礦用鋼絲繩在線磁性探傷設(shè)備（乘人架空） 

（一）礦用猴車歐姆開合式高速檢測(cè)傳感器

一、基本概況

煤礦架空乘人裝置（俗稱猴車）是一種新型的礦井斜巷或平巷人員運(yùn)輸設(shè)備，主要由驅(qū)動(dòng)部分、乘人部分、托繩部分、尾輪部分、張緊部分及電控系統(tǒng)組成。猴車牽引鋼絲繩運(yùn)行速度大約為0.8~3.0m/s。

二、工作原理

基本原理：用一磁場(chǎng)沿鋼絲繩軸向磁化鋼絲繩段，當(dāng)鋼絲繩通過這一磁化磁場(chǎng)時(shí)，一旦鋼絲繩中存在缺陷，則會(huì)在鋼絲繩表面產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，或者引起磁化鋼絲繩磁路內(nèi)的磁通變化，采用磁敏感元件檢測(cè)這些磁場(chǎng)的畸變即可獲得有關(guān)鋼絲繩缺陷的信息。

礦用猴車歐姆開合式檢測(cè)傳感器是恒磁（強(qiáng)磁）檢測(cè)傳感器探頭，采用局部瞬時(shí)恒磁激勵(lì)被檢測(cè)鋼絲繩（無磁力作用），激發(fā)得到詳實(shí)的鋼絲繩損傷狀況信息輸出，完成在役鋼絲繩的壽命預(yù)測(cè)與安全評(píng)估，實(shí)現(xiàn)和諧的煤礦安全生產(chǎn)環(huán)境構(gòu)建及節(jié)約型社會(huì)建設(shè)（節(jié)省定期換繩經(jīng)費(fèi)開支）的雙保險(xiǎn)。

三、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

采用歐姆開合式傳感器檢測(cè)猴車鋼絲繩，可以實(shí)現(xiàn)全天24小時(shí)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時(shí)。從2010年開始，經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)5年的研發(fā)試驗(yàn)，礦用猴車歐姆開合式傳感器檢測(cè)技術(shù)成熟，該技術(shù)符合國(guó)家煤礦鋼絲繩檢測(cè)的安全指標(biāo)，是鋼絲繩無損檢測(cè)行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)。

固定猴車鋼絲繩無損檢測(cè)利用歐姆開合式傳感器，主要采用了以下綜合學(xué)科的原理：①歐姆原理 ②勵(lì)磁原理 ③漏磁原理 ④渦流原理 ⑤物理學(xué) ⑥計(jì)算機(jī)云計(jì)算等多學(xué)科技術(shù)研發(fā)而成，解決了固定猴車鋼絲繩無損檢測(cè)的難點(diǎn)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白。

具體特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)介紹：

1、能夠?qū)崟r(shí)在線檢測(cè)猴車鋼絲繩的內(nèi)外部斷絲、銹蝕、變形、松股、跳絲、材質(zhì)變化等缺陷功能。

2、能實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)鋼絲繩的外徑磨損對(duì)比值、能準(zhǔn)確判斷鋼絲繩的斷絲數(shù)量、能及時(shí)提示鋼絲繩的安全隱患。

3、顯示系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)鋼絲繩各部的傷情圖像、實(shí)時(shí)同步分析鋼絲繩的傷情信息、且實(shí)時(shí)顯示鋼絲繩的探傷信息及結(jié)果。

4、實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)備份鋼絲繩的探傷顯示圖像、及時(shí)出報(bào)表。檢測(cè)結(jié)果報(bào)告能滿足不同行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)具有斷絲根數(shù)和斷面與總斷面積之比的形式顯示。

5、產(chǎn)品符合國(guó)家《煤礦安全規(guī)程》、國(guó)標(biāo)GB/T21837-2008《鐵磁性鋼絲繩電磁檢測(cè)方法》及美國(guó)ASTME1571-2001《鐵磁性鋼絲繩電磁檢測(cè)規(guī)范》的要求，能檢測(cè)局部損傷（LF）和金屬橫截面積變化（LMA），并在報(bào)告中直接讀出兩項(xiàng)結(jié)果。

6、檢測(cè)傳感器與后處理系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)（如手機(jī)、汽車、飛行器等其它磁源及提升機(jī)電磁噪聲干擾），能適應(yīng)大晃動(dòng)繩的精準(zhǔn)檢測(cè)，信號(hào)輸出信噪比高。

