激光強(qiáng)磁鋼絲繩在線探傷系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光強(qiáng)磁鋼絲繩在線探傷系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦開采中人員、設(shè)備進(jìn)出礦井都需要借助絞車升降系統(tǒng)。工作時(shí)鋼絲繩需要承擔(dān)沉重的負(fù)擔(dān)，如果絞車升降系統(tǒng)鋼絲繩一旦出現(xiàn)斷裂事故，必將發(fā)生重大事故。如果能在鋼絲繩出現(xiàn)事故前，提前發(fā)現(xiàn)鋼絲繩出現(xiàn)破損嚴(yán)重的情況，就可在鋼絲繩出現(xiàn)斷繩事故前及時(shí)更換鋼絲繩，就能有效避免嚴(yán)重事故的發(fā)生。
[0003]鋼絲繩強(qiáng)磁感應(yīng)檢測技術(shù)是一項(xiàng)發(fā)展了百余年的技術(shù)，其作用是通過技術(shù)手段，無損檢測出鋼絲繩中存在的缺陷，國內(nèi)外的各類標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中都要求使用該類儀器來檢查鋼絲繩的損傷狀況。但是，鋼絲繩探傷儀的使用仍不理想。
[0004]鋼絲繩強(qiáng)磁感應(yīng)檢測技術(shù)是通過強(qiáng)磁鐵在經(jīng)過的鋼絲繩上感應(yīng)出磁場來，當(dāng)鋼絲繩外部出現(xiàn)鋼絲斷裂、扭曲、磨損、銹蝕等情況時(shí)，感應(yīng)磁場會(huì)發(fā)出變化，通過磁敏感元件可以檢測出磁場的上述變化，進(jìn)而在鋼絲繩運(yùn)轉(zhuǎn)過程中找出鋼絲繩破損處。當(dāng)鋼絲繩鋼絲出現(xiàn)嚴(yán)重磨損時(shí)，鋼絲繩的金屬截面也會(huì)發(fā)生變化，這種金屬截面的變化決定了鋼絲繩飽合磁通量的變化，磁敏元件可以感應(yīng)這種鋼絲繩飽合磁通量變化，但是并不靈敏，不能準(zhǔn)確及時(shí)發(fā)現(xiàn)這種變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提供一種直觀、準(zhǔn)確、便于人工復(fù)檢、有利于推廣應(yīng)用的激光強(qiáng)磁鋼絲繩在線探傷系統(tǒng)及方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本激光強(qiáng)磁鋼絲繩在線探傷系統(tǒng)，包括磁探傷傳感器、控制主機(jī)、存貯裝置和顯示器，磁探傷傳感器包括殼體、強(qiáng)磁鐵、磁敏感元件、A/D轉(zhuǎn)換電路和鋼絲繩測速裝置，殼體上設(shè)有通孔或溝槽，強(qiáng)磁鐵和磁敏感元件設(shè)置在通孔或溝槽內(nèi)壁上，鋼絲繩從通孔或溝槽中通過，磁敏感元件通過A/D轉(zhuǎn)換電路與控制主機(jī)的磁感應(yīng)信號(hào)輸入端相接，鋼絲繩測速裝置的速度信號(hào)輸出端與控制主機(jī)的鋼絲繩速度信號(hào)輸入端相接，其特征在于:其還包括鋼絲繩在線激光測徑裝置，該鋼絲繩在線激光測徑裝置包括一組激光發(fā)射/接收機(jī)構(gòu)，該組激光發(fā)射/接收機(jī)構(gòu)包括N個(gè)激光發(fā)射點(diǎn)和N個(gè)光電感應(yīng)元件，上述激光發(fā)射點(diǎn)與光電感應(yīng)元件一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)激光發(fā)射點(diǎn)發(fā)射激光線照射到對(duì)應(yīng)的光電感應(yīng)元件上，同組各個(gè)激光發(fā)射點(diǎn)發(fā)射的激光線相互平行，其中N為正整數(shù)。
