WO2007012685A2 - Equipo para el control permanente y continuo de los cable de acero utilizados en instalaciones de transporte o de elevación de personal y de materiales - Google Patents

Equipo para el control permanente y continuo de los cable de acero utilizados en instalaciones de transporte o de elevación de personal y de materiales Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to equipment whose permanent placement on steel cables used in transport or lifting facilities, allows continuous control of them by the personnel responsible for these facilities, identifying defects or deteriorations present in said cables .
  • the positioning of the defects or deteriorations along the cable is carried out in the magneto-inductive equipment of control of steel cables by means of the use of encoder, tachometers or other means, but always with the presence of moving parts, very subject to wear mechanic. Therefore, the aforementioned positioning is not carried out through the use of inductive sensors that in turn provide information on the deterioration or defects of the cable. Nor do they have sufficient versatility, in terms of the possibility of installing in each case any of the different types of inductive sensors, according to the information
  • the equipment for permanent and continuous control of steel cables consists of a magneto-inductive head, with a set of permanent magnets placed in such a way that they generate a magnetic field flow between them through the steel cable under control.
  • inductive type sensors are placed in which an electric field is generated from whose measurement information is obtained on the presence or not of deterioration or defects in the steel cables.
  • the described equipment is characterized by its modular arrangement, which allows varying the number of magnets, the type of inductive sensor to be used and adapting the equipment to the diameter of each cable, without loss of sensitivity in the assessment of defects or deteriorations present in The steel wires.
  • This equipment is more effectively adapted to its permanent use in the facilities, as it does not incorporate mobile elements, such as encoders or tachometers, to position the defects or deteriorations that may be found throughout it. Said positioning is done through the comparison of the
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) signals generated by two sets of inductive sensors, radial type, incorporated in the equipment.
  • Figure 1 corresponds to a general scheme of the equipment in which its operation is summarized, with the flow lines, magnets and other elements.
  • Figures 2 and 3 represent, respectively, a radial sensor and an axial sensor.
  • Figure 4 represents a longitudinal section to the equipment in which its main elements are shown.
  • Figure 5 represents those same internal elements in a three-dimensional view.
  • Figure 6 shows the capture system, up to a computer, of the signal obtained by the equipment.
  • the equipment for permanent and continuous control of steel cables is a magneto-inductive head, Figure 1, which consists of two permanent magnet modules (1) positioned so as to generate a magnetic field flow (2), which circulates through the anvils (3) and closes along the steel cable control object (4). Between these modules, surrounding the cable, different units are placed
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) of inductive sensors (5) from which both the information on the state of the cable is obtained, as well as the position of the defects or deteriorations that may be found throughout it.
  • each of the modules the magnets are mounted, the same number on the top as on the bottom.
  • the magnets of both modules are joined two by two by means of the anvil, and their poles have been oriented so that a magnetic flux is generated through the cable from one module to another.
  • Interposed between the two magnet modules are the different sensor units, radial or axial, in which an electric field is generated when the cable moves through it. The measurement of this electric field generated in the sensors, provides the information on the condition of the cable, as well as on the positioning of the defects or deteriorations found throughout it.
  • the radial type inductive sensors are composed of a set of coils (1) connected in series with their axes perpendicular to the cable (2), completely surrounding it.
  • This sensor is located in the center of the electromagnetic equipment, between the two magnet modules.
  • the equipment described, Figure 4 has two radial type inductive sensors of identical characteristics (2), and placed at a certain distance (L) from each other. From these sensors two similar signals are received with the offset corresponding to the separation between them.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) By comparing both signals and taking into account the sampling frequency, the speed at which the cable moves is determined. Starting from the speed value, the defects are positioned along the cable.
  • the application of radial inductive sensors in obtaining the position of the irregularities detected in the cable along its entire length and the versatility in the adaptation of the equipment to the cable diameter allow the adaptability of this equipment permanently and continues in any type of installation.
  • This system also provides the advantage of not needing any type of maintenance, an aspect that would be required if positioning systems were chosen using mobile equipment (encoders, tachometers, etc.).
  • Figure 6 provided by the corresponding sensor elements located inside the magneto-inductive equipment (1), is connected to a data acquisition device (2), from which the signal is transferred to a computer (3).
  • the information collected on the computer is treated by means of specific software, which allows the operator or the person responsible for the installation to know the status of the cable at all times.
  • the equipment through this software, provides warning signals at the time of detecting a specific or local defect along the cable indicating its position.

