CN113125549B - 钢丝绳检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢丝绳检测装置及检测方法，该钢丝绳检测装置包括磁化器，具有能够产生交变磁场的励磁绕组，所述磁化器与钢丝绳按非接触状态配设，用于对钢丝绳长度方向的一定区间进行磁化；以及磁场检测器，对前述磁化后的一定区间内的钢丝绳不同部位产生的磁场信号进行差分检测，以检测前述一定区间内的钢丝绳损伤部。通过采用交变磁场对钢丝绳进行非接触式磁化，使得对钢丝绳的磁化更加稳定可靠，磁场检测器通过采用磁差分信号进行对比的方式对钢丝绳进行检测，能够抑制环境电磁干扰，提高信噪比，进而提高检测的灵敏度。

Description

钢丝绳检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及钢丝绳检测技术领域，尤其涉及一种钢丝绳检测装置及检测方法。

背景技术

基建工程施工中大量使用各类钢丝绳，如电力铁塔的安装中使用单体抱杆连接钢丝绳起吊塔件、导线的展放使用防扭钢丝绳牵引导地线、起重设备使用钢丝绳作为提升绳等。在承受大小不断变化的张力同时，往复运动的钢丝绳，经过滑轮、导轮等装置时往往还要发生一定曲率的弯折。在较长使用过程中，经过反复张拉和弯折很容易发生钢丝绳的断丝、断股等问题。尤其是当这类问题发生在钢丝绳的内部时，很难从外表察觉。钢丝绳因这类意外的断折会导致正在起吊的重物突然坠落，引发严重的安全事故。

对钢丝绳的无损检测，尤其是在线检测、非接触在线检测技术，具有比较迫切的需求。目前的一些磁检测装置，通常对钢丝绳进行接触磁化，受接触不良等问题的干扰，对钢丝绳的励磁不稳定，一些单纯采用霍尔磁传感器的检测装置，灵敏度不足，难以发现微小的钢丝绳损伤。

发明内容

本发明实施例提供了一种钢丝绳检测装置及检测方法，用于解决现有的磁检测装置，需要对钢丝绳进行接触磁化，受接触不良等问题的干扰，对钢丝绳的励磁不稳定，以及检测灵敏度不足的问题。

为此，根据第一方面，一种实施例中提供了一种钢丝绳检测装置，包括：

磁化器，具有能够产生交变磁场的励磁绕组，所述磁化器与钢丝绳按非接触状态配设，用于对钢丝绳长度方向的一定区间进行磁化；以及

磁场检测器，对前述磁化后的一定区间内的钢丝绳不同部位产生的磁场信号进行差分检测，以检测前述一定区间内的钢丝绳损伤部。

在所述钢丝绳检测装置的一些实施例中，所述励磁绕组内通有交流电，或所述励磁绕组内通有不断变化的直流电。

在所述钢丝绳检测装置的一些实施例中，所述磁化器还包括导磁件，所述励磁绕组缠绕在所述导磁件上。

在所述钢丝绳检测装置的一些实施例中，所述磁化器沿长度方向配置于钢丝绳的一侧，所述磁场检测器配置于所述磁化器与所述钢丝绳之间。

在所述钢丝绳检测装置的一些实施例中，所述磁化器沿长度方向至少部分包围钢丝绳，所述磁场检测器配置于所述磁化器与所述钢丝绳之间。

在所述钢丝绳检测装置的一些实施例中，所述磁化器还包括高频励磁线圈，用于产生高频交变磁场，以对磁化后的钢丝绳产生的磁场进行调制。

在所述钢丝绳检测装置的一些实施例中，所述磁化器和所述磁场检测器与钢丝绳间隔5至20毫米。

在所述钢丝绳检测装置的一些实施例中，所述磁场检测器的数量至少为两个，且所述磁场检测器沿钢丝绳的长度方向间隔设置。

在所述钢丝绳检测装置的一些实施例中，所述磁场检测器为磁通门传感器，所述磁场检测器包括激励线圈以及差分探测线圈。

根据第二方面，一种实施例中提供了一种检测方法，应用于根据第一方面所述的钢丝绳检测装置，包括以下步骤：

利用交变磁场对钢丝绳长度方向的一定区间进行磁化；

对前述磁化后的一定区间内的钢丝绳不同部位产生的磁场信号进行差分检测，获取差分值；

将所述差分值与设定阈值进行比较，判断钢丝绳对应部位是否存在损伤。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

