CN203502379U - 钢丝绳实时动态探伤系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型钢丝绳实时动态探伤系统，属于在矿山、冶金、港口、码头缆车、电梯等使用钢丝绳的领域，使钢丝绳的安全状态能够在线实时监控，预防钢丝绳的断绳事故，提高钢丝绳的使用寿命。本实用新型钢丝绳实时动态探伤系统，包括采集单元，A/D模块，32ARM处理器，现场报警模块，非接触速度传感器，通讯模块，本安型电源模块，主控电脑，控制室报警模块，其中采集单元与A/D模块相连，A/D模块与32ARM处理器相连，非接触速度传感器通过32ARM处理器与现场报警模块相连，32ARM处理器与通讯模块相连，本安型电源模块通过通讯模块与主控电脑相连，主控电脑与控制室报警模块相连，以上所述的采集单元为导磁平衡式传感器或导磁式传感器。在矿山、冶金、港口、码头缆车、电梯等使用钢丝绳的领域。

Description

钢丝绳实时动态探伤系统

技术领域

本实用新型钢丝绳实时动态探伤系统，属于在矿山、冶金、港口、码头缆车、电梯等使用钢丝绳的领域。 

技术背景

钢丝绳作为提升，运输及承载设备中的主要部件被广泛的应用于矿山、冶金、港口、码头缆车、电梯等中，然而在其长时间使用过程中往往会出现断丝、腐蚀等缺陷，如不及时发现，将会给煤矿安全生产带来严重的后果，因此人们对钢丝绳缺陷检测十分重视，准确可靠地检测牵引钢丝绳损伤状况具有十分重要的经济和社会效益。由于钢丝绳是由优质的钢材制成钢丝，在经过多重捻制而组成的一种复杂结构的铁磁性构件，具有良好的导磁性能，因此，磁检验法是目前公认的最可靠的钢丝绳检验方法。国内外现有的技术是磁化钢丝绳，探测漏磁。探测漏磁分两种，一种弱磁探测(如洛阳TCK和TST)，一种强磁探测(如上海且华和华中理工大学)。这两种都有其缺点，缺点1，磁化钢丝绳的均匀性有问题；缺点2，漏磁的大小；由于钢丝绳的抖动，使探测传感器接收到的漏磁大小会发生变化，致使测量不准确，钢丝绳内部断丝用此种原理测量有困难。钢丝绳断绳事故时有发生，据国家安全生产监督管理总局的统计，近两年间，仅我国煤炭系统发生的断绳事故就多达1065起，死亡人数1142人，其中最严重的断绳事故，一次死亡14人，重伤5人。该产品的经济和社会效果非常巨大，应此有必要予以改进。 

发明内容

本实用新型是为了克服以上技术存在的不足而提出的一种新方案，使钢丝绳的安全状态能够在线实时监控，预防钢丝绳的断绳事故，提高钢丝绳的使用寿命。 

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是： 

钢丝绳实时动态探伤系统，包括采集单元，处理器，通讯模块，本安型电源模块，主控电脑，采集单元和处理器相连，处理器与通讯模块相连，本安型电源模块通过通讯模块与主控电脑相连，采集单元包括至少一组导磁式传感器，每组导磁式传感器包括安装在同一根钢丝绳上的两个相邻的传感器。以上所述的采集单元依次通过差分放大电路和A/D模块与处理器连接。处理器分别与现场报警单元、非接触速度传感器相连，主控电脑和控制室报警相连。 

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是： 

1、采集单元包括至少一组导磁式传感器，实现钢丝绳受损信号的拾取和放大，抗干扰电路处理、中断信号的形成，将数据传输给处理器模块，传感器利用两个传感器成平衡输出方式，克服钢丝绳抖动对测量影响的方法。导磁式传感器组，解决钢丝绳测量盲区的问题。 

2、采集单元依次通过差分放大电路和A/D模块与处理器连接，这两个传感器克服钢丝绳抖动对输出的影响，实现真实的直流放大器，钢丝绳运动速度和传感器输出信号大小无关。 

3、处理器分别与现场报警单元、非接触速度传感器相连，主控电脑和控制室报警相连，实现双重报警，非接触速度传感器主要用于测量钢丝绳的速度，用以判断钢丝绳的移位量，用于定位钢丝绳受损位置。 

4、本实用新型具有科技含量高，技术领先，工作可靠、稳定，安装简单，实用范围广。采用最新的电子科技研究成果辅助检测系统，使用该产品更加简单实用，如采用图像技术，把受损的钢丝绳图像传输到计算机显示屏幕上，使用户一目了然，了解钢丝绳的受损状况。在工艺上，采用最新和先进的元器件、模块化结构。使系统稳定可靠，易维护，最大限度考虑应用场所的复杂环境，排除现场干扰，达到稳定运行。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。 

图1是本实用新型系统结构示意图； 

图2a是传感器的结构示意图； 

图2b是差分放大电路的电路图； 

图3是本实用新型单片机采集软件流程图； 

图4是本实用新型上位机软件流程图。 

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本实用新型作进一步的描述。 

如图1所示，钢丝绳实时动态探伤系统，包括采集单元1，处理器2，通讯模块3，本安型电源模块4，主控电脑5，采集单元1和处理器2相连，处理器2与通讯模块3相连，本安型电源模块4通过通讯模块3与主控电脑5相连，采集单元1包括至少一组导磁式传感器，每组导磁式传感器包括安装在同一根钢丝绳上的两个相邻的传感器。以上所述的采集单元1依次通过差分放大电路6和A/D模块7与处理器2连接。处理器2分别与现场报警单元8、非接触速度传感器9相连，主控电脑5和控制室报警10相连。 

