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輸設(shè)備，主要由驅(qū)動部分、乘人部分、托繩部分、尾輪部分、張緊部分及電控系統(tǒng)組成。猴車牽引鋼絲繩運行速度大約為0.8~3.0m/s。

二、工作原理

基本原理：用一磁場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時，一旦鋼絲繩中存在缺陷，則會在鋼絲繩表面產(chǎn)生漏磁場，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這些磁場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傳感器是恒磁（強磁）檢測傳感器探頭，采用局部瞬時恒磁激勵被檢測鋼絲繩（無磁力作用），激發(fā)得到詳實的鋼絲繩損傷狀況信息輸出，完成在役鋼絲繩的壽命預(yù)測與安全評估，實現(xiàn)和諧的煤礦安全生產(chǎn)環(huán)境構(gòu)建及節(jié)約型社會建設(shè)（節(jié)省定期換繩經(jīng)費開支）的雙保險。

三、產(chǎn)品優(yōu)勢

采用歐姆開合式傳感器檢測猴車鋼絲繩，可以實現(xiàn)全天24小時實時在線檢測，檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時。從2010年開始，經(jīng)過長達(dá)5年的研發(fā)試驗，礦用猴車歐姆開合式傳感器檢測技術(shù)成熟，該技術(shù)符合國家煤礦鋼絲繩檢測的安全指標(biāo)，是鋼絲繩無損檢測行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)。

固定猴車鋼絲繩無損檢測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勵磁原理 ③漏磁原理 ④渦流原理 ⑤物理學(xué) ⑥計算機云計算等多學(xué)科技術(shù)研發(fā)而成，解決了固定猴車鋼絲繩無損檢測的難點，填補了國內(nèi)技術(shù)空白。

具體特點優(yōu)勢介紹：

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

2、能實時自動檢測鋼絲繩的外徑磨損對比值、能準(zhǔn)確判斷鋼絲繩的斷絲數(shù)量、能及時提示鋼絲繩的安全隱患。

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

4、實時統(tǒng)計備份鋼絲繩的探傷顯示圖像、及時出報表。檢測結(jié)果報告能滿足不同行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)同時具有斷絲根數(shù)和斷面與總斷面積之比的形式顯示。

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

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

7、檢測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、利用計算機以太網(wǎng)接口直接采樣處理分析，具有在線聲光報警與實時顯示結(jié)果功能。

9、實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測與控制，適應(yīng)遠(yuǎn)程監(jiān)控。工作穩(wěn)定，性能可靠，檢測精度高，抗干擾性能強，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髌骶幪枌?yīng)實際抱索器編號。

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

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

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

14、根據(jù)需方要求可配置華為等4G模塊實現(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)場鋼絲繩檢測斷絲信號 

（二）技術(shù)部分

第一章 鋼絲繩在線檢測系統(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，對鋼絲繩的運行狀況，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)行檢測是必要的。傳統(tǒng)的鋼絲繩檢測方法是人工目視檢查，這一方法由專職檢測人員定時對使用中的鋼絲繩進(jìn)行觀察，采用卡尺測量繩徑，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），對于內(nèi)部缺陷則無能為力，對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際狀況如何均實行更換。顯然，這也會帶來一些問題。所以，采用儀器對鋼絲繩的狀況進(jìn)行檢測，特別是在線實時監(jiān)控室非常重要的。

磁性檢測方法檢測鋼絲繩缺陷（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時，一旦鋼絲繩中存在缺陷，則會在鋼絲繩表面產(chǎn)生漏磁場，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這些磁場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方法：局部缺陷檢測法（Localized Fault Method），簡稱LF檢測法，如圖1.1（a）所示；截面積損耗型檢測法（Loss of Metallical Area Method）,簡稱LMA檢測法，如圖1.1（b）所示。前者通過測量鋼絲繩表面局部區(qū)域中的漏磁場獲得信息，主要檢測斷絲、銹蝕、斑點等引起局部突變磁場的缺陷；后者通過測量磁化回路中主磁通的變化獲得信息，主要檢測像磨損、銹蝕等引起鋼絲繩橫截面中金屬截面積總和變化的缺陷。磁檢測法主要由兩大部分組成，其一為磁化鋼絲繩的勵磁裝置；其二為檢測磁場的磁檢測裝置。勵磁裝置對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，國外現(xiàn)均采用將鋼絲繩磁化至深度磁化的方法。磁檢測裝置是探傷傳感器的關(guān)鍵部分，關(guān)系著缺陷檢測的空間位置分辨、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、基于整磁板技術(shù)的檢測、基于聚磁技術(shù)的檢測等漏磁檢測方法來克服因鋼絲繩結(jié)構(gòu)給檢測信號帶來的干擾、提高缺陷漏磁檢測靈敏度、防止漏檢；LMA法中,通過選擇檢測元件的布置位置,來提高檢測信號的靈敏度和定性、定量分辨力。

缺陷漏磁場是一關(guān)鍵，通常由磁敏感元件實現(xiàn)。磁敏感應(yīng)線圈的輸出電勢隨線圈與被測對象間相對移動的速度而變化，其中能測量磁通的相對變化量；霍爾元件的輸出電勢不受檢測速度的影響，且可以測量磁場強度的絕對植，靈敏度和可靠度也較高。

