钢丝绳探伤系统方案

技术方案钢丝在线无损探伤系统方案设计单位：太原市鑫怡达机电设备有限公司第一章 KJ920钢丝绳在线无损探伤系统原理概述钢丝绳作为重要提升、起重、运输设备中的高度危险构件，被视为诸多工业领域的“生命线”。

长期以来，由于缺少科学可靠的检测设备，钢丝绳的安全一直是重大设备管理过程中的“盲点”。

太原鑫怡达机电设备有限公司以经典的电磁理论为基础，研制出了三维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，鑫怡达机电利用这种三维微型磁通门传感元件制成了检测准确率更高，稳定性更强的钢丝绳探伤用传感器，该技术对重大设备在线钢丝绳的断丝、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，是目前世界上最先进的钢丝绳无损探伤技术。

鑫怡达机电利用这些技术开发出了一系列钢丝绳检测产品，KJ920钢丝绳在线无损探伤系统是其中最重要的一种，它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。

为重大设备钢丝绳用户成功地解决了“隐患、浪费、低效”同在的三大管理矛盾，实现了“安全、节约、高效”的三重管理目标。

我公司的钢丝绳无损探伤系统是根据电磁感应原理研制而成的，它符合法拉第电磁感应定律。

我公司的钢丝绳无损探伤系统有一个非常重要的组成部分，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。

钢丝绳它是一种铁磁性构件，容易受到杂磁信号和外界磁场的干扰，平时我们见到的钢丝绳，它上的磁场是杂乱无序的。

首先我们让钢丝绳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，它是一种是矢量，它有大小、它有方向，漏磁场还有形状。

另一种传感器——钢丝绳探伤用传感器，它的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另一个重要的部分——那就是信息分站。

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另一个组成部分——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用曲线显示出来——这就是损伤曲线，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，比如：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。

我公司的钢丝绳在线自动探伤系统，专业为矿井提升钢丝绳在线探伤而设计，可适于不同提升形式灵活调整安装，属全能型探伤工程自动化装置，为提升钢丝绳的安全可靠运行，提供全新的科技手段。

首创的三维微型磁通门传感器技术与矿井提升系统有机融合，实现与生产提升工作同步运行、全天候无人值守的全自动监管模式，利于全面及时了解运行中钢丝绳的使用状况，保障安全生产。

第二章鑫怡达钢丝绳检测技术与传统钢丝绳检测技术实际应用中的区别传统的强磁探伤主要运用霍尔元件、感应线圈或其两者的组件作为传感器，用强磁场对钢丝绳进行强磁激励，使钢丝绳达到磁饱和状态，再对钢丝绳的漏磁信号进行检测。

传统的强磁探伤主要特点在于：传感器灵敏度低，要求贴近钢丝绳表面，探伤通过能力弱；强磁磁化强度高，对被测物体的磁场束缚力较大，因此几乎不可能用于在线监测。

我公司钢丝绳检测技术和弱磁技术一样采用了“空间磁场矢量合成”理论构建了识别钢丝绳缺陷信号的数学模型,并对原有弱磁检测技术进行提升和改进，在原有弱磁高灵敏传元件的基础上加上了反馈补偿技术，应用了局部自平衡同步励磁技术，制成了检测准确率更高，稳定性更强的“三维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，鑫怡达机电利用这种三维微型磁通门传感元件制成了检测准确率更高，稳定性更强的钢丝绳探伤用传感器，利用此种传感器对钢丝绳损伤进行检测。

它与传统钢丝绳检测技术的在应用中的主要区别：1、在检测速度上的区别：由于我公司的“微型磁通门传感器”灵敏度极高，可以快速扑捉到很小的磁信号变化，能在钢丝绳高速运行情况下有效提取内外部损伤信号，理论上可以实现检测速度0-30m/s，实际应用实践中可达18m/s以下，可以满足一般提升机的提升速度，能够实现在线监控；而传统钢丝绳检测技术传感器灵敏度低，检测速度只能在0.3m/s-1m/s时才能扑捉到表层损伤信号，不能满足一般提升机的提升速度，不能够实现在线监控；2、在传感器与钢丝绳表面间隙上的区别：由于“微型磁通门传感器”灵敏度高，因此在探伤时传感器与被测物体表面之间的间隙允许较大，可达30mm以上，所以可以实现高速度、非接触式、宽距离检测，可以全天候24小时适应钢丝绳正常生产运行状态，真正实现钢丝绳无损探伤的“在线--实时”工作要求；不会刮坏传感器，不会造成提升绞车损伤以及发生安全事故。

(见6-3图)而霍尔元件、感应线圈传感器检测时必须贴近钢丝绳表面，并且钢丝绳在较低速度运行时才能获得有效损伤信号，为了能提取到有效信号，大多数厂家都在传感器内部增加了铜套、铝套或塑料套，是接触式检测，如果在钢丝绳有抖动、摆动的情况下，与铜套或铝套之间的磨损严重，不能实现在钢丝绳的高速运行的情况下对钢丝绳进行在线24小时自动探伤。