依据以上实施例中的钢丝绳检测装置及检测方法，该钢丝绳检测装置通过采用交变磁场对钢丝绳进行非接触式磁化，使得对钢丝绳的磁化更加稳定可靠，磁场检测器通过采用磁差分信号进行对比的方式对钢丝绳进行检测，能够抑制环境电磁干扰，提高信噪比，进而提高检测的灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1是本发明一实施例示出的一种钢丝绳检测装置的结构剖视图；

图2是本发明一实施例示出的另一种钢丝绳检测装置的结构示意图；

图3是图2的剖视结构图；

图4是本发明一实施例示出的再一种钢丝绳检测装置的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-磁化器；110-励磁绕组；120-导磁件；121-置绳豁口；130-高频励磁线圈；

200-磁场检测器；210-激励线圈；220-差分探测线圈；230-导磁骨架；

300-钢丝绳；301-损伤部。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以通过许多其他不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

对钢丝绳的无损检测，尤其是在线检测、非接触在线检测技术，具有比较迫切的需求。目前的一些磁检测装置，通常对钢丝绳进行接触磁化，受接触不良等问题的干扰，对钢丝绳的励磁不稳定，一些单纯采用霍尔磁传感器的检测装置，灵敏度不足，难以发现微小的钢丝绳损伤。

对此，本发明实施例中的钢丝绳检测装置及检测方法，通过采用交变磁场对钢丝绳进行非接触式磁化，使得对钢丝绳的磁化更加稳定可靠，通过采用磁差分信号进行对比的方式对钢丝绳进行检测，能够抑制环境电磁干扰，提高信噪比，进而提高检测的灵敏度。

本发明实施例提供了一种钢丝绳检测装置，如图1-4所示，用于对钢丝绳300的损伤，如钢丝绳断丝断股等进行检测，该钢丝绳检测装置包括磁化器100和磁场检测器200。

该磁化器100具有能够产生交变磁场的励磁绕组110，磁化器100与钢丝绳300按非接触状态配设，用于对钢丝绳300长度方向的一定区间进行磁化。

该磁场检测器200对前述磁化后的一定区间内的钢丝绳300不同部位产生的磁场信号进行差分检测，以检测前述一定区间内的钢丝绳300损伤部301。

检测原理：钢丝绳300属于导磁材料，通过磁化器100对钢丝绳300进行磁化。由于钢丝绳300材料的磁导率大，磁力线易于沿钢丝绳300长度方向传导，磁力线主要分布在钢丝绳300的各条钢丝中，如果其中一条或几条钢丝发生断裂，沿钢丝集中传导的磁力线就会在中断处发生分散扩展，引起磁特性分布的异常，通过磁场检测器200能够连续检测运动钢丝绳300上的磁性能变化，一旦发现磁性能异常超过一定阈值，即可判定钢丝绳300对应部位存在性能缺陷。

在本发明实施例中，该钢丝绳检测装置通过采用交变磁场对钢丝绳300进行非接触式磁化，使得对钢丝绳300的磁化更加稳定可靠，磁场检测器200通过采用磁差分信号进行对比的方式对钢丝绳300进行检测，能够抑制环境电磁干扰，提高信噪比，进而提高检测的灵敏度。

在一种实施例中，如图1-4所示，励磁绕组110内通有交流电，或励磁绕组110内通有不断变化的直流电。

可以理解的是，为使励磁绕组110产生交变磁场，可以为励磁绕组110通入交流电，也可以为励磁绕组110通入不断变化的直流电，当然，也可以通入其他电流，只要能够使励磁绕组110产生交变磁场即可。通过励磁绕组110产生的交变磁场对钢丝绳300进行磁化，钢丝绳300无需与磁化器100接触，当然，也就不会存在接触磁化时受接触不良等问题的干扰导致的对钢丝绳300励磁不稳定的情况。