7、檢測(cè)傳感器采用合金銅外殼，具有防水、防塵、防震、防潮功能。傳感器圓型結(jié)構(gòu)、周向環(huán)繞、軸向磁化，將鋼絲繩瞬間磁化到飽和狀態(tài)。

8、利用計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)接口直接采樣處理分析，具有在線聲光報(bào)警與實(shí)時(shí)顯示結(jié)果功能。

9、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)與控制，適應(yīng)遠(yuǎn)程監(jiān)控。工作穩(wěn)定，性能可靠，檢測(cè)精度高，抗干擾性能強(qiáng)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

10、系統(tǒng)具有鋼絲繩定量數(shù)據(jù)，軟件能夠?qū)Ρ髌骶幪?hào)對(duì)應(yīng)實(shí)際抱索器編號(hào)。

11、設(shè)備可以對(duì)損傷處的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，定量檢測(cè)鋼絲繩損傷的情況；并形成鋼絲繩安全狀況圖和報(bào)告。

12、系統(tǒng)具有明確標(biāo)識(shí)鋼絲繩損傷位置和量值信息能力，即明確標(biāo)識(shí)損失在幾號(hào)抱索器后所檢鋼絲繩損傷值。

13、能夠?qū)崿F(xiàn)短信報(bào)警功能，發(fā)生超限損傷時(shí)自動(dòng)發(fā)送短信到捆綁監(jiān)控手機(jī)。

14、根據(jù)需方要求可配置華為等4G模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信調(diào)試維護(hù)功能。

礦用架空乘人裝置鋼絲繩磁性探傷裝置

恒磁檢測(cè)傳感器探頭可安裝在井下猴車一端，所需探頭數(shù)量為1套。

現(xiàn)場(chǎng)鋼絲繩檢測(cè)斷絲信號(hào) 

（二）技術(shù)部分

第一章 鋼絲繩在線檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理

鋼絲繩是工程中應(yīng)用極為廣泛的一種撓性構(gòu)件。在使用中，鋼絲繩往往是設(shè)備的關(guān)鍵部件，甚至是命根子。為確保鋼絲繩安全、可靠、高效地工作，對(duì)鋼絲繩的運(yùn)行狀況，如:斷絲、磨損、銹蝕缺陷，以及疲勞、剩余承載能力、安全系數(shù)等進(jìn)行檢測(cè)是必要的。傳統(tǒng)的鋼絲繩檢測(cè)方法是人工目視檢查，這一方法由專職檢測(cè)人員定時(shí)對(duì)使用中的鋼絲繩進(jìn)行觀察，采用卡尺測(cè)量繩徑，手摸或肉眼尋找缺陷。很明顯，人工目視檢查只能發(fā)現(xiàn)鋼絲繩中露在外部的缺陷如（斷絲），對(duì)于內(nèi)部缺陷則無能為力，對(duì)于人眼看不到的鋼絲繩或鋼絲繩段也將不能檢查，且受人為因素的影響較大，檢查結(jié)果的可靠性差。因此，很多鋼絲繩使用部門采用定期更換鋼絲繩的方法，依據(jù)鋼絲繩的額定使用壽命確定其更換周期，到期不論鋼絲繩的實(shí)際狀況如何均實(shí)行更換。顯然，這也會(huì)帶來一些問題。所以，采用儀器對(duì)鋼絲繩的狀況進(jìn)行檢測(cè)，特別是在線實(shí)時(shí)監(jiān)控室非常重要的。

