一种矿用提升钢丝绳损伤的在役脉冲涡流检测装置及方法制造方法及图纸

一种矿用提升钢丝绳损伤的在役脉冲涡流检测装置及方法，属矿用提升钢丝绳损伤检测技术领域。检测装置的滚轮固定在滚轮支架上，随钢丝的运动而滑动；弹簧固定在滚轮支架和半圆管侧板之间，用于随动调节滚轮夹持的钢丝绳直径大小；滚轮支架成对称分布，安装在半圆管侧板两端，通过螺帽进行限位；探头传感器成圆周阵列分布在半圆管侧板上，位于两个滚轮支架之间，钢丝绳穿过两个半圆管侧板组装形成的圆管状机构，被四个滚轮夹持。通过探头传感器测定矿用提升钢丝绳检测信号，对比矿用提升钢丝绳损伤标准试件测定的信号阈值评估钢丝绳损伤状态，实现对矿用提升钢丝绳在役的无损检测,抑制探头提离距离变化影响，装置随钢丝绳直径大小进行自适应调整。

A Pulse Eddy Current Detection Device and Method for Damage of Mine Hoisting Wire Rope

【技术实现步骤摘要】
一种矿用提升钢丝绳损伤的在役脉冲涡流检测装置及方法
本专利技术涉及矿用提升钢丝绳损伤检测
，特别是一种矿用提升钢丝绳损伤的在役脉冲涡流检测装置及方法。
技术介绍
随着煤矿开采方式的多元化，各种型号的绞车和提升机在煤矿斜巷或矿井运输中扮演着重要的作用。在运输人员和设备时，提升钢丝绳需要承担较大的负载，并且矿井和斜巷环境恶劣，在长期工况条件下提升钢丝绳不免会出现磨损、腐蚀和断丝等损伤，严重威胁矿用提升机和绞车的安全运行，若不及时发现钢丝绳损伤并进行维修和更换，严重时会出现提升钢丝绳断裂，并造成重大安全事故，给国家和人民造成重大的经济损失和人员伤亡。现有无损检测技术中的钢丝绳损伤检测大多为接触式，即钢丝绳与检测探头传感器直接接触。传统提升钢丝绳检测是根据经验进行的眼观、手摸、卡尺量及图像识别等手段，这些技术方法难以便携，安装拆卸不便，难以实现在役工况下的检测，检测精度也不高。且在役条件下的提升钢丝绳在运行过程中会发生抖动和偏移变化，钢丝绳上的附着物厚度也会随工况环境而变化，而这些变化都会引起检测探头到钢丝绳提离距离发生改变，并引起检测误差，或者导致误检和错检。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种矿用提升钢丝绳损伤的在役脉冲涡流检测装置及方法，解决现有无损检测技术安装拆卸不便，难以实现在役工况下的检测，检测精度不高的问题。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术包括在役提升钢丝绳损伤的脉冲涡流检测装置和基于脉冲涡流检测装置的方法。在役脉冲涡流检测装置，包括：探头传感器、螺帽、滚轮支架、滚轮、弹簧、半圆管侧板和销钉；所述的滚轮固定在滚轮支架上，并随钢丝绳的运动而滑动；弹簧固定在滚轮支架和半圆管侧板之间，用于随动调节滚轮夹持的钢丝绳直径大小；滚轮支架成对称分布，安装在可拆卸的半圆管侧板两端，并通过螺帽进行限位；销钉用于连接两个可拆卸的半圆管侧板，实现两个半圆管侧板的对接安装，探头传感器成圆周阵列固定在半圆管侧板上，位于两个滚轮支架之间，钢丝绳穿过于两个半圆管侧板组装的圆管状机构之间，被四个滚轮夹持。所述探头传感器包括：探头外壳、磁芯、激励线圈、检测线圈Ⅱ和检测线圈Ⅰ；激励线圈绕制在磁芯外侧，检测线圈Ⅰ和检测线圈Ⅱ分别绕制在激励线圈外侧，检测线圈Ⅰ绕制在探头传感器底端，检测线圈Ⅱ绕制在探头传感器中间；磁芯、激励线圈、检测线圈Ⅱ和检测线圈Ⅰ位于探头外壳内，探头外壳用于保护支撑检测线圈Ⅰ和检测线圈Ⅱ，激励线圈施加的为脉冲电压激励信号，探头信号为检测线圈Ⅰ和检测线圈Ⅱ的感应电压信号。一种权利要求1所述的矿用提升钢丝绳损伤的在役脉冲涡流检测装置的检测方法，其特征是：首先，分别获取探头传感器圆周阵列中各探头传感器在空气中的探头信号作为参考信号；接着，利用检测装置对被测钢丝绳进行在役检测，并获取探头信号；然后，对探头传感器相应检测线圈的检测信号和空气检测信号进行差分，获取检测线圈Ⅰ和检测线圈Ⅱ的差分信号；进一步，再分别计算检测线圈Ⅰ和检测线圈Ⅱ差分信号的标准差，并与其进行二次差分处理，获取检测线圈Ⅰ和检测线圈Ⅱ的二次差分信号，最后，提取出检测线圈Ⅰ二次差分信号和检测线圈Ⅱ二次差分信号的交叉点信号特征，并对比标准矿用提升钢丝绳损伤试件测定的交叉点信号特征阈值以评估钢丝绳损伤状态。