CN113489234A - 一种用于钢丝绳检测的自取能系统与方法 - Google Patents

一种用于钢丝绳检测的自取能系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于钢丝绳检测的自取能系统，包括与钢丝绳接触运行的导向轮、发电机、电源转换电路、DC/DC转换单元、压频转换单元和损伤检测系统，所述导向轮与所述发电机连接，所述发电机的电能输出端与所述电源转换电路的输入端连接，所述电源转换电路的输出端通过所述DC/DC转换单元与所述损伤检测系统连接，所述发电机的电压输出端与所述压频转换单元的输入端连接。本发明还提供了一种用于钢丝绳检测的自取能方法。本发明的有益效果是：将钢丝绳运行时产生的动能和现场环境的太阳能都进行收取转换为电能，不仅有效利用了外界的能量，为钢丝绳检测装置提供能源，也克服了检测装置传统供电的限制。

Description

一种用于钢丝绳检测的自取能系统与方法
技术领域
本发明涉及细长构件检测系统，尤其涉及一种用于钢丝绳检测的自取能系统与方法。
背景技术
钢丝绳的可靠性和安全性直接关系到诸多领域的正常运转和工作。现行钢丝绳使用标准是通过缺陷情况来推断钢丝绳的强度损失来获得残余强度，再根据安全系数和使用规范判断是否报废。精确定量检测缺陷是评估钢丝绳性能状况的依据，也是保证钢丝绳安全运行的基础。
目前，通常采用钢丝绳探伤仪对钢丝绳进行缺陷检测，检测设备的能源或由市电经过转换提供，或由内置电池提供。采用市电的方式要求检测设备必须与电源连接，限制了检测设备的使用条件并且电源线的使用给检测安全性带来一定影响；电池供电方式虽不要求检测环境需要有电源，但电池电量有限，限制了检测设备的检测里程，导致检测效率低下，增加电池容量，不仅提高了检测成本，而且增加了体积重量。钢丝绳往往应用于复杂、恶劣且安全要求高的环境中，为保证检测设备的安全使用，现场无法提供供电电源，也限制了大容量电池的使用。
因此，为提高钢丝绳检测设备的安全性，实现较长时间的检测需求，如何解决钢丝绳探伤仪能源不足，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种用于钢丝绳检测的自取能系统与方法。
本发明提供了一种用于钢丝绳检测的自取能系统，包括与钢丝绳接触运行的导向轮、发电机、电源转换电路、DC/DC转换单元、压频转换单元和损伤检测系统，所述导向轮与所述发电机连接，所述发电机的电能输出端与所述电源转换电路的输入端连接，所述电源转换电路的输出端通过所述DC/DC转换单元与所述损伤检测系统连接，所述发电机的电压输出端与所述压频转换单元的输入端连接，所述压频转换单元的等距采样信号输出端与所述损伤检测系统连接，其中，导向轮与钢丝绳摩擦接触，带动发电机转动，发电机输出电压直接反映钢丝绳运行速度，该发电机输出电压经过压频转换单元的压频转换处理后，输出等距采样信号为损伤检测系统所用，同时，钢丝绳运行的机械能，经导向轮、发电机转化为电能，经电源转换电路处理后，经过DC/DC转换单元后，为钢丝绳无损检测的损伤检测系统提供需要的电能。
作为本发明的进一步改进，所述用于钢丝绳检测的自取能系统还包括低电量报警单元、太阳能系统和太阳能系统电源转换电路，所述太阳能系统的电能输出端通过所述太阳能系统电源转换电路与所述DC/DC转换单元连接，所述低电量报警单元与所述损伤检测系统连接。