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Abstract

Equipo para el control permanente y continuo de los cables de acero en instalaciones de transporte o de elevación de personal y de materiales que consiste en un cabezal magneto inductivo compuesto por un conjunto de imanes permanentes (1) dispuestos de tal forma que generan un flujo de campo magnético (2) a través del cable de acero (4) objeto de control. Las variaciones de flujo que se producen como consecuencia de los defectos del cable son detectados por los por los distintos sectores inductivos (5). El posicionamiento de los defectos del cable se resuelve sin mecanismos de contacto físico, si no mediante comparación de las señales de dos elementos sensores de idénticas características. Un software se ocupa de interpretar las señales obtenidas del equipo, de forma tal que el operario disponga de una herramienta para el control permanente en el cable.

Description

EQUIPO PARA EL CONTROL PERMANENTE Y CONTINUO DE LOS
CABLES PE ACERO UTILIZADOS EN INSTALACIONES DE TRANSPORTE O DE ELEVACIÓN DE PERSONAL Y DE MATERIALES
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un equipo cuya colocación permanente sobre los cables de acero utilizados en instalaciones de transporte o de elevación, permite un control continuo de los mismos por parte del personal responsable de estas instalaciones, identificando los defectos o deterioros presentes en dichos cables.
Mediante la utilización de este equipo se dispone en todo momento de información sobre el estado de los cables, aumentando el grado de seguridad de las instalaciones.
ANTECEDENTES
Existen numerosos equipos de control de cables de acero basados en principios magneto-inductivos, ahora bien, estos equipos presentan unas características propias de su diseño que ios hacen inapropiados para su ubicación permanente en instalaciones de transporte por cable de acero. De igual forma, tampoco se conoce ningún equipo que presente un carácter modular de sus elementos, lo que permita la adecuación al diámetro del cable sin pérdida de sensibilidad en la detección.
El posicionamiento de los defectos o deterioros a lo largo del cable es realizado en los equipos magneto-inductivos de control de cables de acero mediante el empleo de encoder, tacómetros u otros medios, pero siempre con la presencia de partes móviles, muy supeditadas al desgaste mecánico. Por lo tanto, el citado posicionamiento no se realiza mediante el empleo de sensores inductivos que a su vez proporcionen información sobre los deterioros o defectos del cable. Tampoco disponen de la suficiente versatilidad, en cuanto a la posibilidad de instalar en cada caso alguno de los distintos tipos de sensores inductivos, según la información que se
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) desee obtener en cada cable de acero a inspección: sensores radiales, sensores axiales o sensores de medida indirecta.
A estos aspectos constructivos, se les deben añadir otros dos operacionales, tales y como son, por un lado, la disponibilidad en todo momento de personal especializado con la formación técnica adecuada para el manejo e interpretación de los equipos magneto-inductivos, y por otro, la necesidad de modificar el ritmo habitual de trabajo en la instalación (remontes, telesillas, funiculares, etc.) en la que se ha montado el equipo, debido a todos los inconvenientes de utilización: sujeción del equipo, montaje de las unidades de registro, cables de señal, realización de registros a una determinada velocidad, etc.
Debido a esta gran cantidad de limitaciones en los equipos existentes, se ha ideado este nuevo equipo, cuyas características son el objeto de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El equipo para el control permanente y continuo de cables de acero consiste en un cabezal magneto-inductivo, con un conjunto de imanes^permanentes colocados de forma que generan un flujo de campo magnético entre ellos a través del cable de acero objeto de control. A su vez se colocan sensores de tipo inductivo en los que se genera un campo eléctrico de cuya medición se obtiene la información sobre la presencia o no de deterioros o defectos en los cables de acero.
El equipo descrito se caracteriza por su disposición modular, que permite variar el n° de imanes, el tipo de sensor inductivo a emplear y adecuar el equipo al diámetro de cada cable, sin pérdida de sensibilidad en la apreciación de los defectos o deterioros presentes en los cables de acero.
Este equipo se adecúa de manera más efectiva a un uso permanente del mismo en las instalaciones, al no incorporar elementos móviles, tales como encoders o tacómetros, para posicionar los defectos o deterioros que puedan encontrarse a lo largo del mismo. Dicho posicionamiento lo realiza a través de Ia comparación de las
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) señales generadas por dos juegos de sensores inductivos, de tipo radial, incorporados en el equipo.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para llevar a cabo una correcta comprensión de lo descrito en la memoria, ésta se acompaña de una serie de dibujos en los que se pretende esquematizar el tuncionamiento y situación de los elementos que componen la presente invención.
La Figura 1 corresponde a un esquema general del equipo en el que se resume el funcionamiento del mismo, con las líneas de flujo, los imanes y demás elementos.
Las Figuras 2 y 3 representan, respectivamente, un sensor radial y un sensor axial.
P
La Figura 4 representa un corte longitudinal al equipo en el que se muestran sus principales elementos.
La Figura 5 representa esos mismos elementos internos en una vista tridimensional.
La Figura 6 se representa el sistema de captura, hasta un ordenador, de la señal obtenida por el equipo.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
El equipo para el control permanente y continuo de cables de acero es un cabezal magneto-inductivo, Figura 1, el cual consta de dos módulos de imanes permanentes (1) colocados de forma que generan un flujo de campo magnético (2), que circula a través de los yunques (3) y se cierra a lo largo del cable de acero objeto de control (4). Entre estos módulos, rodeando el cable, se colocan distintas unidades
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) de sensores inductivos (5) de los que se obtiene tanto la infoπnación del estado del cable, como la posición de los defectos o deterioros que puedan encontrarse a lo largo del mismo.
En cada uno de los módulos van montados los imanes, el mismo número en la parte superior que en la inferior. Los imanes de ambos módulos están unidos dos a dos mediante el yunque, y sus polos se han orientado de forma que se genere un flujo magnético a través del cable de un módulo a otro. Intercalados entre los dos módulos de imanes se sitúan las distintas unidades sensoras, radiales o axiales, en las que se genera un campo eléctrico al moverse el cable a través suyo. La medición de este campo eléctrico generado en los sensores, proporciona la información sobre el estado del cable, así como sobre el posicionamiento de los defectos o deterioros encontrados a lo largo del mismo.