具体步骤如下：步骤(1)、分别制定不影响矿用提升钢丝绳正常工况运行的微损伤标准试件和影响矿用提升钢丝绳正常工况运行的严重损伤标准试件，并利用上述检测装置先获取无钢丝绳条件下的检测线圈Ⅰ、检测线圈Ⅱ的空气检测信号并作为参考信号；步骤(2)、对矿用提升钢丝绳损伤标准试件进行检测，分别获取检测线圈Ⅰ、检测线圈Ⅱ(12)的检测信号U1s、并与步骤(1)中获取的参考信号进行差分，分别获得检测线圈Ⅰ、检测线圈Ⅱ差分信号步骤(3)、分别计算检测线圈Ⅰ、检测线圈Ⅱ的差分信号ΔU1、ΔU2的标准差其中N为检测信号采样点数，并于步骤(2)中的差分信号ΔU1、ΔU2进行再次差分，分别获得检测线圈Ⅰ、检测线圈Ⅱ的二次差分信号ΔU1std＝ΔU1-σ1、ΔU2std＝ΔU2-σ2；步骤(4)、提取出检测线圈Ⅰ、检测线圈Ⅱ的二次差分信号ΔU1std和ΔU2std的交叉点信号特征，并获得相应的交叉点处的电压信号幅值ΔUstd；步骤(5)、重复步骤(1)、(2)、(3)、(4)可分别获取不影响和影响矿用提升钢丝绳正常运行的标准试件的检测线圈Ⅰ、检测线圈Ⅱ的二次差分信号，并提取出二次差分信号交叉点处的电压信号幅值ΔUsmall、ΔUmax作为评估判定阈值；步骤(6)、重复步骤(1)、(2)、(3)、(4)对在役工况下的矿用提升钢丝绳进行检测，并获取二次差分信号交叉点处的电压信号幅值ΔUstd。步骤(7)、对比在役矿用提升钢丝绳检测获得的交叉点信号特征电压幅值ΔUstd与阈值ΔUsmall和ΔUmax大小；当ΔUstd大于ΔUmax则判定矿用提升钢丝绳损伤影响正常运行，报警并提醒更换；当ΔUstd小于ΔUmax且大于ΔUsmall则判定矿用提升钢丝绳损伤不影响正常运行，报警并提醒维修和保养；当ΔUstd小于ΔUsmall则判定矿用提升钢丝绳无损伤，可安全可靠运行。有益效果。由于采用了上述方案，检测装置包括两个独立可拆卸的半圆管侧板装置，主要包括滚轮、滚轮支架、弹簧、螺帽、探头传感器、支撑侧板和销钉，其中滚轮用于夹持矿用提升钢丝绳，保持在役钢丝绳运动时检测装置固定不动，阵列探头传感器用于实时检测运动的矿用提升钢丝绳，弹簧用于随动调节滚轮夹持钢丝绳直径变化，销钉用于连接两个独立可拆卸的半圆管侧板装置。检测装置的半圆管侧板可以实现独立拆卸和安装，通过销钉连接，可对在役的钢丝绳进行夹持，并在工况下进行检测，滚轮和钢丝绳的相对滚动以保持检测装置位置不变，且通过弹簧支撑的可伸缩滚轮支架可以随动调节滚轮夹持的钢丝绳直径大小，成圆周阵列分布的探头传感器可以实现对钢丝绳的全周长检测。检测方法利用两次差分方法以获取二次差分信号的交叉点信号特征，并使用获取的交叉点信号特征来评估矿用提升钢丝绳损伤情况，两次差分方法包空气检测信号和钢丝绳检测信号间的差分，和差分信号和其标准差间的差分，利用交叉点信号特征评价钢丝绳损伤情况时是通过对比设定的阈值来评价钢丝绳的无损伤、微损伤和严重损伤状况。对比在役矿用提升钢丝绳检测获得的交叉点信号特征电压幅值ΔUstd与阈值ΔUsmall和ΔUmax大小，若ΔUstd大于ΔUmax则判定矿用提升钢丝绳损伤影响正常工况运行，报警并提醒更换，若ΔUstd小于ΔUmax且大于ΔUsmall则判定矿用提升钢丝绳损伤不影响正常工况运行，报警并提醒维修和保养，若ΔUstd小于ΔUsmall则判定矿用提升钢丝绳无损伤，可安全可靠运行。本专利技术的检测技术成本低、易便携、安装拆卸方便、可在役检测、不受探头提离距离影响、非接触的检测装置和方法具有较高的应用价值和现实意义。采用基于电磁理论的脉冲涡流检测技术，实现无接触检测，具有成本低、效率高、检测信息丰富和易实现自动化的，不受钢丝绳上附着的煤渣、泥土、油脂等异物影响，检测精度高；可实现在役条件下的实时检测，是针对矿用提升钢丝绳损伤在役检测评估的有效方法。解决现有无损检测技术安装拆卸不便，难以实现在役工况下的检测，检测精度不高的问题，达到了本专利技术的目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿用提升钢丝绳损伤的在役脉冲涡流检测装置，其特征是：在役脉冲涡流检测装置，包括：探头传感器(1)、螺帽(2)、滚轮支架(3)、滚轮(4)、弹簧(5)、半圆管侧板(6)和销钉(7)；所述的滚轮(4)固定在滚轮支架(3)上，并随钢丝绳(8)的运动而滑动；弹簧(5)固定在滚轮支架(3)和半圆管侧板(6)之间，用于随动调节滚轮(4)夹持的钢丝绳(8)直径大小；滚轮支架(3)成对称分布，安装在可拆卸的半圆管侧板(6)两端，并通过螺帽(2)进行限位；销钉(7)用于连接两个可拆卸的半圆管侧板(6)，实现两个半圆管侧板(6)的对接安装，探头传感器(1)成圆周阵列固定在半圆管侧板(6)上，位于两个滚轮支架(3)之间，钢丝绳(8)穿过于两个半圆管侧板(6)组装的圆管状机构之间，被四个滚轮(4)夹持。

