流电源激励线圈供电，直流电源向直流电源激励线圈供电，分别将S1中的完好钢丝绳和损伤钢丝绳放入无磁塑料管，在确定的交流激励电源的工作频率下，通过改变直流电源的电压，并通过电压信号检测系统记录完好钢丝绳和损伤钢丝绳的检测信号随直流电源电压的关系，两根钢丝绳的检测信号之差的极大值处对应的直流电源电压，即为直流电源的工作电压；

S3.钢丝绳损伤程度及其特征的检测和判定：交流激励电源使用S1中确定的交流激励电源的工作频率向交流电源激励线圈供电，直流电源使用S2中确定的直流电源的工作电压向直流电源激励线圈供电，将S1中的完好钢丝绳放入无磁塑料管，通过电压信号检测系统记录完好钢丝绳的检测信号，再将不同损伤特征的钢丝绳放入无磁塑料管，通过电压信号检测系统记录不同损伤特征的钢丝绳的检测信号，比较完好钢丝绳检测信号与不同损伤特征的钢丝绳检测信号的变化关系，即可实现对钢丝绳损伤程度及其特征的检测和判定。

本发明具有如下突出的优点：

1、本发明的激励源采用直流电源加交流激励电源的双电源激励模式，可提高钢丝绳损伤的检测灵敏度；采用直流电源激励线圈、交流电源激励线圈和检测信号线圈相互独立，既简单方便又稳定可靠。

2、本发明可以有效检测和定位钢丝绳损伤程度及其特征，如磨损、断丝等损伤状况，具有重要的实用价值。

附图说明

图1是本发明的基于电磁互感的钢丝绳损伤检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

根据本发明是提供一种基于电磁互感的钢丝绳损伤检测装置并提出一种检测灵敏度较高的电磁感应检测方法用于对钢丝绳的损伤程度进行检测和评价，提前发现钢丝绳的损伤程度和残余寿命。具体实施方法如下：

请参阅图1，一种基于电磁互感的钢丝绳损伤检测装置，包括直流电源1、交流激励电源2、电压信号检测系统3、直流电源激励线圈4、交流电源激励线圈5、检测信号线圈6和无磁塑料管7；直流电源激励线圈4、交流电源激励线圈5和检测信号线圈6叠加缠绕在是无磁塑料管7上；直流电源1连接所述直流电源激励线圈4，交流激励电源2连接交流电源激励线圈5，电压信号检测系统3连接检测信号线圈6。

本装置采用直流电源1加交流激励电源2的双电源激励模式，直流电源激励线圈4和交流电源激励线圈4相互独立。双电源接入双线圈中，双激励线圈产生的磁场在待检钢丝绳8区域相互叠加。直流电源1产生的稳恒磁场决定待测钢丝绳8测量时所处的磁化状态，交流激励电源2产生的交变磁场可决定待测钢丝绳8测量时所处工作点的微分磁导率，目的是提高钢丝绳损伤的检测灵敏度，检测信号的检测灵敏度与交流激励电源2的激励频率和直流电源1的电压有关。

基于电磁互感的钢丝绳损伤检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1.确定交流激励电源的工作频率：交流激励电源向交流电源激励线圈供电，分别将一根完好钢丝绳和一根损伤钢丝绳放入无磁塑料管，通过改变交流激励电源的激励信号频率，并通过电压信号检测系统记录两根钢丝绳的检测信号随交流激励电源的激励信号频率的关系，两根钢丝绳的检测信号之差的极大值处对应的激励信号频率即是交流激励电源的工作频率；

S2.确定直流电源的工作电压：交流激励电源使用S1中确定的交流激励电源的工作频率向交流电源激励线圈供电，直流电源向直流电源激励线圈供电，分别将S1中的完好钢丝绳和损伤钢丝绳放入无磁塑料管，在确定的交流激励电源的工作频率下，通过改变直流电源的电压，并通过电压信号检测系统记录完好钢丝绳和损伤钢丝绳的检测信号随直流电源电压的关系，两根钢丝绳的检测信号之差的极大值处对应的直流电源电压，即为直流电源的工作电压；

S3.钢丝绳损伤程度及其特征的检测和判定：交流激励电源使用S1中确定的交流激励电源的工作频率向交流电源激励线圈供电，直流电源使用S2中确定的直流电源的工作电压向直流电源激励线圈供电，将S1中的完好钢丝绳放入无磁塑料管，通过电压信号检测系统记录完好钢丝绳的检测信号，再将不同损伤特征的钢丝绳放入无磁塑料管，通过电压信号检测系统记录不同损伤特征的钢丝绳的检测信号，比较完好钢丝绳检测信号与不同损伤特征的钢丝绳检测信号的变化关系，即可实现对钢丝绳损伤程度及其特征的检测和判定。

不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于电磁互感的钢丝绳损伤检测装置，其特征在于，包括直流电源、交流激励电源、电压信号检测系统、直流电源激励线圈、交流电源激励线圈、检测信号线圈和无磁塑料管，所述直流电源激励线圈、交流电源激励线圈和检测信号线圈叠加缠绕在是无磁塑料管上；所述直流电源连接所述直流电源激励线圈，所述交流激励电源连接所述交流电源激励线圈，所述电压信号检测系统连接所述检测信号线圈。

2.一种如权利要求1所述的基于电磁互感的钢丝绳损伤检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.确定交流激励电源的工作频率：交流激励电源向交流电源激励线圈供电，分别将一根完好钢丝绳和一根损伤钢丝绳放入无磁塑料管，通过改变交流激励电源的激励信号频率，并通过电压信号检测系统记录两根钢丝绳的检测信号随交流激励电源的激励信号频率的关系，两根钢丝绳的检测信号之差的极大值处对应的激励信号频率即是交流激励电源的工作频率；

S2.确定直流电源的工作电压：交流激励电源使用S1中确定的交流激励电源的工作频率向交流电源激励线圈供电，直流电源向直流电源激励线圈供电，分别将S1中的完好钢丝绳和损伤钢丝绳放入无磁塑料管，在确定的交流激励电源的工作频率下，通过改变直流电源的电压，并通过电压信号检测系统记录完好钢丝绳和损伤钢丝绳的检测信号随直流电源电压的关系，两根钢丝绳的检测信号之差的极大值处对应的直流电源电压，即为直流电源的工作电压；

S3.钢丝绳损伤程度及其特征的检测和判定：交流激励电源使用S1中确定的交流激励电源的工作频率向交流电源激励线圈供电，直流电源使用S2中确定的直流电源的工作电压向直流电源激励线圈供电，将S1中的完好钢丝绳放入无磁塑料管，通过电压信号检测系统记录完好钢丝绳的检测信号，再将不同损伤特征的钢丝绳放入无磁塑料管，通过电压信号检测系统记录不同损伤特征的钢丝绳的检测信号，比较完好钢丝绳检测信号与不同损伤特征的钢丝绳检测信号的变化关系，即可实现对钢丝绳损伤程度及其特征的检测和判定。

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