作为本发明的进一步改进，所述用于钢丝绳检测的自取能系统还包括储能系统，所述储能系统与所述低电量报警单元连接，所述发电机通过电源转换电路与所述储能系统连接，所述太阳能系统通过太阳能系统电源转换电路与所述储能系统连接，所述储能系统通过所述DC/DC转换单元与所述损伤检测系统连接，其中，发电机和太阳能系统输出的电能分别存入所述储能系统，由所述储能系统为损伤检测系统提供需要的电能。
作为本发明的进一步改进，所述储能系统为可充电电池或电容。
本发明还提供了一种用于钢丝绳检测的自取能方法，基于所述的用于钢丝绳检测的自取能系统进行以下步骤：
Step1：打开电源开关，由储能系统提供开启损伤检测系统的电能；
Step2：当储能系统电量较低时，由低电量报警单元发出警报，提示电量低；
Step3：在发出警报后T1时间后，如果发电机和太阳能系统产生的电能仍未满足储能系统的充电要求，则自动关闭损伤检测系统的供电，以保持足够电量提供下次开机；
Step4：钢丝绳运行时，与钢丝绳摩擦接触的导向轮转动，当发电机和太阳能系统产生的电能达到储能系统的充电要求，并且，储能系统超过系统最低电量Qmin时，打开损伤检测系统的供电，发电机输出信号经压频转换后为损伤检测系统提供等距采样信号，发电机和太阳能系统产生的电能以最大功率Pmax不断给储能系统充电，补充损伤检测系统消耗的电能；
Step5：损伤检测系统运行，对钢丝绳进行损伤检测；
Step6：当储能系统超过系统设定电量Qmid时，发电机和太阳能系统产生的电能以最小功率Pmin不断给储能系统充电，当储能系统低于系统设定电量Qmid时，发电机和太阳能系统产生的电能以最大功率Pmax不断给储能系统充电；
Step7：当储能系统超过系统最高电量Qmax时，发电机和太阳能系统与储能系统断开，不再充电；
Step8：当钢丝绳停止运行时，发电机输出信号为零时，判断损伤检测系统是否正在工作，如工作结束，自动关闭损伤检测系统的供电；
Step9：当钢丝绳再次运行时，发电机输出信号不为零时，判断损伤检测系统是否供电，如没有供电，自动打开损伤检测系统的供电；
Step10：当停止钢丝绳检测时，发电机输出信号为零时，判断损伤检测系统是否正在工作，如工作结束，自动关闭损伤检测系统的供电，再关闭电源开关。
本发明还提供了一种用于钢丝绳检测的自取能方法，基于所述的用于钢丝绳检测的自取能系统进行以下步骤：
Step1：打开电源开关；
Step2：当钢丝绳刚开始运行时，与钢丝绳摩擦接触的导向轮转动，发电机和太阳能系统产生的电能仍未满足损伤检测系统的供电要求，损伤检测系统的电量指示灯不显示，损伤检测系统不工作；
Step3：当钢丝绳运行到供电要求最低速度Vmin时，与钢丝绳摩擦接触的导向轮转动，发电机和太阳能系统产生的电能达到损伤检测系统的供电要求，损伤检测系统的电量指示灯显示，损伤检测系统工作，发电机输出信号经压频转换后为损伤检测系统提供等距采样信号；
Step4：损伤检测系统运行，对钢丝绳进行损伤检测；
Step5：当钢丝绳运行超过供电要求最高速度Vmax时，控制电源转换电路和太阳能系统电源转换电路，使发电机和太阳能系统产生的电能满足损伤检测系统的供电要求；
Step6：当钢丝绳运行低于设定速度Vmid时，由低电量报警单元发出警报提示电量低，判断损伤检测系统是否正在损伤检测工作，如工作未结束，提醒工作人员提高钢丝绳运行速度，以免造成损伤检测系统工作不正常，如工作结束，提醒工作人员降低钢丝绳运行速度直至停止，损伤检测系统停止工作，关闭电源开关。
本发明的有益效果是：将钢丝绳运行时产生的动能和现场环境的太阳能都进行收取转换为电能，不仅有效利用了外界的能量，为钢丝绳检测装置提供能源，也克服了检测装置传统供电的限制。
附图说明
