鋼絲繩在線實時自動檢測系統(tǒng)
技術特色：
實時監(jiān)控鋼絲繩的安全狀態(tài) 可靠預防鋼絲繩的斷繩事故
科學降低鋼絲繩的用繩成本 有效提高鋼絲繩的運行效率
系統(tǒng)介紹：
鋼絲繩作為重要提升、起重、運輸設備中的高度危險構件，被視為諸多工業(yè)領域的“生命線”。*以來，由于缺少科學可靠的檢測設備，鋼絲繩的安全一直是重大設備管理過程中的“盲點”。
TCK的誕生，*改變了鋼絲繩檢測管理的落后現(xiàn)狀。
該技術對重大設備在線鋼絲繩的斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等各種局部缺陷（LF）有*的檢出率，對在線鋼絲繩的徑縮、有效金屬截面積的損失（LMA）等缺陷，有準確的分辨力。為重大設備鋼絲繩用戶成功地解決了“隱患、浪費、低效”同在的三大管理矛盾，實現(xiàn)了“安全、節(jié)約、高效”的三重管理目標，是目前世界上*的鋼絲繩無損檢測設備。
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弱磁檢測技術是基于“空間磁場矢量合成”，采用寬距、非接觸式弱磁能勢感應裝置（如圖1、圖2），通過提取已施加磁載的鐵磁性材料上弱磁能勢分布差異信息，完成定位、定性和定量識別鋼絲繩內(nèi)外部各種缺陷的創(chuàng)新性電磁無損檢測技術。
弱磁檢測技術遵從標準（ISO3154:1988）規(guī)范的鋼絲繩安全承載能力校核原則，提取的鐵磁性材料物理場變信息，單值等效映射鋼絲繩上鐵磁性材料體積元的綜合退變特征，為系統(tǒng)評估鋼絲繩抗拉/彎/扭綜合承載性能、安全使用壽命和安全負荷系數(shù)，提供了科學技術依據(jù)。 注：磁能勢，即磁場能量梯度；體積元，即鋼絲繩沿軸向的體積微分。體積元內(nèi)載荷材料的綜合退變特征也就是鋼絲繩金屬截面積損失（LMA）和局部缺陷（LF）的綜合反映。 |
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| | TCK傳感器基于“空間磁場矢量合成原理”，釋能元件提供一個給定弱電磁場Bx，與鋼絲繩體積元的弱磁場B關聯(lián)出磁場By,磁衡元件則把變化轉(zhuǎn)化為相應的電量信號。 | 鋼絲繩內(nèi)部各缺陷產(chǎn)生在體積元的磁能勢差異，TCK弱磁傳感器能夠清晰、完整、快速地識別和提取這種物理場變信息。 | |
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根據(jù)量子力學理論，由于相鄰電子自旋磁矩的交換耦合作用，使得鐵磁性介質(zhì)內(nèi)部排列形成一定形狀的“磁疇”，每個磁疇內(nèi)部具有同一個自旋磁矩方向（如圖3）。
如果某一方向的磁疇在統(tǒng)計學分布中具備數(shù)量或者體積上的優(yōu)勢，就會宏觀上顯示出材料磁性。而如果各磁疇的分布雜亂無章，在任一方向上均無優(yōu)勢，則不會有宏觀磁性產(chǎn)生。 |
| | | 給定的外部磁場作用會改變某一方向的磁疇數(shù)量，使鐵磁性材料儲備或釋放一定的磁能。而且這種改變不隨外部磁場的退出而復原，即形成所謂磁載。磁載在一定的對稱空間建立磁能勢場，只要沒有劇烈機械振動或高溫變化等，就會在鐵磁性材料內(nèi)部穩(wěn)定地保持較長時間。 | |
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| 磁能勢由磁載決定，并依托于鋼絲繩體積元內(nèi)參與機械負荷的鐵磁性金屬材料（以下稱”載荷材料”）而分布。由于制造、存儲、運輸、安裝、運行等歷史過程對鋼絲繩留下了未知的磁載（其無序狀如圖4），所以自然狀態(tài)下的磁能勢還不能真實地反映體積元的材質(zhì)特征，即材料究竟是正常還是有缺陷。因此先需要一種方法以建立磁載與載荷材料材質(zhì)特征之間的物理對應。 |
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向鐵磁性構件（鋼絲繩）施加給定磁載（如圖5），使所有載荷材料具有同等適度的低量級磁能積（材料的磁能量密度），并且如果載荷材料沿鋼絲繩軸向等量均勻，連續(xù)分布，則任意體積元的磁能積也是等量均勻的。即：沿鋼絲繩所建的軸向磁場均勻而且連續(xù)，穿過任意體積元的磁通等量，而且磁通密度均勻（如圖6）。