[0007]上述激光強(qiáng)磁鋼絲繩在線探傷系統(tǒng)進(jìn)行鋼絲繩在線探傷的方法，包括下述步驟:
[0008]①.將待測鋼絲繩外圍股繩的設(shè)計(jì)螺距D和鋼絲繩的正常外徑R輸入控制主機(jī)；鋼絲繩的正常外徑R可以是鋼絲繩的設(shè)計(jì)外徑，也可以是鋼絲繩剛開始使用時(shí)測量所得的鋼絲繩外徑。
[0009]②.啟動(dòng)本激光強(qiáng)磁鋼絲繩在線探傷系統(tǒng)，控制主機(jī)通過鋼絲繩在線激光測徑裝置不停檢測鋼絲繩外徑，并記錄所測得的鋼絲繩外徑數(shù)值和測量時(shí)刻，控制主機(jī)通過鋼絲繩測速裝置監(jiān)控鋼絲繩的移動(dòng)，自始至終，鋼絲繩每移動(dòng)距離D所需時(shí)間為一個(gè)測量周期Tx，控制主機(jī)求出每個(gè)測量周期Tx測量的鋼絲繩外徑的平均值Rx，同時(shí)計(jì)算出該測量周期的中點(diǎn)時(shí)刻tx，將各個(gè)測量周期的鋼絲繩外徑平均值Rx及中點(diǎn)時(shí)刻tx—同貯存到存貯裝置中，X為正整數(shù)；(鋼絲繩的移動(dòng)距離等于瞬時(shí)移動(dòng)速度V與時(shí)間t的積分)
[0010]③.檢查完全部鋼絲繩后，控制主機(jī)計(jì)算出鋼絲繩的正常外徑R與各個(gè)對(duì)應(yīng)鋼絲繩外徑平均值Rx之差的絕對(duì)值A(chǔ)R，并按照絕對(duì)值的大小，選出差值最大的測量周期作為異常周期，將各個(gè)異常周期的中間時(shí)刻tx及各個(gè)異常周期對(duì)應(yīng)的鋼絲繩外徑平均值R,及Rx與R之差的絕對(duì)值Λ R，一同貯存到存貯裝置中；
[0011 ] ④.控制主機(jī)掃描磁探傷傳感器檢測出的磁感應(yīng)信號(hào)波形圖，找出異常的波形圖段和波形圖段對(duì)應(yīng)的異常時(shí)刻ty，記錄并予統(tǒng)計(jì)異常時(shí)刻ty，形成異常時(shí)刻&的數(shù)集，y為正整數(shù)；
[0012]⑤.控制主機(jī)將鋼絲繩外徑異常周期的中間時(shí)刻tx數(shù)集和ty的數(shù)集進(jìn)行合并，統(tǒng)一為與異常點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)異常時(shí)刻tz的數(shù)集，計(jì)算出該異常時(shí)刻tz在鋼絲繩上對(duì)應(yīng)的異常點(diǎn)到鋼絲繩起始端的距離Lz，作為異常點(diǎn)的位置參數(shù)，y為正整數(shù)；
[0013]⑥.控制主機(jī)在顯示器屏幕上劃分出鋼絲繩外徑參數(shù)顯示區(qū)、波形圖顯示區(qū)和位置參數(shù)顯示區(qū)，分別用于順序顯示與各個(gè)異常時(shí)刻tz在鋼絲繩上對(duì)應(yīng)的異常點(diǎn)的外徑數(shù)值Rx和Λ R、在磁感應(yīng)信號(hào)波形圖上對(duì)應(yīng)的異常波形圖段及該異常點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置參數(shù)。
[0014]眾所周知，鋼絲繩是由繩芯和纏繞在繩芯外的由多根鋼絲捻成多根股繩組成，繩芯大多采用劍麻芯或尼龍合成繩芯。
[0015]股繩鋼絲磨損導(dǎo)致的鋼絲繩飽合磁通量的變化十分微小，通過磁敏元件感應(yīng)這種變化，不靈敏、不可靠。繩芯多采用非金屬材料制成，繩芯出現(xiàn)磨損變細(xì)、斷裂或部分?jǐn)嗔褧r(shí)，鋼絲繩的飽和磁通量并不會(huì)發(fā)生變化，所以當(dāng)繩芯出現(xiàn)問題時(shí)，現(xiàn)有鋼絲繩強(qiáng)磁感應(yīng)檢測技術(shù)無法提前發(fā)現(xiàn)隱患。
