基于漏磁原理的钢丝绳探伤仪影响因素研究.pdf

第 4 1 卷 第 5期 2 O 1 5年 5月 工矿 自 动化 I n dus t r y a nd M i n e Aut o ma t i on V0 1 ． 41 NO ． 5 M a y 2 0 1 5 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 5 0 0 5 2 0 3 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 1 3 张操 ， 朱承建 ， 刘健康． 基于漏磁原理的钢丝绳探伤仪影响因素研究E J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 5 5 2 5 4 ． 基于漏磁原理的钢丝绳探伤仪影响因素研究 张操 ， 朱承 建 ， 刘健 康 天地 常州 lh动化股 份有 限公 司 ，江苏 常 州 2 1 3 0 1 5 摘 要 介绍 了钢 丝绳探 伤仪 漏磁检 测原 理 ， 并使 用有 限元 分 析 方法 分析 了传 感 器零件 的材 料 、 钢 丝绳 的 提 离距 离及 断丝根数 等对 基 于漏磁 原理 的钢 丝绳探 伤仪检 测 结果 的影 响 。分析 结果表 明 ， 提 离距 离、 断丝根 数 等 因素对探 伤仪检 测 结果影 响较 大 ， 断丝 角度 、 深 度等 因素 影响较 小。 关键词 钢丝绳无损检测 ； 探伤仪；漏磁检测；影响 因素 中图分类号 TD 6 3 3 文献 标志 码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 5 0 4 3 0 0 8 3 9 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www ． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 5 0 4 3 0 ． 0 8 3 9 ． 0 1 3 ． h t ml Re s e a r c h o f i mp a c t f a c t o r s o f wi r e r o p e f l a w de t e c t o r ba s e d o n p r i n c i pl e o f ma g ne t i c f l ux l e a ka g e ZHANG C a o ， ZHU Ch e n g j i a n ， LI U J i a n k a n g Ti a n d i Ch a n g z h o u Au t o ma t i o n Co ． ，Lt d ． ，Ch a n g z h o u 2 1 3 0 1 5 ，Ch i n a Ab s t r a c t The pa pe r i nt r od uc e d ma g ne t i c f l u x l e a k a ge t e s t i ng pr i nc i p l e of wi r e r o pe f l a w de t e c t o r，a nd us e d f i ni t e e l e me n t a n a l ys i s m e t ho d t o a na l y z e i mpa c t f a c t or s of de t e c t i o n r e s ul t s o f wi r e r o pe f l a w d e t e c t or ba s e d on f l ux l e a ka g e t e s t i ng p r i nc i p l e， t he i mp a c t f a c t o r s i nc l u d e m a t e r i a l o f s e ns o r p a r t s，r o pe l i f t o f f d i s t a nc e a nd nu mbe r o f b r ok e n wi r e s．Th e a n a l y s i s r e s u l t s s ho w t ha t t h e f a c t o r s o f l i f t o f f d i s t a nc e a n d t h e nu m b e r o f b r ok e n wi r e s ha v e l a r g e i m p a c t o n d e t e c t i o n r e s ul t s o f w i r e r o pe f l a w d e t e c t or ，a n d t he f a c t or s o f a ng l e a nd d e p t h o f br o ke n wi r e s ha s l i t t l e i mpa c t o n d e t e c t i o n r e s u l t s o f wi r e r op e f l a w de t e c t o r ． Ke y wo r ds no n de s t r u c t i v e t e s t i ng of wi r e r o p e；f l a w d e t e c t or ；ma g ne t i c f l ux l e a ka g e t e s t i ng；i m p a c t f a c t o r s 0 引言 目前很 多行 业正 大量使 用 的钢丝绳 大多 为铁 磁 性材料 。