钢丝绳探伤仪检测钢丝绳安全隐患之断丝

钢丝绳在线自动检测系统电磁理论为基础，研制出了微型磁通门传感元件，该磁通门传感元件采用了MEMS技术,其具有体积小、重量轻、功耗低、测量精度高、测量范围宽等优点，利用这种三维微型磁通门传感元件制成了检测准确率高，稳定性强的钢丝绳探伤用传感器，该技术对在线钢丝绳的断丝、磨损、锈蚀、疲劳等各种局部缺陷（LF）有极高的检出率，对在线钢丝绳的径缩、有效金属截面积的损失（LMA）等缺陷，有准确的分辨力。KJ920钢丝绳在线无损探伤系统是其中的一种，其利用大容量数据采集装置及计算机通讯和数据处理技术，通过专业化设计的监测软件对钢丝绳实施全方位在线自动检测。[2][3]

钢丝绳无损探伤系统是根据电磁感应原理研制而成的，符合法拉第电磁感应定律。钢丝绳无损探伤系统有一个重要的组成部分，那就是传感器组，每一个传感器组都有两种传感器组成，一种是钢丝绳磁场规划传感器，一种是钢丝绳探伤用传感器。钢丝绳磁场规划传感器主要作用是消除钢丝绳上的杂磁信号，使钢丝绳上的磁场均匀有序。钢丝绳是一种铁磁性构件，容易受到杂磁信号和外界磁场的干扰，常用的钢丝绳的磁场是杂乱无序的。钢丝绳探伤时，钢丝绳先通过钢丝绳磁场规划传感器，消除钢丝绳上的杂磁信号，使钢丝绳上的磁场变的方向一致，均匀而有序，但是，当钢丝绳上有，比如：断丝、磨损、锈蚀、疲劳等损伤的时候，钢丝绳内部的磁场就会发生聚变，在钢丝绳表面就会产生漏磁场。磁场是一种是矢量，有大小、有方向，漏磁场还有形状。另一种传感器——钢丝绳探伤用传感器，作用就是用来检测这种漏磁场的。钢丝绳探伤用传感器根据漏磁场的大小，方向及形状的不同，把漏磁场转化为相应不同的的电信号，再把这些电信号传给钢丝绳无损探伤系统中的信息分站。信息分站把钢丝绳探伤用传感器传来的电信号通过转换、计算和数据模型对比，转化成能代表钢丝绳损伤量值大小和类型的数字信号，再把这些代表钢丝绳损伤量值大小和类型的数字信号传到钢丝绳探伤系统的主控站。主控站上装有钢丝绳无损探伤管理软件，钢丝绳无损探伤管理软件把这些代表钢丝绳损伤量值大小和类型的数字信号以损伤曲线的形式显示出来，丝绳无损探伤管理软件对这些代表钢丝绳损伤量值大小和类型的数字信号进行分析生成各种报表，如：损伤列表、损伤统计表、损伤趋势分析表等，同时丝绳无损探伤管理软件还根据相关国家标准，判断钢丝绳损、伤程度，对钢丝绳损伤进行分类和分级，并进行分级报警和生成检测报告。[4]

钢丝绳无损检测仪的“大脑”

谈到磁检测法，就必然要先了解为何磁检测方法可以成功应用在实践中，磁检测法的理论依据是：利用钢丝绳是磁导体这一特性，当励磁装置将钢丝绳磁化到饱和状态后，无论是其表面或内部存在损伤，都将引起磁路系统中磁场分布的变化。利用有效手段检测由此而引起的磁场分布的变化情况，即可反映出钢丝绳损伤信息的检测信号。

一、  钢丝绳损伤的分类是什么?

首先我们先了解下钢丝绳的损伤分类，原因在于电磁检测仪的是按照可以检测到的缺陷类型来分类的。

1）局部损伤（LF local flaw）:钢丝绳中的不连续，诸如内外部断丝、钢丝的蚀坑、较深的钢丝磨损或钢丝绳局部形状异常等。

2）金属横截面积的损失（LMA loss of metallic cross-sectional area）:使钢丝绳横截面上金属截面积总和减小的损伤，主要包括磨损、锈蚀、钢丝绳绳径缩细等，相对于LF缺陷，这类缺陷沿钢丝绳轴向方向上的变化一般较缓慢。它是钢丝绳特定区域中材料（质量）缺损的相对度量，通过比较检测点与钢丝绳上象征最大金属横截面积的基准点来测定的。

