煤矿钢丝绳探伤弱磁检测原理与应用研究- TCK.W

　　摘要：钢丝绳是煤矿提升系统中重要的挠性构件，如果不能实时、准确掌握其运行状态，会导致断绳事故。该文对钢丝绳检测技术进行对比分类，认为弱磁钢丝绳检测技术是目前钢丝绳检测的最实用技术，对弱磁钢丝绳检测概念和钢丝绳检测原理进行了论述，并以TCK.W弱磁钢丝绳检测技术在现场应用证明其技术可靠性。

　　关键词：钢丝绳检测技术弱磁钢丝绳无损探伤钢丝绳探伤仪

　　中图分类号TD532文献标识码A doi：10.3969/j.issn.1005-2801.2012.06.53

　　1 钢丝绳检测技术的分类

　　煤矿提升系统中，钢丝绳是重要的构件，一旦钢丝绳出现问题，会导致整个矿井处于运输瘫痪状态，并可能导致事故发生。钢丝绳根据不同形式的缺陷分为二大类：(1)局部缺陷型(LocalizedFault—LF型)，主要包括钢丝绳内外部断丝、生锈和局部形状异常等;(2)金属截面积损失型(LossofMetallic Cross--sectionalArea—LMA型)，主要包括磨损、锈蚀、绳径缩细等。钢丝绳检测经过约100年的研究，其无损检测是该研究领域的主要方向[1-2]。钢丝绳无损检测方法和原理统计如表1。

　　上述各种无损检测对比分析以及相关资料表明，有些检测方法的检测原理和技术仍停留在试验阶段，很难付诸应用。

　　2 弱磁检测技术

　　2.1 弱磁检测概念

　　目前，国内钢丝绳磁检测法大致分成两种：强磁检测法和弱磁检测法，传统强磁检测技术特点为：传感器灵敏度低，要求贴近钢丝绳表面，检测通过能力弱;强磁磁化强度强。对被测物体的磁场束缚力较大，不能用于在线监测。弱磁检测优势为：(1)弱磁检测元件灵敏度极高，检测时传感器与被测物体表面之间的间隙允许较大，最大可达30mm;(2)对被测物体的磁场束缚力小，可实现时速为0～30m/s的检测，可实现在线监控。

　　2.2 弱磁检测原理

　　钢丝绳无损检测技术原理为由于钢铁材料易于磁化，当钢丝绳以较慢速度接近永久磁钢材质的传感器时，就会快速磁化并且达到磁饱和状态，钢丝绳断丝和锈蚀等缺陷就会产生向外释放漏磁场;传感器中环状聚磁器会把空间分布的强弱漏磁信号聚集，将这些信号引导到由周向布置的多个霍尔元件列组合而成的检测回路系统。钢丝绳如果有锈蚀和磨损，就会引起金属截面积变化，会使电磁桥磁路平衡遭受一定的破坏，使磁路中的磁通量发生变化;而布置于磁桥路平衡点的霍尔元件，能接收到磁通量的每一个微小变化信号，并送入检测系统回路中。钢丝绳与传感器间的相对位移(也就是钢丝绳缺陷定位)由负责空间采样的光电编码器获取。以上三种信号通过传感器/AD模块转换并压缩输入到计算机中，由在线处理软件分析处理，最终就可确定钢丝绳有无断丝、锈蚀和松股等缺陷，软件对缺陷进行较为准确的定性、定量和定位分析。钢丝绳在线检测分析系统见图1。

　　3 TCK.W弱磁检测技术应用

　　目前，在煤矿得到较好使用的是TCK.W弱磁钢丝绳检测技术。TCK.W弱磁检测技术可以定量检测钢丝绳内外部断丝、磨损、锈蚀、疲劳等各种损伤;正确评估钢丝绳安全承载能力、动态安全系数和剩余使用寿命。它将彻底改变落后的钢丝绳检测方法及更换钢丝绳的错误依据，为钢丝绳安全、高效运行提供了十分重要的保证。

　　TCK.W钢丝绳无损探伤仪遵从国际标准(IS03154：1988)规范的钢丝绳安全承载能力校核原则，能够通过对在线钢丝绳内外部断丝、磨损、锈蚀、疲劳等各种损伤导致的实际承载金属有效截面积损失率的定量检测，正确评估被测钢丝绳的剩余承载能力和使用寿命，为用户提供符合标准和规范要求的安全使用与合理更新的科学依据，是有效预防钢丝绳断绳事故、合理降低钢丝绳用绳成本和科学提高钢丝绳运行效率的高科技保障。

　　利用钢丝绳在线无损检测技术，先后在双鸭山矿业集团公司检测了多根钢丝绳，依据无磁检测检测结果及时进行处理，提高钢丝绳检

　　测的安全系数，保证煤矿安全生产，部分钢丝绳检测结果见表2。