磁性檢測(cè)方法檢測(cè)鋼絲繩缺陷（斷絲、磨損、銹蝕等）的基本原理是這樣的：用一磁場(chǎng)沿鋼絲繩軸向磁化鋼絲繩段，當(dāng)鋼絲繩通過這一磁化磁場(chǎng)時(shí)，一旦鋼絲繩中存在缺陷，則會(huì)在鋼絲繩表面產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，或者引起磁化鋼絲繩磁路內(nèi)的磁通變化，采用磁敏感元件檢測(cè)這些磁場(chǎng)的畸變即可獲得有關(guān)鋼絲繩缺陷的信息。根據(jù)鋼絲繩結(jié)構(gòu)和缺陷特征，人們研究出兩種類型的磁檢測(cè)方法：局部缺陷檢測(cè)法（Localized Fault Method），簡(jiǎn)稱LF檢測(cè)法，如圖1.1（a）所示；截面積損耗型檢測(cè)法（Loss of Metallical Area Method）,簡(jiǎn)稱LMA檢測(cè)法，如圖1.1（b）所示。前者通過測(cè)量鋼絲繩表面局部區(qū)域中的漏磁場(chǎng)獲得信息，主要檢測(cè)斷絲、銹蝕、斑點(diǎn)等引起局部突變磁場(chǎng)的缺陷；后者通過測(cè)量磁化回路中主磁通的變化獲得信息，主要檢測(cè)像磨損、銹蝕等引起鋼絲繩橫截面中金屬截面積總和變化的缺陷。磁檢測(cè)法主要由兩大部分組成，其一為磁化鋼絲繩的勵(lì)磁裝置；其二為檢測(cè)磁場(chǎng)的磁檢測(cè)裝置。勵(lì)磁裝置對(duì)鋼絲繩磁化的程度直接關(guān)系著缺陷能否被檢出以及探傷傳感器的體積和重量，國(guó)外現(xiàn)均采用將鋼絲繩磁化至深度磁化的方法。磁檢測(cè)裝置是探傷傳感器的關(guān)鍵部分，關(guān)系著缺陷檢測(cè)的空間位置分辨、程度分辨力、信噪比、靈敏度等。在LF法中,采用了感應(yīng)線圈、霍爾元件、基于多元件組合的檢測(cè)、基于整磁板技術(shù)的檢測(cè)、基于聚磁技術(shù)的檢測(cè)等漏磁檢測(cè)方法來克服因鋼絲繩結(jié)構(gòu)給檢測(cè)信號(hào)帶來的干擾、提高缺陷漏磁檢測(cè)靈敏度、防止漏檢；LMA法中,通過選擇檢測(cè)元件的布置位置,來提高檢測(cè)信號(hào)的靈敏度和定性、定量分辨力。

缺陷漏磁場(chǎng)是一關(guān)鍵，通常由磁敏感元件實(shí)現(xiàn)。磁敏感應(yīng)線圈的輸出電勢(shì)隨線圈與被測(cè)對(duì)象間相對(duì)移動(dòng)的速度而變化，其中能測(cè)量磁通的相對(duì)變化量；霍爾元件的輸出電勢(shì)不受檢測(cè)速度的影響，且可以測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)植，靈敏度和可靠度也較高。

鋼絲繩檢測(cè)儀是一種定量檢測(cè)鋼絲繩中表面或內(nèi)部斷絲和因磨損、銹蝕、繩徑等引起的鋼絲繩橫截面中金屬截面積總和變化的計(jì)算機(jī)化無損檢測(cè)儀器。采用了LF型探傷傳感器和LMA型探傷傳感器，檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過放大、濾波等處理后由計(jì)算機(jī)采集和判別，檢測(cè)的結(jié)果可顯示、存儲(chǔ)、打印。鋼絲繩運(yùn)行的位置由光電編碼器編碼后進(jìn)入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)位置編碼器發(fā)出的脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，通過計(jì)算后得到精確的位置。

第二章 鋼絲繩在線檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1  鋼絲繩在線系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)采用漏磁檢測(cè)與永磁擾動(dòng)檢測(cè)原理相結(jié)合的復(fù)合探傷方式，形成漏磁檢測(cè)和永磁擾動(dòng)檢測(cè)相結(jié)合的鋼絲繩復(fù)合無損探傷技術(shù)：以缺陷的磁飽和泄漏及永磁擾動(dòng)現(xiàn)象作為其存在與否的評(píng)判信息量。

缺陷磁飽和泄漏現(xiàn)象

缺陷永磁擾動(dòng)現(xiàn)象

采用漏磁檢測(cè)和永磁擾動(dòng)檢測(cè)探頭，捕獲缺陷存在的磁信息量，然后經(jīng)過高速率多通道數(shù)據(jù)采集信號(hào)處理，最終輸送入計(jì)算機(jī)缺陷分析評(píng)判系統(tǒng)，輸出缺陷有無信息，完成鋼絲繩在線無損探傷。