在一种具体的实施例中，如图1-3所示，磁化器100还包括导磁件120，励磁绕组110缠绕在导磁件120上。

通过设置导磁件120与励磁绕组110配合，使得磁化器100能够产生较强的磁场，以更好地磁化钢丝绳300。

在一种更加具体的实施例中，如图1所示，磁化器100沿长度方向配置于钢丝绳300的一侧，磁场检测器200配置于磁化器100与钢丝绳300之间。

具体来说，导磁件120为U型铁，当然，也可以为其他形状，励磁绕组110缠绕在U型铁上，使U型铁两端分别呈现N极和S极，在钢丝绳300不断运动时，进而对N极和S极之间的钢丝绳300进行非接触磁化。

在另一种更加具体的实施例中，如图2-3所示，磁化器100沿长度方向至少部分包围钢丝绳300，磁场检测器200配置于磁化器100与钢丝绳300之间。

通过磁化器100沿长度方向至少部分包围钢丝绳300的方式，有利于减少环境中的电磁噪音干扰。

具体来说，导磁件120可以为空心圆筒，钢丝绳300穿设在空心圆筒内，励磁绕组110缠绕在空心圆筒外壁，使空心圆筒两端分别呈现N极和S极，进而对置入空心圆筒内的钢丝绳300进行磁化。

进一步地，为便于钢丝绳300灵活置入空心圆筒或从空心圆筒内分离，空心圆筒沿长度方向一侧设有与空心圆筒内部连通的置绳豁口121，励磁绕组110缠绕在空心圆筒上，且励磁绕组110对应置绳豁口121的部分置入空心圆筒内并靠近空心圆筒的内壁设置，由此设计，钢丝绳300可经置绳豁口121灵活置入空心圆筒内和从空心圆筒取出，便于该检测装置的安装及更换。

在一种具体的实施例中，如图4所示，该钢丝绳检测装置不包括导磁件120，将钢丝绳300穿设在励磁绕组110内，直接使用励磁绕组110对钢丝绳300进行磁化。由此设计，便于采用高频交流电进行励磁。

在一些具体的实施例中，如图1-3所示，磁化器100还包括高频励磁线圈130，用于产生高频交变磁场，以对磁化后的钢丝绳300产生的磁场进行调制。

导磁件120上包裹励磁线圈，通过导磁件120导磁对钢丝绳300进行磁化，磁化过程可以采取直流磁化或交流磁化。对于一般导磁件120材料，交流磁化频率不应超过500Hz，通过增设高频励磁线圈130，可以实现需要较高磁化频率时的情景。

对于钢丝绳300运行速度较慢的起重系统，设于导磁件120上的励磁线圈上可以施加500Hz以下的交变电流对钢丝绳300进行磁化。

对于钢丝绳300运行速度较快的起重系统，通过在导磁件120产生的磁路外附加一个高频励磁线圈130，产生一个较弱的高频交变磁场叠加在导磁件120产生的较强磁场上。高频交变磁场对磁化钢丝绳300的磁场是一种调制，利用交变磁场的频率可以进一步解析探测到的磁场信号，以抑制环境电磁干扰，提高信噪比，进而提高磁场检测灵敏度。

在一些实施例中，如图1-4所示，磁化器100和磁场检测器200与钢丝绳300间隔5至20毫米。

该钢丝绳300检测装置与钢丝绳300无接触，其与钢丝绳300接近距离越小，测量精度越高，将磁化器100和磁场检测器200与钢丝绳300间隔5至20毫米，既能避免钢丝绳300抖动与该钢丝绳300检测装置发生碰撞，又能保证该钢丝绳300检测发挥较好的检测作用。

在一种实施例中，如图1-3所示，磁场检测器200的数量至少为两个，且磁场检测器200沿钢丝绳300的长度方向间隔设置。

通过将磁场检测器200的数量设置为至少两个，且沿钢丝绳300的长度方向间隔设置，用以重复检测钢丝绳300缺陷，减小对检测缺陷的误判。

在一种具体实施例中，如图1-4所示，磁场检测器200为磁通门传感器，磁场检测器200包括激励线圈210以及差分探测线圈220。

具体来说，如图1-3所示，磁场检测器200以“山”字形铁轭作为导磁骨架230，由此设计，可形成两个对称的磁场感应回路，回路上装配两个绕向相反的差分探测线圈220和两个绕向相同的激励线圈210。