En el caso de la existencia en el cable de acero de algún tipo de defecto, tal y como pudiera ser un alambre roto, corrosión, desgaste, etc. (6), se produciría una distorsión del flujo del campo magnético (7), hecho que provoca un cambio sensible en los valores de campo eléctrico generado en los sensores inductivos instalados en el equipo.
Los sensores inductivos de tipo radial, Figura 2, se componen de un conjunto de bobinas (1) conectadas en serie con sus ejes perpendiculares al cable (2), rodeando totalmente al mismo.
Los sensores inductivos de tipo axial, Figura 3, consisten en una única bobina
(1) rodeando al cable (2) y siendo este su núcleo. Este sensor se sitúa en el centro del equipo electromagnético, entre los dos módulos de imanes.
Las características esenciales de este equipo, Figura 4, consisten en su diseño modular que permite cambios en el número de imanes empleados (1), los precisos para conseguir la saturación magnética del cable, en el tipo de sensores inductivos utilizados, radiales (2), axiales (3) o de medida indirecta y en la carcasa (4) de protección y soporte del equipo adecuada al cable (5).
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) En aquellos casos en los que el cable a inspección sea de diámetro reducido, al encontrarse este a una distancia grande de los imanes, se podría dar el caso que el cable no ñxera saturado magnéticamente de forma adecuada, aun en el caso de tener montados todos los imanes posibles, lo que influiría negativamente en los resultados obtenidos. Para evitar este problema, se ha diseñado el equipo de tal forma que resulta posible el montar unas piezas de hierro (6), denominadas concentradores, entre los imanes y el cable, facilitando de esta forma el transcurrir de las líneas de flujo.
Con todos estos elementos, se ha conseguido aportar una gran versatilidad al equipo, ya que permite ajustar el mismo para su adecuación a las diferentes condiciones de trabajo, configurándolo de tal forma que la sensibilidad en la detección de las posibles irregularidades presentes en el cable sea máxima.
Complementando lo anterior, se muestra en la Figura 5 un corte tridimensional en el que se observa la distribución de cada uno de los elementos que componen el equipo: imanes (1), sensores radiales (2), sensor axial (3), carcasa de protección del equipo (4) y por último, los concentradores de flujo magnético (5), montados en aquellos casos en los que el cable a inspección sea de diámetro reducido, tal y como es el caso de la configuración mostrada.
En los equipos magneto-inductivos existentes en el mercado, la detección de los defectos o deterioros presentes en un cable de acero se realiza por medio de un único sensor inductivo, bien para flujos de campo magnético radiales o para flujos axiales, encomendando la determinación de la velocidad, y con ello el posicionamiento de cada defecto, a un encoder o tacómetro. El uso de estos sistemas, formados por partes móviles, en un equipo de inspección continua, supone numerosos problemas (desgaste de la rueda, deslizamientos a altas velocidades, necesidad de calibraciones periódicas, etc.), con Io que en la práctica los hace totalmente inviables.
Para evitar estos inconvenientes, el equipo descrito, Figura 4, dispone de dos sensores inductivos de tipo radial de idénticas características (2), y colocados a una determinada distancia (L) uno del otro. De estos sensores se reciben dos señales similares con el desfese correspondiente a la separación entre ambos.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Por comparación de ambas señales y teniendo en cuenta la frecuencia de muestreo, se determina la velocidad a la que se mueve el cable. Partiendo del valor de la velocidad se posicionan los defectos a lo largo del cable.
En el caso de optar por un sensor inductivo radial para la detección de irregularidades en los cables de acero, en el equipo asume esta función uno de los sensores empleados para determinar la velocidad.
En resumen, la aplicación de sensores inductivos radiales en la obtención de la posición de las irregularidades detectadas en el cable a lo largo de toda su longitud y la versatilidad en la adecuación del equipo al diámetro del cable permiten la adaptabilidad de este equipo de forma permanente y continua en cualquier tipo de instalación. Este sistema también aporta la ventaja de no necesitar ningún tipo de mantenimiento, aspecto que sí requeriría si se optara por sistemas de posicionamiento mediante equipos móviles (encoders, tacómetros, etc.).
Para llevar a cabo la lectura y análisis de las distintas señales eléctricas,
Figura 6, proporcionadas por los correspondientes elementos sensores situados en el interior del equipo magneto-inductivo (1), este se encuentra conectado a un dispositivo de adquisición de datos (2), desde donde se traslada la señal hasta un ordenador (3).
La información recogida en el ordenador, es tratada mediante un software específico, que permite al operario o responsable de la instalación conocer el estado del cable en todo momento. Asimismo el equipo, a través de este software, proporciona señales de aviso en el momento de la detección de un defecto puntual o local a Io largo del cable indicando su posición.
Toda esta información facilitada al operario o responsable, aumenta de forma considerable el grado de seguridad de la instalación en cuanto a posibles accidentes causados por rotura de los cables de acero.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Se cuenta además con la importante ventaja de no ser necesaria mía formación específica para tal operario, ya que este no debe de ocuparse de interpretar la señal obtenida por el sistema, sino que únicamente ha de observar los resultados mostrados en el monitor y actuar adecuadamente en los casos en los que se diera alguna alerta, siguiendo los criterios de seguridad que se dispongan en la instalación. Es decir, es el propio software el que realiza la interpretación de la señal.
Al emplearse un software para el tratamiento y la interpretación de la señal, se permite la posibilidad de ajustar el mismo a medida del usuario. Algunas de estas configuraciones se basan en el análisis del histórico de registros llevados a cabo en el cable de acero a inspección, con lo que se puede conocer su evolución, y con ello prever posibles roturas u otros problemas en el cable, tales y como pueden se la detección de fenómenos de fatiga o la detección de zonas sospechosas por una evolución negativa en cuanto al aumento de hilos rotos con el tiempo. Con todo esto, se realizará una programación de criterios de rechazo en función de la normativa vigente.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)