 2.2  系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)主要由高速檢測(cè)傳感器、電源控制主機(jī)、數(shù)據(jù)采集處理器及計(jì)算機(jī)分析處理軟件系統(tǒng)四大部分構(gòu)成。檢測(cè)探頭主要由漏磁檢測(cè)與永磁擾動(dòng)檢測(cè)相結(jié)合的復(fù)合檢測(cè)探頭及輔助系統(tǒng)構(gòu)成，所捕獲的缺陷信息通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理技術(shù)進(jìn)行傳導(dǎo)處理，在電柜的控制下實(shí)現(xiàn)鋼絲繩上缺陷的數(shù)據(jù)自動(dòng)掃描采集及預(yù)處理，最終輸送入計(jì)算機(jī)分析處理軟件系統(tǒng)進(jìn)行后處理分析,根據(jù)需要進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示及打印，結(jié)構(gòu)原理框圖如下：

2.3 主要技術(shù)特點(diǎn)

1． 采用成熟的探傷穿透力極強(qiáng)的漏磁檢測(cè)技術(shù)及發(fā)明的永磁擾動(dòng)檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的復(fù)合電磁檢測(cè)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩斷絲、磨損、銹蝕等缺陷的綜合檢測(cè)。

2． 采用定量化數(shù)據(jù)分析專利技術(shù)，對(duì)于斷絲和磨損的檢測(cè)，采用多通道獨(dú)立濾波放大處理，避免單通道處理時(shí)缺陷類型無法區(qū)分的現(xiàn)象，并且對(duì)檢測(cè)信號(hào)采用多通道數(shù)據(jù)融合的方式以減小鋼絲繩的股波信號(hào)的影響，實(shí)現(xiàn)缺陷的精確分類，減少了誤判率和漏判率。

3.  采用USB數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)，檢測(cè)時(shí)即插即用。多通道數(shù)據(jù)高速采集處理，通道數(shù)可達(dá)32，并可進(jìn)行后續(xù)擴(kuò)展。通道采用獨(dú)立抗過壓、雷擊、靜電保護(hù)技術(shù)，確保產(chǎn)品可靠性。

4.  另外數(shù)據(jù)分析處理軟件系統(tǒng)具有整屏瀏覽、分屏瀏覽、人工評(píng)估和自動(dòng)評(píng)估等功能；在局部損傷結(jié)果報(bào)告的顯示形式設(shè)有單處損傷量與捻距內(nèi)累計(jì)損傷量，并有當(dāng)量根數(shù)和斷絲斷面積與鋼絲總斷面積的百分比顯示形式。檢測(cè)結(jié)果可以直接生成 Word文檔格式的檢測(cè)報(bào)告。軟件與各種版本的計(jì)算機(jī) Windows操作系統(tǒng)完全兼容，適合于使用者的慣性操作。

5. 該設(shè)備符合 GB/T21837-2008《鐵磁性鋼絲繩電磁檢測(cè)方法》和美國(guó) ASTM E1571-2001《鐵磁性鋼絲繩電磁檢查標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)要求。

6.  網(wǎng)絡(luò)化檢測(cè)和控制，適應(yīng)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

7.  增加視頻監(jiān)視功能，可以通過視頻隨時(shí)觀察設(shè)備運(yùn)行情況。

2.4  主要技術(shù)指標(biāo)

1．檢測(cè)速度：0～16m/s；

2．檢測(cè)繩徑：Φ1mm—Φ200mm；連續(xù)檢測(cè)繩長(zhǎng)：≥1000m

3．傳感器與鋼絲繩允許相對(duì)速度：0 ～ 15m/s（在線固定安裝）

4．傳感器導(dǎo)套與鋼絲繩允許間隙：0 ～ 30mm

5．檢測(cè)儀的靈敏度應(yīng)符合下列規(guī)定:

不可測(cè)區(qū)應(yīng)小于鋼絲繩總長(zhǎng)度的2%；定性檢測(cè)準(zhǔn)確率不小于98%。

斷絲定量檢測(cè)準(zhǔn)確率不小于90%。

輕微損傷實(shí)時(shí)檢出率：＞99%  輕微損傷定量判準(zhǔn)率：＞98%

常值損傷實(shí)時(shí)檢出率：＞95%   常值損傷定量判準(zhǔn)率：＞98%

危值損傷實(shí)時(shí)檢出率：=100%   危值損傷定量判準(zhǔn)率：＞98%

限值損傷實(shí)時(shí)檢出率：=100%   限值損傷定量判準(zhǔn)率：＞98%

金屬截面積定量變化率（LMA）檢測(cè)能力：

檢測(cè)靈敏度重復(fù)性允許誤差：±0.055%

檢測(cè)精度示值允許誤差：±0.5％

位置（L）檢測(cè)能力：檢測(cè)長(zhǎng)度示值百分比誤差：±0.3%

傷點(diǎn)軸向位置精度：0.5mm    

軸向位置相對(duì)誤差：1mm/m

局部損傷LF檢測(cè)能力：銹蝕、斷絲（斷口間隙≥1mm）、變形、松股。

2.5 技術(shù)性能及指標(biāo)