注：磁能積反映單位體積的磁載儲存能量水平，類似于物理學中運動系統(tǒng)的勢能。 |
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| 發(fā)生退變的體積元，或因拉伸塑性徑縮、碾壓/研磨/銹蝕性缺損（LMA），或因疲勞裂隙、裂斷等突變/間斷（LF）， 磁力線在這些退變的體積元中只能沿不規(guī)則的低能耗路徑排布，磁通密度隨之變化，磁能積分布不均勻，使各體積元產(chǎn)生磁能勢差異（如圖8）。而且，這些退變的程度越嚴重，磁能勢差異就越突出。
只要對鋼絲繩正常載荷材料體積元進行“完好定義”—— 標定無缺陷體積元的磁能勢特征量，通過與提取的鋼絲繩全部載荷材料體積元磁能勢特征量的模式對比，即可有效識別載荷材料因退變產(chǎn)生的磁能勢差異，并由這種載荷材料物理場變量映射其機械承載性能相關變化的定量關系（TCK鋼絲繩探傷儀通過*反復的實驗對比，已用數(shù)學建模方式解決），也就實現(xiàn)了無損條件下定位、定性和定量檢測鋼絲繩各種退變特征的技術目標。 | | 圖8 各種缺陷的形態(tài)和對磁力線的影響 | |
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| | | 弱磁檢測方法引入調(diào)制給定弱電磁場，與經(jīng)弱磁規(guī)劃的鋼絲繩弱磁場形成物理場關聯(lián)。使TCK傳感器具有弱磁狀態(tài)無基噪工作、提離效應自抑式寬距感應、高靈敏/高分辨/高速率空域等突出的技術特點。
采用弱磁檢測方法連續(xù)采樣后，再通過TCK的數(shù)學分析模型，對鋼絲繩各體積元磁能勢差異樣本值進行圖表化處理、統(tǒng)計學計算和曲線波型分析，就能把影響鋼絲繩機械承載性能的所有細部缺陷清晰地反映出來，同時給出描述這些退變特征危險程度的等效映射量值，提供準確、客觀并完整的安全評估基礎信息。 |
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| 鋼絲繩探傷儀固定安裝在鋼絲繩需要監(jiān)測的重點部位，在鋼絲繩正常工作過程中，自動完成對鋼絲繩的檢測工作。其基本動作是：
1. 由TCK弱磁加載組件完成對被測鋼絲繩的弱磁規(guī)劃，使被測鋼絲繩處于穩(wěn)定的待測狀態(tài)；
2. 高性能傳感器檢測組件完成對被測鋼絲繩全程狀態(tài)信息的提取，并輸出原始檢測信號。 | | | |
| 接收到原始檢測信息后，完成規(guī)定的數(shù)模和信息制式轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)的初步處理和信息存儲，并通過有線或無線的通訊傳輸方式，將運行中的鋼絲繩損傷信號實時傳輸回主控中心。 | | | |
| 與目標鋼絲繩的聯(lián)動機械相耦合，根據(jù)鋼絲繩的行進位置，形成由脈沖信號表示的位置信息，與鋼絲繩損傷信號同步傳輸?shù)街骺刂行摹?/span> | | |
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| | 依據(jù)多功能數(shù)采轉(zhuǎn)換工作站的處理結(jié)果提供預警信號。依據(jù)相關的標準和規(guī)范，根據(jù)損傷程度的不同，對鋼絲繩的安全狀態(tài)進行判斷。 | |
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| 即終端程序主控中心，可通過程序軟件對收到的檢測信息進行全面綜合分析，為用戶提供每日的分析處理結(jié)果及鋼絲繩的損傷變化趨勢。用戶也可以隨時檢索查詢被測鋼絲繩當前或過去某個時間的損傷狀態(tài)、損傷量值、傷點位置、損傷類型、損傷曲線、傷點發(fā)展趨勢等，并通過終端顯示或打印出檢測報告。檢測報告顯示的結(jié)果清晰明確，使用戶對鋼絲繩的安全狀態(tài)一目了然。 | | |
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