PL211613B1 - Głowica do nieniszczących badań diagnostycznych lin stalowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest głowica do nieniszczących badań diagnostycznych lin stalowych, wykorzystująca efekt magnetycznej pamięci metalu i naturalnego namagnesowania w magnetycznym polu Ziemi.

Magnetyczna pamięć metalu to nieodwracalna zmiana stanu namagnesowania elementów wykonanych z materiałów ferromagnetycznych. Początkowa magnetyczna pamięć liny stalowej przejawia się w postaci magnetyzmu szczątkowego, uformowanego podczas procesów wykonywania drutów, splotek i rdzeni oraz zwicia gotowej liny w magnetycznym polu Ziemi. Charakteryzuje ona strukturalną i technologiczną dziedziczność elementów, które poddane były różnej wielooperacyjnej obróbce chemicznej, cieplnej i plastycznej. Pod wpływem zmiennych obciążeń roboczych i postępującego zużycia, w górniczych wyciągach szybowych i innych urządzeniach transportu linowego, liny są poddawane dalszemu samonamagnesowaniu w formie własnego magnetycznego pola rozproszenia. Analiza zmian parametrów magnetycznego pola rozproszenia pozwala na ocenę aktualnego stanu bezpieczeństwa pracujących lin.

Znana jest, na przykład z polskiego opisu patentowego nr PI 210 042 B1, głowica do nieniszczących badań diagnostycznych lin stalowych, mająca dzieloną obudowę, z magnetycznymi czujnikami zmiany wartości składowej pola i gradientu, których liczba jest równa liczbie splotek zewnętrznych liny oraz prowadnicę, która przy ruchu względnym liny lub głowicy, wywołuje ruch obrotowy głowicy względem liny. Prowadnicę mogą tworzyć uformowane wewnątrz głowicy śrubowe rowki, o kształcie i wymiarach splotki zewnętrznej oraz skoku równym skokowi zwicia splotek w linę.

Głowica do nieniszczących badań diagnostycznych lin stalowych, mająca dzieloną obudowę z magnetycznymi czujnikami, według wynalazku, ma dwukierunkowe magnetyczne czujniki zmiany wartości składowej stycznej i normalnej natężenia pola magnetycznego i gradientu, umieszczone w obudowie promieniowo co 90°. Magnetyczne czujniki znajdują się korzystnie w połowie wysokości ścian obudowy. Obudowa ma korzystnie dzieloną wymienną wkładkę.

Zastosowanie w głowicy według wynalazku czterech dwukierunkowych czujników magnetycznych, pozwalających na pomiar składowych stycznych i normalnych magnetycznego pola rozproszenia, umożliwia badania przy liniowym przemieszczaniu głowicy wzdłuż osi liny, a tym samym upraszcza jej konstrukcję, a wymienne wkładki pozwalają na badanie lin o różnych średnicach.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat głowicy wraz z fragmentem liny stalowej i układem do badań, fig. 2 - widok przekroju poprzecznego głowicy od góry, fig. 3 - jej przekrój wzdłużny, a fig. 4 - magnetogram przebiegu zmian uzyskany podczas przesuwania głowicy wzdłuż badanej liny.

Głowica do nieniszczących badań diagnostycznych lin stalowych 1 ma dzieloną obudowę 2 z dzieloną wymienną wkładką 3 wykonaną z poliamidu. W połowie wysokości ścian obudowy 2, w otworach 4 przewierconych przez obudowę 2 i wkładkę 3, są umieszczone promieniowo co 90° dwukierunkowe magnetyczne czujniki 5 zmiany wartości składowej stycznej i normalnej natężenia pola magnetycznego i gradientu. Na górnej części obudowy jest umieszczony blok 6 do rejestracji długości przesuwanej liny. Magnetyczne czujniki 5 i blok 6 są połączone kablami 7 z dołączonym do głowicy magnetometrem 8, wyposażonym w monitor i blok pamięci.