【技术特征摘要】
1.一种矿用提升钢丝绳损伤的在役脉冲涡流检测装置，其特征是：在役脉冲涡流检测装置，包括：探头传感器(1)、螺帽(2)、滚轮支架(3)、滚轮(4)、弹簧(5)、半圆管侧板(6)和销钉(7)；所述的滚轮(4)固定在滚轮支架(3)上，并随钢丝绳(8)的运动而滑动；弹簧(5)固定在滚轮支架(3)和半圆管侧板(6)之间，用于随动调节滚轮(4)夹持的钢丝绳(8)直径大小；滚轮支架(3)成对称分布，安装在可拆卸的半圆管侧板(6)两端，并通过螺帽(2)进行限位；销钉(7)用于连接两个可拆卸的半圆管侧板(6)，实现两个半圆管侧板(6)的对接安装，探头传感器(1)成圆周阵列固定在半圆管侧板(6)上，位于两个滚轮支架(3)之间，钢丝绳(8)穿过于两个半圆管侧板(6)组装的圆管状机构之间，被四个滚轮(4)夹持。2.根据权利要求1所述的一种矿用提升钢丝绳损伤的在役脉冲涡流检测装置，其特征是：所述探头传感器(1)包括：探头外壳(11)、磁芯(10)、激励线圈(9)、检测线圈Ⅱ(12)和检测线圈Ⅰ(13)；激励线圈(9)绕制在磁芯(10)外侧，检测线圈Ⅰ(13)和检测线圈Ⅱ(12)分别绕制在激励线圈(9)外侧，检测线圈Ⅰ(13)绕制在探头传感器(1)底端，检测线圈Ⅱ(12)绕制在探头传感器(1)中间；磁芯(10)、激励线圈(9)、检测线圈Ⅱ(12)和检测线圈Ⅰ(13)位于探头外壳(11)内，探头外壳(11)用于保护支撑检测线圈Ⅰ(13)和检测线圈Ⅱ(12)，激励线圈(9)施加的为脉冲电压激励信号，探头信号为检测线圈Ⅰ(13)和检测线圈Ⅱ(12)的感应电压信号。3.一种采用权利要求1所述的矿用提升钢丝绳损伤的在役脉冲涡流检测装置的检测方法，其特征是：首先，分别获取探头传感器(1)圆周阵列中各探头传感器(1)在空气中的探头信号作为参考信号；接着，利用检测装置对被测钢丝绳进行在役检测，并获取探头信号；然后，对探头传感器(1)相应检测线圈的检测信号和空气检测信号进行差分，获取检测线圈Ⅰ(13)和检测线圈Ⅱ(12)的差分信号；进一步，再分别计算检测线圈Ⅰ(13)和检测线圈Ⅱ(12)差分信号的标准差，并与其进行二次差分处理，获取检测线圈Ⅰ(13)和检测线圈Ⅱ(12)的二次差分信号，最后，提取出检测线圈Ⅰ(13)二...

【专利技术属性】
技术研发人员：范孟豹，闻东东，曹丙花，杨雪锋，王禹桥，李威，薛志安，沙经纬，许少毅，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32