本实用新型的工作原理为： 

正常情况下钢丝绳的导磁性能很好，当钢丝绳受损，如断丝、形变、磨损、钢丝挤压、 绳颈局部变大、钢丝绳被压扁，扭转，折弯等，和正常情况相比较钢丝绳的导磁回路导磁性能会发生微小的变化，我们利用平衡和差分的方法提取相对应的变化量，就可以判断钢丝绳的受损情况。 

为克服钢丝绳抖动对测量精度的影响，我们采用的方法是平衡和差分方式。正常情况下传感器输出大小相等、方向相反的两个信号，经过运算放大器加法器输出信号为零。当钢丝绳抖动时，会使两路输出信号同时增加或减小，使用仍为零，但当有缺陷的钢丝绳经过传感器时，先经过传感器100A，此时传感器100A的输出变化，而传感器100B没有变化，传感器总的输出发生变化。反之，当缺陷钢丝绳经过传感器100B时，传感器100B的输出发生变化，而传感器100A的输出又回复以前的输出，但总的输出发生变化，最终传感器输出正负两个信号，克服钢丝绳抖动对输出的影响。 

如图2a和图2b所示，差分放大电路的电路图，其中U1与传感器100A连接，U2与传感器100B连接，将经过的信号差分放大后，克服钢丝绳抖动对输出的影响。 

如图3所示，单片机采集软件流程图，开始初始化后判断是否有中断信号，如有则进行数据采集并数据传输，如没有则判断速度传感器是否有信号，如有信号则采集速度传感器并数据传输，如没有信号，则进行数据传输，同时再次判断是否有中断信号，以此往复。 

如图4所示，上位机软件流程图，开始后，判断通信是否创建成功，如是将启动数据接收、数据显示、数据存储线程，设置接收线程信号，如有，执行接收数据线程，设置存储线程有信号，执行数据存储线程，判断数据间隔是否到达，如到达则设置画图线程有信号，执行画图线程，设置数据接收线程有信号，判断数据接收是否完毕，如完毕则结束。 

硬件采用模块化设计：按不同功能、模块化设计，不同模块完成独立的功能，便于安装和维修。 

软件采用结构化设计：软件根据功能及优先次序，分为不同的阶梯结构，根据信号模型实验结果。 

安装简便：在不影响原有设备的使用情况下，尽可能使安装简单可靠。 

接线方便简单：采用220V和127V电压，实现傻瓜式接线方式。 

实现声光报警：当钢丝绳强度低于报警值时，实现声光报警。 

控制功能：系统具有地面上位机断电/复电功能，并具有操作权限管理功能。 

软件可设置报警值：根据用户的要求和钢丝绳使用的相关标准，可设定钢丝绳的报警值。 

自诊断功能：当系统中传感器、单片机通讯接口、本安电源、传输电缆等设备发生故障时，计算机提示故障信息。 

显示功能：系统具有列表显示功能，显示内容包括监测系统安装地点、名称、单位、报警门限监测值。 

技术先进性： 

1、精确测量钢丝绳缺陷； 

2、实现真实的直流放大器，钢丝绳运动速度和传感器输出信号大小无关； 

3、能测量出钢丝绳的运动方向； 

4、克服钢丝绳抖动对测量的影响； 

5、多单元传感器组，解决钢丝绳测量盲区的问题。 

采用先进的ARM单片机处理模块，进行数据的预处理和通讯等，系统的稳定和抗干扰能力更强，最终数据经工业控制计算机处理储存、显示、打印、绘出钢丝绳受损和使用状态，可实现声光报警，使用户使用钢丝绳设备更加安全。 

本系统主要技术指标： 

1、灵敏度：3/GS； 

2、钢丝绳速度：0.5-20m/s； 

3、受测钢丝绳直径：5-100mm； 

4、工作电压：AC220v/127v； 

5、系统功率：≤300W； 

6、工作环境温度：-20℃-50℃； 

7、通讯方式：CAN总线，以太网等。 

8、通讯距离：10KM； 

9、防护等级：IP54； 

10、操作系统：Windows2000/XP/Vista； 

11、断丝定性检测准确率：≥99％； 

12、相对湿度：≤95％； 

13、传感器和被测量钢丝绳最大允许间隙：≤100mm. 

Claims (3)

1.钢丝绳实时动态探伤系统，包括采集单元(1)，处理器(2)，通讯模块(3)，本安型电源模块(4)，主控电脑(5)，采集单元(1)和处理器(2)相连，处理器(2)与通讯模块(3)相连，本安型电源模块(4)通过通讯模块(3)与主控电脑(5)相连，其特征在于：采集单元(1)包括至少一组导磁式传感器，每组导磁式传感器包括安装在同一根钢丝绳上的两个相邻的传感器。

2.根据权利要求1所述的钢丝绳实时动态探伤系统，其特征在于：所述的采集单元(1)依次通过差分放大电路(6)和A/D模块(7)与处理器(2)连接。

3.根据权利要求1所述的钢丝绳实时动态探伤系统，其特征在于：处理器(2)分别与现场报警单元(8)、非接触速度传感器(9)相连，主控电脑(5)和控制室报警(10)相连。

Images