在激励线圈210上施加较高频率的饱和励磁电流，即可形成“磁通门”探测器结构，有助于大幅增加磁信号探测的灵敏度。两差分探测线圈220上感应的磁信号相减，形成差分信号有利于突出磁性能异常。

当然，导磁骨架230也可以采用“一”字直线形式，但要求差分探测线圈220的两个部分的对称性更高一些。

需要说明的是，如图4所示，该磁场检测器200也可以没有导磁骨架230，仅包括套设在钢丝绳300上的一激励线圈210以及套设在该激励线圈210外侧的两差分探测线圈220。激励线圈210和差分探测线圈220均与励磁绕组110同轴设置。

检测过程中，钢丝绳300损伤部301位随着钢丝绳300运动到磁场检测器200的一半部分之下时，这半部分磁回路探测到的磁信号与磁场检测器200的另半部分探测到的磁信号不同。一般有钢丝绳300缺陷经过时，相应半部分磁回路探测到的磁信号较强，由于差分探测线圈220的两个部分探测信号相减，消掉了各自相同的磁感应信号，突出了钢丝绳300缺陷对磁感应信号的影响，进一步提高检测的灵敏度。

本发明实施例提供了一种检测方法，应用于上述的钢丝绳检测装置，包括以下步骤：

利用交变磁场对钢丝绳300长度方向的一定区间进行磁化；

对前述磁化后的一定区间内的钢丝绳300不同部位产生的磁场信号进行差分检测，获取差分值；

将差分值与设定阈值进行比较，判断钢丝绳300对应部位是否存在损伤。

需要说明的是，通过交变磁场对钢丝绳300进行磁化后，钢丝绳300的磁力线主要分布在钢丝绳300的各条钢丝中，如果其中一条或几条钢丝发生中断，沿钢丝集中传导的磁力线就会在中断处发生分散扩展，引起磁特性分布的异常。通过磁场检测器200连续检测运动钢丝绳300上磁性能变化，一旦发现磁性能异常超过一定阈值，即可判定钢丝绳300对应部位存在性能缺陷。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.钢丝绳检测装置，其特征在于，包括：

磁化器，具有能够产生交变磁场的励磁绕组，所述磁化器与钢丝绳按非接触状态配设，用于对钢丝绳长度方向的一定区间进行磁化；以及磁场检测器，对前述磁化后的一定区间内的钢丝绳不同部位产生的磁场信号进行差分检测，以检测前述一定区间内的钢丝绳损伤部，所述磁化器还包括导磁件，所述导磁件为空心圆筒，钢丝绳穿设在空心圆筒内，所述励磁绕组缠绕在空心圆筒外壁，所述空心圆筒沿长度方向一侧设有与所述空心圆筒内部连通的置绳豁口，且励磁绕组对应置绳豁口的部分置入空心圆筒内并靠近空心圆筒的内壁设置；

所述磁场检测器为磁通门传感器，所述磁场检测器包括激励线圈以及差分探测线圈，所述磁场检测器以“山”字形铁轭作为导磁骨架；

所述磁场检测器配置于所述磁化器与所述钢丝绳之间，所述磁化器和所述磁场检测器与钢丝绳间隔5至20毫米。

2.根据权利要求1所述的钢丝绳检测装置，其特征在于，所述励磁绕组内通有交流电，或所述励磁绕组内通有不断变化的直流电。

3.根据权利要求1所述的钢丝绳检测装置，其特征在于，所述磁化器还包括高频励磁线圈，用于产生高频交变磁场，以对磁化后的钢丝绳产生的磁场进行调制。

4.根据权利要求1所述的钢丝绳检测装置，其特征在于，所述磁场检测器的数量至少为两个，且所述磁场检测器沿钢丝绳的长度方向间隔设置。

5.检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4任一项所述的钢丝绳检测装置，包括以下步骤：

利用交变磁场对钢丝绳长度方向的一定区间进行磁化；

对前述磁化后的一定区间内的钢丝绳不同部位产生的磁场信号进行差分检测，获取差分值；

将所述差分值与设定阈值进行比较，判断钢丝绳对应部位是否存在损伤。

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