大多数厂家采用的方法是：让矿方在钢丝绳正常工作时，把检测装置下线，在需要检测时，把检测装置上线，并且按照他们要求的检测速度进行检测。

所以不是真正意义上的实时在线检测。

(见6-1图, 6-2图)3、在检测结果上的区别：我公司的钢丝绳在线无损探伤系统可在线定性检测钢丝绳内外部断丝、磨损、锈蚀、疲劳、变形、松股等各种损伤，并定量给出每个损伤的量值大小和具体位置。

而用霍尔元件、感应线圈传感器生产的强磁钢丝绳在线检测，只能对钢丝绳表面断丝、磨损进行定性检测，尚无法实现对钢丝绳内部及外部损伤的定量检测，不能检测钢丝绳的疲劳损伤。

强磁老技术图片强磁老技术图片 我公司新技术图片6-3图:鑫怡达机电设备有限公司钢丝绳在线无损探伤系统中用到的“微型磁通门传感器”6-2图:用霍尔元件或感应线圈的传统强磁钢丝绳检测传感器所用的塑料套6-1图:用霍尔元件或感应线圈的传统强磁钢丝绳检测传感器所用的铜套4、抗干扰性上的区别：我公司生产的钢丝绳探伤系统，使用了钢丝绳磁场规划传感器，消除了钢丝绳上的杂磁信号，并且每个钢丝绳探伤传感器使用了六路传感元件从不同方向对钢丝绳同一位置进行探伤，消除了干扰和误差，系统抗干扰性强。

探伤曲线中有损伤地方和无损伤地方区别明显，看了一目了然，给使用者带来了方便。

我公司新技术探伤曲线图片检测界面而传统技术没有用磁场规划传感器，并且传感元件抗干扰性差，容易产生温度漂移，探伤曲线中杂波信号明显，曲线杂论无章，一般的人区分不出有损伤地方和无损伤地方，需专业人士分析，给使用者带来了麻烦。

传统强磁旧技术探伤曲线图片5、加磁方式对环境影响的区别：我公司的“微型磁通门传感器”属于高灵敏传感器，传感器在可以提取很弱的磁场信号，所以只需要用磁感应强度很低的加磁体对钢丝绳进行加磁，用的加磁体磁感应强度只有0.48T，对矿方周围有关电磁设备不会产生影响。

而用霍尔元件、感应线圈传感器生产的强磁钢丝绳检测设备，检测时需要用强磁场把钢丝绳激励到磁饱和状态才能检测，使用的加磁体磁感应强度达1.5T以上，特别是有的用电磁线圈对钢丝绳进行强磁激励，所以会对对矿方周围有关电磁设备产生不良影响。

第三系统主要配置及各部分功能一、GTSC40本安型传感器组●传感器壳体均为一体化设计，无活动部件，结实耐用。

●传感器内径可达120mm，内壁距钢丝绳可达30mm以上，实现宽距非接触式检测，确保检测体运行安全可靠。

●多组三轴向微型磁通门传感元件沿钢丝绳探伤用传感器周向均匀布置，保证了信号提取的完整性和检测结果的准确性。

●“三轴向微型磁通门传感器”具有宽损伤信号检测范围、高灵敏、高稳定、高准确性。

●传感器内部整体用环氧树脂浇封，防尘、防水、防震、防油污，日常免维护。

●本安防爆型，适合于井下使用。

二、KJ920-F本安兼隔爆性信息分站●电路板采用8层高集成化设计，3组16路同步数据采集通道，2组16路同步数据输出通道，数据传输和转换速度快，稳定性能好。

●光纤传输，双向交互，模块化设计，便于数据传输和系统升级。

●16位AD/DA数模转换芯片，数据采集和转换更精确。

●光纤传输接口， 100FDX光纤全双工连接，传输距离可达100km。

●本安防爆型，适合于井下使用。

三、GSG10高精度速度传感器●钢质骨架，密封、防水、防尘、防振设计，结实耐用，信号稳定。

●摩擦轮采用防松动自压紧悬挂式设计，采用进口尼龙采料，防滑耐磨，确保旋转运行稳定可靠。

●内部采用高精度光电编码器，高稳定性，高行程精度可达0.5mm。

四、主控站：●主控站放置值班室：主控站加KTG220光端机，利用光纤把信息分站数据传至主控站，以便远程进行观测和查看数据、打印报告；●配置专业的分级声光报警控制器，探伤过程中能准确可靠的实现声光报警。

●配置高性能工业控制计算机，双核CPU，4G内存，500G硬盘，XP/Window7操作系统，运行更稳定，操作更便捷。

●配置高速数据采集卡及信号I/O控制器，内嵌式数据采集和I/O控制软件，方便与提升机起停信号的连接，保证了与钢丝绳在线无损探伤管理软件的稳定通讯。

●配置高性能激光打印机，方便探伤报告的打印。

●配置大屏幕液晶显示器，方便用户观察检测过程和检测结果。

●预留网络接口可联接公司局域网，实现远程查看数据。

五、鑫怡达钢丝绳在线无损探伤系统专用版管理软件V3.5●软件界面简洁，条理清晰，人机界面友好，操作方便，可实现智能化无人值守运行模式，24小时对钢丝绳进行在线自动探伤。

●软件参数设定简单、操作方便，可远程进行参数设定，可实现自动标定，无需人工干预。

●软件实时收集、分析、处理钢丝绳全部检测数据信息，并以曲线形式实时显示。

●系统能按检测时间自动保存检测数据，生成数据库、检测报表、波形图、检测报告。