钢带式钢丝绳断丝无损检测技术的研究进展

运向前

摘 要：我国每年用于钢丝绳更换的费用非常可观，同时钢丝绳浪费的现象也十分严重，大量统计和研究结果表明，加强钢丝绳状态检测，每年可以节约大量钢丝绳，因此采用先进的钢丝绳断丝检测技术很有必要。基于此，本文从不同角度针对钢带式钢丝绳断丝检测技术的研究进展进行了分析，供大家参考。

关键词：钢带式钢丝绳断丝检测；检测技术；进展

钢丝绳是提升、运输设备的一种重要构件，在使用钢丝绳的过程中，由于受到锈蚀、磨损等原因可能会出现断丝问题，损伤严重甚至会对人员的生命安全造成不利影响。钢丝绳运行过程中断丝是影响其运行情况的主要因素，因此其检测工作显得尤为重要，有关钢丝绳断丝检测的研究近年来得到了快速发展。现阶段钢带式钢丝绳断丝检测方法有X射线检测、γ射线检测、漏磁检测以及超声波检测，其中漏磁检测是国内外普遍使用的一种检测方法。

1鋼丝绳断丝检测原理

由于扁平结构，钢带容易在水平方向上发生偏离， 导致电梯走行震动、发生内部断丝现象 钢带需要经常性的定期清洗保养，带面不能存在垃圾 特殊开发的专用环保油脂具有优秀的防锈、润滑能 或异物，如果不及时清理，会导致电梯走行震动和噪 力，安全、稳定，适合各种气候和复杂的环境 音，并快速缩短钢带寿命 钢带宣称设计寿命为20年，但根据日本等地的使用经 在电梯和其它各类工业产品上应用百余年，经过全球 验，在实际使用5年后就很容易发生表面橡胶老化、有部分钢丝断丝的情况 ，肉眼无法观察到钢带内部的断丝情况，因此依靠 ，以漏磁检测法为例，其传感器主要由励磁器和探头两部分构成，其中励磁器主要任务是对钢丝绳进行磁化，探头的主要任务是检测断丝漏磁场，励磁器的励磁源可以利用永磁材料制作，利用感应线圈和霍尔元件对断丝漏磁场进行检测，其中性能最佳的是以霍尔片为磁敏元件的检测器。

钢丝绳断丝产生的楼磁场共有两个分量，分别是轴向分量Bn和径向分量Br，利用两个分量均可以得到钢丝绳断丝的具体情况，其中工程中多数情况下会利用轴向分量进行漏磁检测，利用霍尔元件作为主要检测元件，在磁回路中强永久磁铁使得钢丝绳变得磁饱和化，一旦钢丝绳出现了断丝情况，由于受到磁介质变化的影响断口位置会产生漏磁场，这样就可以利用霍尔元件对漏磁场进行精确检测（检测原理如图1）。

利用电流I通过霍尔片两端，当钢丝绳磁化以后，断丝位置就会产生漏磁场B，霍尔片上的磁场作用会产生霍尔电势：

Vh=RhIBt=RhIBsinθ

式中，Rh为比例常数，I是控制电流，B为穿过霍尔片的磁场，θ是霍尔片和磁力线的夹角。轴向与径向两个分量均与钢丝绳轴线保持大致平行，在霍尔片和和钢丝绳轴线平行时，Bh不产生电势，径向分量Br产生电势，钢丝绳位置的漏磁场与径向分量Br和钢丝绳断口于绳上的位置、断口宽度直接相关，径向分量Br还和霍尔片与断口之间的径向距离直接相关，Br直接决定了霍尔电势的大小，所以，利用霍尔电势可以对断口位置的漏磁场进行检测，同时按照漏磁场对钢丝绳断丝的具体情况做出判断。

2钢带式钢丝绳断丝检测技术研究现状

2.1钢丝绳无损检测的研究历史

有关钢丝绳检测装置的研究工作始于本世纪初，1907年钢丝绳作为变压器芯最开始加入到无损检测的行列中，后来经过工作人员的不断摸索，这项技术也越来越成熟。钢丝绳无损检测技术研究进展基本上可以分成以下3个阶段。

2.1.1第一阶段，早期探索阶段

这一阶段钢丝绳检测设备都是在1907年出现的第一个钢丝绳无损检测装置为基础形成和发展的，交流电磁感应原理为其基本工作原理，然而从整体上来看，当时这些设备并不是很成熟，具体操作起来也非常复杂，可靠性比较差，因此并未得到全面推广。