图1是本发明一种用于钢丝绳检测的自取能系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种用于钢丝绳检测的自取能系统，包括与钢丝绳1接触运行的导向轮2、发电机3、电源转换电路4、DC/DC转换单元6、损伤检测系统7、储能系统5以及太阳能系统10，太阳能系统10又称太阳能采集系统。其中储能系统5和太阳能系统10可以根据实际要求配置或者去除。导向轮2、发电机3、电源转换电路4的数量根据实际充电或者供电要求增减个数。导向轮2与钢丝绳1摩擦接触，带动发电机3转动，其中发电机3输出电压直接反映钢丝绳运行速度，该电压经过压频转换处理后作为等距采样信号为损伤检测系统7所用。钢丝绳1运行的机械能通过发电机3转化的电能和太阳能系统10转换的电能，经电源转换电路4、11的电源转换处理后，存入储能系统5中，储能系统5可以是可充电电池或电容等，储能系统5经过DC/DC转换后为损伤检测系统7提供需要的电能。转化的电能也可以经过DC/DC转换后直接为损伤检测系统7提供需要的电能。
储能系统5主要功能是将存储的电能用于钢丝绳未运行时为检测系统提供开机及短时间使用电能。检测开始，钢丝绳1刚运行时，发电机3输出的电能难以满足检测系统供电需求，储能系统5的电能经DC/DC转换后为损伤检测系统7提供电能。如果电量较低钢丝绳还未运行，由低电量报警单元9中的指示灯或蜂鸣器发出警报提示电量低，在发出警报后一段时间内钢丝绳还未运行，系统自动关机以保持足够电量提供下次开机。当没有储能系统5时，由于刚开始检测时，钢丝绳1运行使发电机3输出的电能难以满足检测系统供电需求，因此钢丝绳1需运行到一定速度时，发电机3输出的电能满足损伤检测系统7供电需求，损伤检测系统7可以正常工作。
当钢丝绳检测环境难以使用太阳能或者无需太阳能采集要求，将太阳能采集系统删除。
当采用储能系统5时，钢丝绳检测的自取能系统的自取能实施过程如下：
Step1：打开电源开关，由储能系统5提供开启检测系统的电能；
Step2：当储能系统电量较低，由指示灯或蜂鸣器发出警报提示电量低；
Step3：在发出警报后一段时间内，发电机3和太阳能系统10产生的电能仍未满足储能系统的充电要求，系统自动关闭损伤检测系统的供电，以保持足够电量提供下次开机；
Step4：钢丝绳运行时，与钢丝绳1摩擦接触的导向轮2转动，发电机3和太阳能系统10产生的电能达到储能系统5的充电要求，储能系统5超过系统最低电量（Qmin）时，打开损伤检测系统7的供电，发电机3输出信号经压频转换后为损伤检测系统7提供等距采样信号，发电机3和太阳能系统10产生的电能以最大功率（Pmax）不断给储能系统5充电，补充损伤检测系统7消耗的电能；
Step5：损伤检测系统7运行，对钢丝绳1进行损伤检测；
Step6：当储能系统5超过系统一定电量（Qmid）时，发电机3和太阳能系统10产生的电能以最小功率（Pmin）不断给储能系统5充电；
Step7：当储能系统5低于系统一定电量（Qmid）时，发电机3和太阳能系统10产生的电能以最大功率（Pmax）不断给储能系统5充电；
Step8：当储能系统5超过系统最高电量（Qmax）时，发电机3和太阳能系统10与储能系统5断开，不再充电；
Step9：当钢丝绳1停止运行时，发电机3输出信号为零时，判断损伤检测系统7是否正在工作，如工作结束，系统自动关闭损伤检测系统7的供电；
Step10：当钢丝绳1再次运行时，发电机3输出信号不为零时，判断损伤检测系统7是否供电，如没有供电，系统自动打开损伤检测系统7的供电；
Step11：当停止钢丝绳检测时，发电机3输出信号为零时，判断损伤检测系统7是否正在工作，如工作结束，系统自动关闭损伤检测系统7的供电，再关闭电源开关。