Claims

REIVINDICACIONES
L- Equipo para el control permanente y continuo de cables de acero consistente en un cabezal magneto-inductivo, caracterizado por su diseño modular que permite cambios en el número de imanes empleados y en el tipo de sensores inductivos utilizados (radiales, axiales o de medida indirecta, etc.).
2.- Equipo para el control permanente y continuo de cables de acero, según la reivindicación 1, caracterizado por la posibilidad de adaptarse a distintos diámetros de cable, empleando para los de diámetros reducidos, concentradores de flujo, con lo que se permite el ajuste de la intensidad del flujo, saturando adecuadamente en todos los casos la sección metálica del cable para la obtención de una señal óptima.
3.- Equipo para el control permanente y continuo de cables de acero, según la reivindicación 1, caracterizado por la aplicación de sensores inductivos para la obtención de la velocidad de registro y de la posición de las irregularidades detectadas en el cable a Io largo de toda su longitud.
4.- Equipo para el control permanente y continuo de cables de acero, según la reivindicación 3, caracterizado por la no incorporación de elementos móviles, cuya durabilidad resultaría muy limitada debido a las condiciones de trabajo altamente adversas, limitando por lo tanto la vida útil del equipo.
5.- Equipo para el control permanente y continuo de cables de acero caracterizado por el registro continuo del cable y Ia interpretación de la señal obtenida del mismo mediante software, con lo que no se precisa personal especializado para su interpretación.
6.- Equipo para el control permanente y continuo de cables de acero, según la reivindicación 5, caracterizado por la posibilidad de ajuste del software a las necesidades del usuario, obteniéndose históricos de evolución en el estado de deterioro en el cable de acero.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
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