对于铁 磁 性 材料 ， 利 用 物 质 的磁 特性 进 行 无 损 检测 是一种 比较 好 的方法 。现有 钢丝绳 无损 检 测系统一般采用机器与人工相结合的方式来完成缺 陷的检测工作 ， 自动化程度不高。近年来 ， 已有部分 公 司正在 进行基 于漏 磁原 理 的钢丝绳 探伤 仪研 制工 作 ， 并 已经在市场上取得 了一些应用成果_ 1 ] 。该类 探伤 仪 是 基 于 GB ／ T 2 1 8 3 7 2 O 0 8 铁 磁 性 钢 丝 绳 电磁 检测 方法 中所 提 到的漏 磁法进 行设 计 的 ， 由于 磁场 分布 的复 杂性 ， 探 伤 仪 检 测 结果 受 诸 多 参数 的 影 响 ， 如 传感 器零 件 的材 料 、 钢丝 绳 的提离距 离及 断 丝的根数 、 角度 、 深度、 长度等 。本文分析了这些 参数 对探 伤仪 的影 响 ， 为优化 探伤 仪设计 、 提高探 伤 仪 对漏 磁信号 的感 知 能力提 供 了参考 。 1漏磁 检测 原理 钢丝绳探伤仪漏磁检测原理如图 1 所示。通过 强 磁体 对钢 丝绳 施 加一 个 轴 向磁 场 ， 由于 钢 丝绳 的 不 连续 性 ， 在 有 缺陷 的位置 会产 生漏 磁 ， 使 用霍 尔效 应传感 器来 采集 漏 磁 信 号 ， 从 而 可判 断 缺 陷 的具 体 类型 。 目前市场上此类探伤仪的内部结构一般如图 2 收稿 lit 期 2 0 1 4 1 卜1 2 ； 修回 日期 2 0 1 5 - 0 3 2 0 ； 责任编辑 胡娴。 基金项 目 天地 常州 自动化股份有限公司研发项 目 1 4 S Y 0 0 3 0 8 。 作者简介 张操 1 9 8 7 一 ， 男 ， 江苏常州人 ， 助理工程师， 主要从事机械 电子技术研发工作 ， E - ma i l we i c a o e r 1 9 8 7 1 6 3 ． c o rn。 5 4 工矿 自动化 2 0 1 5年 第 4 1 卷 表 2 更改提离距离的影响结果 磁感应强度变化／ mT 序号 提离距离／ mm 1根断丝 2根断丝 8 ． 9 9 9 ． 5 3 7 ． 7 5 7．67 6 ． 4 1 5 ． 1 6 5 ． 1 0 4．04 3 ． 9 8 3 ． 2 7 3 ． 3 0 2 ． 3 7 1 ． 7 7 0 ． 7 6 图 6 磁感应强度变化和提离距离 的关系 曲线 是不 可 忽略 的 。 2 ． 3 其余 参数 的影 响 采用同样 的方法 ， 更改其余输入参数进行多次 计 算 ， 得 到各 参数 对检 测 结 果 的影 响 。图 7为断 丝 的部分 参数 对检 测 结 果 的影 响 。从 图 7可 见 ， 在 断 丝 根数 较少 的时 候 ， 磁 感应 强度 变 化 和 断 丝根 数 呈 比较理 想 的线性 关 系 ； 磁 感 应 强度 变 化 受 断丝 角 度 和深度 的影响较小 ； 随着断丝长度的增加 ， 漏磁信号 呈一定 的上 升趋势但 斜率逐 渐 变小 ， 最后趋 近于 某一数 值 。 通过计算分析发现， 如果在 聚磁环上霍尔效应 传感 器 的对应位 置 增 加 尺寸 合 适 的凸 台 ， 并对 聚磁 a 断丝根数影 响 b 断丝角度影 响 c 断丝长度影响 d 断丝深度影 响 图 7磁感应强度变化与断丝参数的关系曲线 环的厚度 、 凸台的尺寸进行合理设计， 对采集到的信 号有 较好 的放 大作 用 。 3 结语 使用 有 限元分 析方 法分 析 了基于漏 磁原 理 的钢 丝绳 探 伤仪 的典 型影 响 因素 ， 判 断 了 各影 响 因素 的 影 响大小 和变 化趋 势 。分析结 果 表 明 ， 提 离距 离 、 断 丝根数等因素对探伤仪检测结果影 响较大 ， 断丝角 度 、 深度 等 因素影 响较 小 。 参 考文 献 [ 1 ] 杨叔 子 ， 康 宜华 ． 钢 丝 绳 断 丝 定量 检 测 原理 与技 术 I- M3 ． 北京 国防工业 出版社 ， 1 9 9 5 ． E z 3 陈厚桂 ．钢丝绳磁性无损检 测技术 的评估 方法及标 准 研究E D ] ． 武汉 华 中科技大学 ， 2 0 0 6 ． E 3 3 康 宜华 ，薛鸿 健 ， 杨克 冲， 等． 钢丝绳 断丝漏磁 场 的聚 磁 检测 原理[ J ] ． 中国机械工程 ， 1 9 9 3 4 9 - 1 1 ． 1- 4 1 孙建芳．钢丝 绳捻制成 形数值模拟 与制 品力学强 度分 析E D 3 ． 武汉 华中科技大学 ， 2 0 0 4 ． E 5 3 王红尧． 煤 矿提升钢丝绳在线 检测关 键技术研 究E D 3 ． 徐卅 I 中国矿业大 学 ， 2 0 0 9 ． E 6 3 曹印妮． 基 于漏磁成像 原理 的钢丝绳 局部缺 陷定量 检 测技术研究E D] ． 哈尔滨 哈尔滨工业大学 ， 2 0 0 7 ． 1 3 5 0 5 0 5 0 5 O 5 O O 0 0 O O 1 1 2 2 3 3 4 4 5 6 8