当不采用储能系统5时，钢丝绳检测的自取能系统的自取能实施过程如下：
Step1：打开电源开关；
Step2：当钢丝绳1刚开始运行时，与钢丝绳1摩擦接触的导向轮2转动，发电机3和太阳能系统10产生的电能仍未满足损伤检测系统7的供电要求，电量指示灯不显示，损伤检测系统7不工作；
Step3：当钢丝绳1运行到供电要求最低速度（Vmin）时，与钢丝绳1摩擦接触的导向轮2转动，发电机3和太阳能系统10产生的电能达到损伤检测系统7的供电要求，电量指示灯显示，损伤检测系统7工作，发电机输出信号经压频转换后为损伤检测系统7提供等距采样信号；
Step4：损伤检测系统7运行，对钢丝绳1进行损伤检测；
Step5：当钢丝绳1运行超过供电要求最高速度（Vmax）时，控制电源转换电路4、11，使发电机3和太阳能系统10产生的电能满足损伤检测系统7的供电要求；
Step6：当钢丝绳1运行低于一定速度（Vmid）时，由指示灯或蜂鸣器发出警报提示电量低，判断损伤检测系统7是否正在损伤检测工作，如工作未结束，提醒工作人员提高钢丝绳运行速度，以免造成损伤检测系统7工作不正常，如工作结束，提醒工作人员降低钢丝绳运行速度直至停止，损伤检测系统7停止工作，关闭电源开关。
本发明提供的一种用于钢丝绳检测的自取能系统，具有以下优点：
1） 可以配备多组发电机或者太阳能系统，为不同供电需求的损伤检测系统提供电能；
2） 发电机输出与速度直接相关的电压，该电压经过压频转换后为检测系统提供等距采样信号，代替传统编码器的使用；
3） 充分利用被测钢丝绳的动能或者环境光能转换为电能为检测系统供电，不再依赖检测环境提供电能或担心供电电池电量不够；
4） 钢丝绳未运行时储能系统方便的为检测系统提供开机及短时使用电能；
5） 储能系统电量低时发出报警并具有自动关机功能保证能进行下次开机；
6） 储能系统和太阳能系统可以自由配置或者删除，可以适应不同环境的损伤检测系统；
通过以上几点，充分利用被测钢丝绳的动能或者环境光能进行取能为检测系统供电，消除了因检测环境中没有电能提供或电池电量有限等对检测系统带来的局限，并且同一导向轮上连接的发电机输出信号为检测系统提供等距采样信号，替代了传统编码器的使用。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于钢丝绳检测的自取能系统，其特征在于：包括与钢丝绳接触运行的导向轮、发电机、电源转换电路、DC/DC转换单元、压频转换单元和损伤检测系统，所述导向轮与所述发电机连接，所述发电机的电能输出端与所述电源转换电路的输入端连接，所述电源转换电路的输出端通过所述DC/DC转换单元与所述损伤检测系统连接，所述发电机的电压输出端与所述压频转换单元的输入端连接，所述压频转换单元的等距采样信号输出端与所述损伤检测系统连接，其中，导向轮与钢丝绳摩擦接触，带动发电机转动，发电机输出电压直接反映钢丝绳运行速度，该发电机输出电压经过压频转换单元的压频转换处理后，输出等距采样信号为损伤检测系统所用，同时，钢丝绳运行的机械能，经导向轮、发电机转化为电能，经电源转换电路处理后，经过DC/DC转换单元后，为钢丝绳无损检测的损伤检测系统提供需要的电能。
2.根据权利要求1所述的用于钢丝绳检测的自取能系统，其特征在于：所述用于钢丝绳检测的自取能系统还包括低电量报警单元、太阳能系统和太阳能系统电源转换电路，所述太阳能系统的电能输出端通过所述太阳能系统电源转换电路与所述DC/DC转换单元连接，所述低电量报警单元与所述损伤检测系统连接。