Pomiar wielkość osłabienia odbywa się, gdy układ magnetycznych czujników 5 przesuwa się nad powierzchnią splotek ruchem liniowym rejestrując zmiany wartości składowych stycznych i normalnych natężenia pola magnetycznego Hp wzdłuż długości liny. Wyniki pomiaru prezentowane są w postaci rozkładów wartości składowych stycznych i normalnych pola magnetycznego Hp i gradientów Km. Przy badaniach wielokanałowych dwukierunkowymi czujnikami magnetycznymi 5, mierzone pole magnetyczne Hp ma charakter objętościowy, a rozkład linii koncentracji naprężeń przebieg przestrzenny. Określanie wartości magnetycznego współczynnika intensywności naprężenia, gradientu Km pola magnetycznego Hp przy dowolnym rozkładzie linii koncentracji, odbywa się zgodnie z zależnością:

PL 211 613 B1 gdzie: i - numer punktu pomiarowego, j - numer kanału pomiarowego, f - numer odcinka między sąsiednimi kanałami pomiaru, (|ΔΗ_ρ|)^ϋ - moduł zmiany pola Hp pomiędzy punktami kontroli, (Ik)^ij - odległość pomiędzy punktami kontroli, (^Hp|)^if - moduł zmiany pola H_p na f-tym odcinku pomiędzy sąsiednimi kanałami, (Ib)^if - odległość pomiędzy kanałami j-tymi (j + I) dla i-tego pomiaru na odcinku f.

Wartość gradientu Km obrazuje intensywność zmiany składowej stycznej i normalnej pola magnetycznego Hp wzdłuż drogi przesuwu magnetycznych czujników 5. Wyniki pomiaru przedstawia magnetogram, którego górna część obejmuje rozkład składowych stycznych i normalnych własnego pola magnetycznego Hp, a część dolna, dla każdego kanału pomiarowego tego pola, wykresy rozkładu gradientów dH1/dx, dH2/dx, dH3/dx, dH4/dx, dH5/dx, dH6/dx, dH7/dx i dH8/dx (A/m)/mm, będących głównym kryterium oceny stanu naprężeń.

Warunkiem prowadzenia badań stanu liny stalowej 1 jest ruch liniowy głowicy względem liny, co można uzyskać albo przy ruchu liny i utrzymaniu głowicy w stałym położeniu, albo przy nieruchomej linie i ruchu względnym głowicy wzdłuż liny. Podczas przesuwania magnetycznych czujników 5 nad powierzchnią liny wykrywane są tak zwane obszary koncentracji naprężeń, w których występują zmiany znaku i wartości składowych stycznych i normalnych pola magnetycznego Hp oraz ich gradientów. Wskazuje to na zaistniałe już oznaki osłabienia, jak pęknięcia drutów, wżery korozyjne, starcia i tym podobne. Należy mieć na uwadze, że w obszarach koncentracji naprężeń, podczas dalszej eksploatacji mogą wystąpić szybkie zmiany stanu liny.

Z magnetometru 8 zarejestrowane dane są przenoszone do stacjonarnego komputera klasy PC lub laptopa, gdzie w oparciu o specjalny program wykonuje się obliczenia i wykresy. Następnie analizuje się najbardziej osłabione miejsca badanej liny stalowej 1, wykazane w metodzie magnetycznej pamięci metalu i w magnetycznym polu Ziemi. Wyznaczane i analizowane okresowo parametry magnetyczne są podstawą oceny aktualnego stanu bezpieczeństwa pracujących lin. Im większe są wartości zmian natężenia pola magnetycznego Hp i gradientu Km, tym bardziej stan liny podatny jest na pęknięcia i uszkodzenia.

Claims (3)

1. Głowica do nieniszczących badań diagnostycznych lin stalowych, mająca dzieloną obudowę z magnetycznymi czujnikami, znamienna tym, że ma dwukierunkowe magnetyczne czujniki (5) zmiany wartości składowej stycznej i normalnej natężenia pola magnetycznego i gradientu, umieszczone w obudowie (2) promieniowo co 90°.

2. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że obudowa (2) ma dzieloną wymienną wkładkę (3).

3. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że magnetyczne czujniki (5) znajdują się w połowie wysokości ścian obudowy (2).