2.1.2第二阶段，检测原理更新阶段

这一阶段主要是更新钢丝绳无损检测原理，该时期检测原理主要有红外线检测法、超声波检测法、透视检测法、放射性检测法、磁场测定法、电磁感应发及声发射检测法等。在多种因素的影响下，绝大部分采用电磁检测法使无损检测真正从实验室中走出来，形成产品以后投放到市场的检测装置之中。

2.1.3第三阶段，由定性检测向定量检测过渡的阶段

80年代初期钢丝绳定性无损检测技术基本上走向成熟，利用钢丝绳检测设备可以对钢丝绳上是否有缺陷存在检测准确判断，同时明确钢丝绳上缺陷处于的位置。后来随着钢丝绳使用要求不断提高，原有的检测装置不能满足其使用要求，这样就有了后来的定量检测，准确的判断出其破损程度。

2.2国外无损检测现状

当前英国、美国、日本、加拿大、意大利、法国等均在从事钢丝绳无损检测这项工作，其中性能较好的检测仪器以英国的LMA-LF系列无损检测仪和加拿大的Magnograph式无损检测仪为代表，其中Magnograph探伤仪可以对钢丝绳断丝的具体位置进行准确判断，但是还需要利用肉眼对断丝的具体根数进行检查，可以看出这种探测方式处于定性检测的范畴。LMA-LF系列则在Magnograph的基础上进行了相应改进，但是仍属于定性范畴。

2.3国内无损检测技术发展

我国从事钢丝绳无损检测的单位主要有华中理工大学、哈尔滨工业大学、煤炭部煤科院抚顺研究所等。我国对钢丝绳断丝检测技术的研究比较晚，上世纪60年代末，第一台钢丝绳探伤仪在抚顺研究所成功研制，在70年代正式开始批量生产，这种探伤仪被定型为TGS型探伤仪，其检测原理主要利用电磁检测法，后来再1987年抚顺研究所和华中理工大学合作，共同研制出了钢丝绳定量检测系统，该检测系统主要原理为磁场测定法，钢丝绳断丝定量检测自此得以实现，当前该检测系统尚处于不断完善之中，基本上可以将断丝定量准判率控制在71%以上。

3钢丝绳断丝检测实验研究

图2为钢丝绳断丝检测装置，磁敏元件为霍尔片，在钢丝绳周围均匀分布霍尔片，用来对钢丝绳不同位置上的断丝进行检测。由各个霍尔片上产生的霍尔电势分别检查各自所管辖区的断丝。同一位置上的集中断丝可以按照不同断丝形成的楼磁场所产生的霍尔电势进行准确判断，而同一横截面不同绳股上的断丝，是从接近该位置的霍尔片输出的，霍尔电势信号模数转换完成后，利用计算机进行处理，使其对断丝的分辨能力得到提高，将断丝数相加、存储、打印，就可以从检测数据中判断出断丝在位置上的分布情况，进而对钢丝绳上具体位置的最大断丝数是否已经超过了安全指标进行判断，确定该钢丝绳是否还可以正常使用。

如图3，小波位于频域、时域其局部化性质都比较好，从被干扰信号中可以提取出很多有用信息，从图中可以看出，突变信号起一点在同一位置的所有不同尺度上都会产生最大值点，所以利用小波变换以后不同尺度上最大值点数值、位置都能对信号奇异性进行确定，尤其是信号中噪声非常强的时候，利用小波变化可以对信号进行分解，一旦噪声与有用信号在不同频带之间分布，那么如果与噪声信号相对应的小波系数位置是零，就可以利用重构的方式达到将噪声消除的目的。

4结语

综上所述，随着社会生产力的快速发展，钢丝绳的用途也越来越广泛，近年来被应用于国民经济建设的很多领域之中，成为很多基础设施和机械设备的重要构件，钢带式钢丝绳是近几年开始投入研究的，随着钢丝绳检测手段的增加，对其生产、使用及维护发挥了至关重要的作用。然而很多使用单位对具体的检测知识并不十分了解，因此本文对相关内容进行了分析和论述，以期引领大家加深对钢带式钢丝绳断丝检测的认知。

参考文献

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