3.根据权利要求2所述的用于钢丝绳检测的自取能系统，其特征在于：所述用于钢丝绳检测的自取能系统还包括储能系统，所述储能系统与所述低电量报警单元连接，所述发电机通过电源转换电路与所述储能系统连接，所述太阳能系统通过太阳能系统电源转换电路与所述储能系统连接，所述储能系统通过所述DC/DC转换单元与所述损伤检测系统连接，其中，发电机和太阳能系统输出的电能分别存入所述储能系统，由所述储能系统为损伤检测系统提供需要的电能。
4.根据权利要求3所述的用于钢丝绳检测的自取能系统，其特征在于：所述储能系统为可充电电池或电容。
5.一种用于钢丝绳检测的自取能方法，其特征在于，基于权利要求3所述的用于钢丝绳检测的自取能系统进行以下步骤：
Step1：打开电源开关，由储能系统提供开启损伤检测系统的电能；
Step2：当储能系统电量较低时，由低电量报警单元发出警报，提示电量低；
Step3：在发出警报后T1时间后，如果发电机和太阳能系统产生的电能仍未满足储能系统的充电要求，则自动关闭损伤检测系统的供电，以保持足够电量提供下次开机；
Step4：钢丝绳运行时，与钢丝绳摩擦接触的导向轮转动，当发电机和太阳能系统产生的电能达到储能系统的充电要求，并且，储能系统超过系统最低电量Qmin时，打开损伤检测系统的供电，发电机输出信号经压频转换后为损伤检测系统提供等距采样信号，发电机和太阳能系统产生的电能以最大功率Pmax不断给储能系统充电，补充损伤检测系统消耗的电能；
Step5：损伤检测系统运行，对钢丝绳进行损伤检测；
Step6：当储能系统超过系统设定电量Qmid时，发电机和太阳能系统产生的电能以最小功率Pmin不断给储能系统充电，当储能系统低于系统设定电量Qmid时，发电机和太阳能系统产生的电能以最大功率Pmax不断给储能系统充电；
Step7：当储能系统超过系统最高电量Qmax时，发电机和太阳能系统与储能系统断开，不再充电；
Step8：当钢丝绳停止运行时，发电机输出信号为零时，判断损伤检测系统是否正在工作，如工作结束，自动关闭损伤检测系统的供电；
Step9：当钢丝绳再次运行时，发电机输出信号不为零时，判断损伤检测系统是否供电，如没有供电，自动打开损伤检测系统的供电；
Step10：当停止钢丝绳检测时，发电机输出信号为零时，判断损伤检测系统是否正在工作，如工作结束，自动关闭损伤检测系统的供电，再关闭电源开关。
6.一种用于钢丝绳检测的自取能方法，其特征在于，基于权利要求2所述的用于钢丝绳检测的自取能系统进行以下步骤：
Step1：打开电源开关；
Step2：当钢丝绳刚开始运行时，与钢丝绳摩擦接触的导向轮转动，发电机和太阳能系统产生的电能仍未满足损伤检测系统的供电要求，损伤检测系统的电量指示灯不显示，损伤检测系统不工作；
Step3：当钢丝绳运行到供电要求最低速度Vmin时，与钢丝绳摩擦接触的导向轮转动，发电机和太阳能系统产生的电能达到损伤检测系统的供电要求，损伤检测系统的电量指示灯显示，损伤检测系统工作，发电机输出信号经压频转换后为损伤检测系统提供等距采样信号；
Step4：损伤检测系统运行，对钢丝绳进行损伤检测；
Step5：当钢丝绳运行超过供电要求最高速度Vmax时，控制电源转换电路和太阳能系统电源转换电路，使发电机和太阳能系统产生的电能满足损伤检测系统的供电要求；
Step6：当钢丝绳运行低于设定速度Vmid时，由低电量报警单元发出警报提示电量低，判断损伤检测系统是否正在损伤检测工作，如工作未结束，提醒工作人员提高钢丝绳运行速度，以免造成损伤检测系统工作不正常，如工作结束，提醒工作人员降低钢丝绳运行速度直至停止，损伤检测系统停止工作，关闭电源开关。
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