二、钢丝绳无损检测仪的分类有哪些？

1、交流电磁类

其工作原理类同于变压器原理，初级和次级线圈环绕在钢丝绳上，钢丝绳犹如变压器的铁芯（图1）。初级（激励）线圈的电源为10~30Hz的低频交流电，次级（检测）线圈测定钢丝绳的磁特性。钢丝绳磁特性的任何关键变化都会引起次级线圈的电压变化（幅度和相位）反映出来。

要点:电磁类仪器通常是在较低磁场强度的条件下工作，因此在开始检测前，有必要将钢丝绳彻底退磁。

检测缺陷类型：金属截面积变化LMA缺陷

图1 电磁类仪器传感器示意图

2、直流和永磁（磁通）类仪器

直流和永磁类提供恒定磁通，通过传感器头（磁回路）磁化一段钢丝绳（见图2 ），钢丝绳中的轴向总磁通，能通过感应线圈来测定。

图2 感应线圈测量金属横截面积损失的永磁类设备传感器头示意图

3、漏磁类仪器

直流或永磁类仪器提供恒定磁通，通过传感器头（磁回路）来磁化一段钢丝绳，钢丝绳中的不连续（如断丝）所引起的漏磁，用不同传感器如霍尔元件传感器来检测。

此类仪器用于测定LF缺陷。

图3 断丝导致漏磁的示意图

4、 剩磁类仪器

直流或永磁类磁化装置对钢丝绳磁化后，在确保外加磁场已移除或无外加磁场影响的情况下，利用磁性钢丝绳的剩磁特性，采用能有效测定剩余磁场变化的适当检测装置，来测定钢丝绳内剩磁场的变化。

此类仪器能用于测定金属横截面积的变化和局部损伤的存在。

该方法是新开发的一种钢丝绳检测技术，有待进一步的跟踪研究和应用验证。

图4 剩磁类仪器测量金属横截面积损伤的示意图

一台设备可同时具有磁通和漏磁两种检测原理。

三、两种不同的传感器：感应线圈和霍尔元件

1、感应线圈

谈到感应线圈，大家都不会陌生变压器，当线圈与钢丝绳间产生相对运动时，线圈切割漏磁场产生感应电动势Uc。

图5 感应电动势公式

式中：n-线圈匝数；

Φ-通过线圈的磁通量；

V-钢丝绳相对于感应线圈的运动速度；

dΦ /ds-钢丝绳内部磁通量相对于钢丝绳位移的变化率；

当线圈匝数n与运动速度一定时，感应电动势Uc能反映出钢丝绳中磁通量沿钢丝绳轴向的变化，即钢丝绳有效金属截面积沿轴向的变化。

随着钢丝绳相对于感应线圈和励磁器相对的运动，钢丝绳将被励磁器逐渐磁化至饱和状态，若存在损伤，其内部磁通量（与钢丝绳的有效金属截面积成正比）必然减少，于是就会使得感应线圈产生电压输出。对输出电压进行测量就可以检测出金属截面积的变化。

感应线圈的最大缺点是传感器的输出和检测速度有关，检测速度的不均匀时传感器输出信号产生畸变，极低速时无输出。同时，速度不均匀会造成检测信号在时间轴上的压缩和拉伸，不利于后续信号的处理。

图6 全磁通检测法原理

2、霍尔元件传感器

霍尔元件的原理：在垂直于磁场的导体里通过一定电流，则在垂直于电流和磁场方向上有一个磁场，并在两端有电动势输出成为霍尔效应。

霍尔元件的霍尔电压为：

式中  Kc-霍尔元件的灵敏度系数

Ic-输入的控制电流

B-磁场的磁感应强度

φ-磁感应强度B的方向与元件法向矢量之间的夹角

对于确定的霍尔元件，Kc为常数。在元件安装位置确定，φ值则不变，则式中的VH与B成正比，这就是霍尔元件重要的定向响应特性。应用这一原理，只要检测出霍尔元件两端的输出电压VH便可获得断丝损伤信号。

霍尔元件的最大优点是输出信号不受速度的影响，且体积小，对小间隙空间的磁场测量有很大的优越性。

一个测试包，一组工具，和其它必需的东西，用来证明一个特定的Sun的技术的实现是否和应用程序规范兼容或者是否和Sun和Sun设计的参考实现兼容。

洛阳逖悉开（TCK）钢丝绳检测技术有限公司（以下简称TCK）是从事铁磁性物质无损检测技术及其产品研究、制造、推广、服务的高科技专业公司。公司拥有目前世界上最先进的弱磁检测核心技术和“窦氏元件”传感器核心技术，并拥有这一自主创新高科技成果的全部知识产权。