1、能在線檢測(cè)鋼絲繩內(nèi)外部斷絲、磨損、銹蝕、變形、松股、跳絲等各種缺陷功能。

2、 產(chǎn)品符合GB/T21837-2008的要求，能檢測(cè)局部損傷（LF）和金屬橫截面積變化（LMA），并在報(bào)告中直接讀出兩項(xiàng)結(jié)果。

3、 檢測(cè)結(jié)果報(bào)告能滿足不同行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)具有斷絲根數(shù)和斷面與總斷面積之比的形式顯示。

4、 利用計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)接口直接采樣處理分析，具有在線聲光報(bào)警與實(shí)時(shí)顯示結(jié)果功能。

5、 網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)與控制，適應(yīng)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

6、 傳感器圓型結(jié)構(gòu)、周向環(huán)繞、軸向磁化，將鋼絲繩瞬間磁化到飽和狀態(tài)。

7、 傳感器采用合金銅外殼，具有防水、防塵、防震、防潮功能。

8、 工作穩(wěn)定，性能可靠，檢測(cè)精度高，抗干擾性能強(qiáng)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

9、 軟件適應(yīng)Windows7/2000/Vista 各種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。

乘人架空裝置 礦用鋼絲繩磁性探傷裝置配置表

設(shè)計(jì)的鋼絲繩在線自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)軟件

歡迎界面如下： 

采集信號(hào)界面如下： 

鋼絲繩數(shù)據(jù)的檢測(cè)報(bào)告包含LMA和LF雙指標(biāo)：LMA(loss of metal cross section area) 金屬橫截面積損失（繩徑縮率），主要檢測(cè)主磁通的變化；LF (local fault) 局部損傷（斷絲檢測(cè)），主要檢測(cè)漏磁信號(hào)的變化。

個(gè)性化、多元化的報(bào)表生成和打印方式，及結(jié)果查詢方法給用戶提供了更加自由方便的選擇。

 第三章、維護(hù)與保養(yǎng)

（一）注意事項(xiàng)

1．檢測(cè)探頭在安裝和運(yùn)輸過程中一定要輕拿輕放，以免損壞。

2．注意設(shè)備強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)其它設(shè)備的影響。

3．計(jì)算機(jī)的維護(hù)與保養(yǎng)請(qǐng)參照計(jì)算機(jī)的使用說明書。

4．如油泥和粉塵多，所含污物腐蝕性大，為延長(zhǎng)探頭使用壽命，建議定期清潔檢測(cè)探頭。

5．每次檢測(cè)完后，應(yīng)該記得及時(shí)關(guān)閉勵(lì)磁電源。

（二）一般故障及排除

1．某一個(gè)或多個(gè)通道信號(hào)異常或無信號(hào)

檢查信號(hào)線是否接好。

探頭損壞。

探頭信號(hào)線斷或破損。

檢查信號(hào)處理采集器是否供電（指示燈亮），是否工作正常。

2．實(shí)時(shí)信號(hào)采集時(shí)采集速度太慢

信號(hào)處理采集器沒有供上電。

采樣速率設(shè)置太低。

3．實(shí)時(shí)信號(hào)采集時(shí)波形為一條直線USB芯片未啟動(dòng)。

靈敏度設(shè)置太低或采集器沒有供上電。

工作點(diǎn)值不對(duì)，或電位器工作在死區(qū)。

信號(hào)線沒有接好

4．無法讀取歷史數(shù)據(jù)

輸入文件名不對(duì)。

信號(hào)采集時(shí)文件無擴(kuò)展名或與軟件不對(duì)應(yīng)。

5．檢測(cè)信號(hào)嚴(yán)重偏離基準(zhǔn)線

檢測(cè)前沒有進(jìn)行信號(hào)校準(zhǔn)。

某通道探頭損壞。