[0016]通過鋼絲繩拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們注意到鋼絲繩斷裂前，都是首先出現(xiàn)局部縮頸現(xiàn)象(即局部橫截面突然變細(xì))的現(xiàn)象。導(dǎo)致鋼絲繩出現(xiàn)局部縮頸最常見、最隱蔽的原因就是繩芯出現(xiàn)變細(xì)、斷裂或部分?jǐn)嗔褑栴}。
[0017]本發(fā)明通過激光發(fā)射/接收機(jī)構(gòu)精確計(jì)算出鋼絲繩的瞬時(shí)直徑，并求出每個(gè)股螺距的鋼絲繩外徑平均值，通過比較該鋼絲繩外徑平均值與鋼絲繩的正常外徑之間差值，找鋼絲繩直徑變化最大的異常點(diǎn)及異常點(diǎn)距鋼絲繩起始點(diǎn)的距離，可以提早發(fā)現(xiàn)鋼絲出現(xiàn)的局部縮頸現(xiàn)象，提前發(fā)現(xiàn)鋼絲繩出現(xiàn)的事故隱患。如此設(shè)計(jì)，大大提高了現(xiàn)有鋼絲在線檢測對(duì)局部頸縮突變檢測的準(zhǔn)確性。
[0018]作為優(yōu)化，所述鋼絲繩在線激光測徑裝置包括M組激光發(fā)射/接收機(jī)構(gòu)，各組激光發(fā)射/接收機(jī)構(gòu)的發(fā)射的激光線圍繞鋼絲繩軸線均勻分布，同一組激光發(fā)射/接收機(jī)構(gòu)的各個(gè)激光發(fā)射點(diǎn)發(fā)射的激光線相互平行，其中M為正整數(shù)，且2 < M < 6。
[0019]上述激光強(qiáng)磁鋼絲繩在線探傷系統(tǒng)進(jìn)行鋼絲繩在線探傷的方法，包括下述步驟:
[0020]①.將待測鋼絲繩外圍股繩的設(shè)計(jì)螺距D和鋼絲繩的正常外徑R輸入控制主機(jī)；
[0021]②.啟動(dòng)本激光強(qiáng)磁鋼絲繩在線探傷系統(tǒng)，控制主機(jī)通過鋼絲繩在線激光測徑裝置不停檢測鋼絲繩外徑，并記錄所測得的鋼絲繩外徑數(shù)值和測量時(shí)刻，控制主機(jī)通過鋼絲繩測速裝置監(jiān)控鋼絲繩的移動(dòng)，自始至終，鋼絲繩每移動(dòng)距離D所需時(shí)間為一個(gè)測量周期Tx，控制主機(jī)求出每個(gè)測量周期Tx測量的鋼絲繩外徑的平均值Rx，同時(shí)計(jì)算出該測量周期的中點(diǎn)時(shí)刻tx，將各個(gè)測量周期的鋼絲繩外徑平均值Rx及中點(diǎn)時(shí)刻tx—同貯存到存貯裝置中，X為正整數(shù)；
[0022]③.檢查完全部鋼絲繩后，控制主機(jī)計(jì)算出鋼絲繩的正常外徑R與各個(gè)對(duì)應(yīng)鋼絲繩外徑平均值Rx與各個(gè)鋼絲繩外徑平均值R ,之差值絕對(duì)值，并按照絕對(duì)值的大小，選出差值最大的測量周期作為異常周期，將各個(gè)異常周期的中間時(shí)刻^及各個(gè)異常周期對(duì)應(yīng)的鋼絲繩外徑平均值&及Rx與R之差的絕對(duì)值Λ R，一同貯存到存貯裝置中；
[0023]④.控制主機(jī)掃描磁探傷傳感器檢測出的磁感應(yīng)信號(hào)波形圖，找出異常的波形圖段和波形圖段對(duì)應(yīng)的異常時(shí)刻ty，記錄并予統(tǒng)計(jì)異常時(shí)刻ty，形成異常時(shí)刻&的數(shù)集，y為正整數(shù)；
[0024]⑤.控制主機(jī)將鋼絲繩外徑異常周期的中間時(shí)刻tx數(shù)集和ty的數(shù)集進(jìn)行合并，統(tǒng)一為與異常點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)異常時(shí)刻tz的