TCK弱磁检测技术和“窦氏元件”传感器技术，是TCK的科学家成功发现空间磁场矢量态势的变化和运动规律、在铁磁性物质检测领域建树的重大创新成果。这项领先世界的弱磁探伤技术集中表现为三大创新，即：1、创立"空间磁场矢量合成"新理论； 2、发现"弱磁检测"新方法； 3、发明"窦氏元件"传感器新技术。

基于三大创新成果，TCK检测产品一举攻克了困扰世界无损探伤界的两大百年难题：即1、对钢丝绳各种损伤的量化检测；2、准确评估被测钢丝绳的剩余承载能力和使用寿命。TCK将这一领先技术率先应用于钢丝绳检测领域，推出了TCK钢丝绳系列检测产品。

TCK的弱磁传感器检测技术领先欧、美等发达国家的强磁检测技术25-30年，其弱磁传感器灵敏度高于传统磁敏元件“霍尔元件”灵敏度7-25万倍，必将引发铁磁性物质检测领域内的一场巨大变革。

TCK钢丝绳无损探伤仪以国际公认的钢丝绳安全承载能力的校核原则为检测依据，能够通过对在线钢丝绳内外部断丝、磨损、锈蚀、疲劳等各种损伤导致的实际承载金属有效截面积损失率的定量检测，正确评估被测钢丝绳的剩余承载能力和使用寿命，为重要的钢丝绳用户提供符合相关标准和规范要求的钢丝绳安全使用与合理更新的科学依据，是有效预防钢丝绳断绳事故、合理降低钢丝绳用绳成本和科学提高钢丝绳运行效率的高科技保障。

尤如天文学中“日心说”替代了“地心说”，钢丝绳检测领域内，TCK“空间磁场矢量合成新原理”替代了传统的“漏磁场原理”；TCK独创的“弱磁检测方法”替代了传统的“强磁检测方法”；TCK的“窦氏元件传感器技术”替代了传统的“霍尔元件和感应线圈传感器技术”；TCK的创新成果，首次完成了对钢丝绳从“定性检测”到“定量检测”的本质性跨跃，产品性能第一次真正满足了各种工况的现场使用要求，因此也在全球范围内第一次具备了大规模进入市场的基本条件。

源于TCK弱磁传感器的优越性能，TCK钢丝绳检测仪器重量仅为国内外同类产品的1/6—1/25,是目前世界上灵敏度最高、检测精度最高、稳定性最好、重量最轻、操作最便捷的唯一能对在线钢丝绳各种损伤进行定量检测并评估被测钢丝绳剩余承载能力和使用寿命的检测设备。

目前，TCK钢丝绳检测产品已经开始被矿山、港口、索道、石油、电力、起重机械、航空航天、军事工业等重要钢丝绳应用领域的客户接受。

除了钢丝绳检测领域，TCK弱磁传感器检测技术还将扩展至钢管、钢轨、钢梁、钢结构等所有的铁磁性物质无损检测领域。TCK的目标是：用3-5年时间，成为钢丝绳检测领域乃至铁磁性物质检测领域内的世界第一。

传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

选一段未经使用和磨损拉长的链条，使链条成自然垂直状态，测量出磨损过的链条与未经磨损链条节距相加的数据，计算出磨损后链条平均每节链环节距增加的比例。

钢丝绳在使用期间，一定要按规定进行定期检查，并将检查结果认真做好记录（记录表应记录绳型号、换绳时间、检查部位、检查项目、缺陷情况、检查时间和检查人员）。通过对钢丝绳随时监控，为安全、合理使用钢丝绳提供依据。使用过程检查包括外部检查与内部检查两部分。

严格讲，钢丝绳从投入使用之后，其性能就开始降低。所以，在其使用过程中，应对全长各个部位进行检查。由于客观上要对整条钢丝绳进行检查十分困难，但是，对于那些经过实践证明容易损坏的部位必须进行频繁、仔细检查，因为一旦这些部位严重损坏不能被及时发现，将可能产生灾难性的后果。

扩展资料：

绳芯的主要作用是对钢丝绳起到支撑作用，以达到稳定的横断面结构。绳芯包括钢芯和纤维芯，纤维芯包括天然纤维芯和合成纤维芯，天然纤维芯如剑麻、黄麻、棉线等，合成纤维芯包括聚乙烯和聚丙烯长丝等。天然纤维芯可以储存较多的润滑脂，对钢丝绳起到润滑作用，延长钢丝绳使用寿命。

钢丝绳捻制过程中喷涂润滑脂，其主要作用有两个，其一，对钢丝绳进行润滑减缓钢丝表面的磨损，其二，润滑脂可以将钢丝表面与空气中的氧气隔离，对钢丝绳发生氧化锈蚀起到抑制作用。

参考资料来源：百度百科-钢丝绳