鋼絲繩檢測儀是一種定量檢測鋼絲繩中表面或內(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算機化無損檢測儀器。采用了LF型探傷傳感器和LMA型探傷傳感器，檢測信號經(jīng)過放大、濾波等處理后由計算機采集和判別，檢測的結(jié)果可顯示、存儲、打印。鋼絲繩運行的位置由光電編碼器編碼后進(jìn)入計算機，計算機對位置編碼器發(fā)出的脈沖信號計數(shù)，通過計算后得到精確的位置。

第二章 鋼絲繩在線檢測系統(tǒng)的設(shè)計

2.1  鋼絲繩在線系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)采用漏磁檢測與永磁擾動檢測原理相結(jié)合的復(fù)合探傷方式，形成漏磁檢測和永磁擾動檢測相結(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現(xiàn)象作為其存在與否的評判信息量。

缺陷磁飽和泄漏現(xiàn)象

缺陷永磁擾動現(xiàn)象

采用漏磁檢測和永磁擾動檢測探頭，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)采集信號處理，最終輸送入計算機缺陷分析評判系統(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)主要由高速檢測傳感器、電源控制主機、數(shù)據(jù)采集處理器及計算機分析處理軟件系統(tǒng)四大部分構(gòu)成。檢測探頭主要由漏磁檢測與永磁擾動檢測相結(jié)合的復(fù)合檢測探頭及輔助系統(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，在電柜的控制下實現(xiàn)鋼絲繩上缺陷的數(shù)據(jù)自動掃描采集及預(yù)處理，最終輸送入計算機分析處理軟件系統(tǒng)進(jìn)行后處理分析,根據(jù)需要進(jìn)行存儲、顯示及打印，結(jié)構(gòu)原理框圖如下：

2.3 主要技術(shù)特點

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

2． 采用定量化數(shù)據(jù)分析專利技術(shù)，對于斷絲和磨損的檢測，采用多通道獨立濾波放大處理，避免單通道處理時缺陷類型無法區(qū)分的現(xiàn)象，并且對檢測信號采用多通道數(shù)據(jù)融合的方式以減小鋼絲繩的股波信號的影響，實現(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)，檢測時即插即用。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、人工評估和自動評估等功能；在局部損傷結(jié)果報告的顯示形式設(shè)有單處損傷量與捻距內(nèi)累計損傷量，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。檢測結(jié)果可以直接生成 Word文檔格式的檢測報告。軟件與各種版本的計算機 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方法》和美國 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，可以通過視頻隨時觀察設(shè)備運行情況。

2.4  主要技術(shù)指標(biāo)

1．檢測速度：0～16m/s；

2．檢測繩徑：Φ1mm—Φ200mm；連續(xù)檢測繩長：≥1000m

3．傳感器與鋼絲繩允許相對速度：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．檢測儀的靈敏度應(yīng)符合下列規(guī)定:

不可測區(qū)應(yīng)小于鋼絲繩總長度的2%；定性檢測準(zhǔn)確率不小于98%。

斷絲定量檢測準(zhǔn)確率不小于90%。

輕微損傷實時檢出率：＞99%  輕微損傷定量判準(zhǔn)率：＞98%

常值損傷實時檢出率：＞95%   常值損傷定量判準(zhǔn)率：＞98%

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

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

金屬截面積定量變化率（LMA）檢測能力：

檢測靈敏度重復(fù)性允許誤差：±0.055%

檢測精度示值允許誤差：±0.5％

位置（L）檢測能力：檢測長度示值百分比誤差：±0.3%

傷點軸向位置精度：0.5mm    

軸向位置相對誤差：1mm/m

局部損傷LF檢測能力：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，能檢測局部損傷（LF）和金屬橫截面積變化（LMA），并在報告中直接讀出兩項結(jié)果。

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

4、 利用計算機以太網(wǎng)接口直接采樣處理分析，具有在線聲光報警與實時顯示結(jié)果功能。

5、 網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測與控制，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，檢測精度高，抗干擾性能強，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

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

乘人架空裝置 礦用鋼絲繩磁性探傷裝置配置表

設(shè)計的鋼絲繩在線自動化檢測設(shè)備的檢測軟件

歡迎界面如下： 

采集信號界面如下： 

鋼絲繩數(shù)據(jù)的檢測報告包含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），主要檢測主磁通的變化；LF (local fault) 局部損傷（斷絲檢測），主要檢測漏磁信號的變化。

個性化、多元化的報表生成和打印方式，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

1．檢測探頭在安裝和運輸過程中一定要輕拿輕放，以免損壞。

2．注意設(shè)備強磁場對其它設(shè)備的影響。

3．計算機的維護(hù)與保養(yǎng)請參照計算機的使用說明書。

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

5．每次檢測完后，應(yīng)該記得及時關(guān)閉勵磁電源。

（二）一般故障及排除

1．某一個或多個通道信號異常或無信號

檢查信號線是否接好。

探頭損壞。

探頭信號線斷或破損。

檢查信號處理采集器是否供電（指示燈亮），是否工作正常。

2．實時信號采集時采集速度太慢

信號處理采集器沒有供上電。

采樣速率設(shè)置太低。

3．實時信號采集時波形為一條直線USB芯片未啟動。

靈敏度設(shè)置太低或采集器沒有供上電。

工作點值不對，或電位器工作在死區(qū)。

信號線沒有接好

4．無法讀取歷史數(shù)據(jù)

輸入文件名不對。

信號采集時文件無擴(kuò)展名或與軟件不對應(yīng)。

5．檢測信號嚴(yán)重偏離基準(zhǔn)線

檢測前沒有進(jìn)行信號校準(zhǔn)。

某通道探頭損壞。