MTC電梯鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)和應(yīng)用

電梯MTC電梯鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)和應(yīng)用胡強(qiáng)萬(wàn)延英上海且華虛擬儀器技術(shù)二○○二年十月一日MTC電梯鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)和應(yīng)用胡強(qiáng)萬(wàn)延英摘要：本文從通用鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)出發(fā)，重點(diǎn)表述電梯專用鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)和應(yīng)用的難度，并以此告之世人，正申報(bào)OHSAS18000認(rèn)證的高品質(zhì)企業(yè)，配置先進(jìn)設(shè)備，可以穩(wěn)固自己的市場(chǎng)領(lǐng)先地位，剛獲得ISO9000認(rèn)證的一般企業(yè)，配置先進(jìn)設(shè)備，可以提高自己的市場(chǎng)覆蓋率。主題詞：電梯鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用通用鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)1.1背景條件鋼絲繩的在線檢測(cè)是世界上的一個(gè)百年難題，由于鋼絲繩可認(rèn)作是無(wú)限長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的幾何體，故應(yīng)用傳統(tǒng)的儀器，不可防止發(fā)生漏檢和誤檢。唯有以基于當(dāng)今迅速開(kāi)展的信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)，軟件取代儀器，直接在電腦平臺(tái)上進(jìn)行采樣和處理，才能破解難題，并實(shí)現(xiàn)定量不漏不誤的在線檢測(cè)。1997年，MTC鋼絲繩平安檢測(cè)儀基于這一技術(shù)思路成功問(wèn)世，中國(guó)人終于有了可用的鋼絲繩在線檢測(cè)的儀器。1.2根本原理圖1系統(tǒng)框圖當(dāng)鋼絲繩快速通過(guò)傳感器時(shí)，傳感器中的永久磁鋼同步軸向深度磁化鋼絲繩，并到達(dá)飽和。鋼絲繩的斷絲、磨損等缺陷同步產(chǎn)生向外擴(kuò)散的漏磁場(chǎng)和磁通變化，向空間擴(kuò)散的信號(hào)經(jīng)集聚和處理，通過(guò)AD接口，轉(zhuǎn)換后的壓縮數(shù)字信號(hào)輸入PC機(jī)?；谌S數(shù)學(xué)模型的軟件實(shí)時(shí)解壓處理。以明確的定量數(shù)值顯示鋼絲繩內(nèi)外斷絲、銹蝕、磨損、金屬截面積變化，按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)提出鋼絲繩平安性和使用壽命診斷評(píng)價(jià)報(bào)告。1.3技術(shù)關(guān)鍵鋼絲繩中的斷絲和銹蝕缺陷會(huì)產(chǎn)生向外泄露的漏磁場(chǎng)；環(huán)狀聚磁器將空間分布的強(qiáng)弱漏磁信號(hào)聚集，均化并將其引導(dǎo)到周向等方位布置的多個(gè)霍爾元件列組合的檢測(cè)回路中；國(guó)際上稱作局部缺陷檢測(cè)法〔LF法〕圖2LF聚磁原理鋼絲繩中的銹蝕和磨損引起的金屬截面積的變化使磁橋回磁路的平衡破壞，磁橋路的磁通量發(fā)生變化；由于霍爾元件置于磁橋路的平衡點(diǎn)，它能接受每一個(gè)磁通量微小變化的信號(hào)；國(guó)際上稱作截面積損耗檢測(cè)法〔LMA法〕圖3LMA磁橋回路基于模型的檢測(cè)方法將檢測(cè)看作一個(gè)過(guò)程，將檢測(cè)儀器看作一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)被測(cè)對(duì)象和檢測(cè)儀器本身特定的信息〔即先驗(yàn)知識(shí)〕和通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)〔即后驗(yàn)知識(shí)〕，建立檢測(cè)儀器的實(shí)際數(shù)學(xué)模型，通過(guò)相應(yīng)的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以期獲得對(duì)被測(cè)對(duì)象的檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確全面描述，也可以說(shuō)是計(jì)算機(jī)化的智能檢測(cè)。2.電梯鋼絲繩檢測(cè)現(xiàn)有依據(jù)和存在問(wèn)題2.1依據(jù)根據(jù)GB7588?電梯制造與安裝平安標(biāo)準(zhǔn)?等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，上海市專門制定了DB31/193?電梯維護(hù)保養(yǎng)平安標(biāo)準(zhǔn)?的地方標(biāo)準(zhǔn)：電梯鋼絲繩報(bào)廢規(guī)定鋼絲繩出現(xiàn)斷股鋼絲單絲磨損或腐蝕造成實(shí)際直徑為原直徑90%時(shí)；鋼絲繩的一個(gè)絞絲跨距長(zhǎng)度〔即一個(gè)捻距〕中到達(dá)下表規(guī)定斷絲根數(shù)時(shí)；電梯報(bào)廢單絲繩裂根數(shù)表鋼絲繩平安系數(shù)n鋼絲繩一個(gè)捻距內(nèi)有以下根數(shù)鋼絲繩斷裂時(shí)，鋼絲繩即應(yīng)報(bào)廢鋼絲外表磨損或腐蝕達(dá)直徑%010%15%20%2530%0—10161312119810—121815131210912—1420171514121014—16221816151311注：表中斷絲根數(shù)，對(duì)同向捻鋼絲繩取1/2數(shù)值為報(bào)廢依據(jù)電梯鋼絲繩檢測(cè)周期：定期檢驗(yàn)：電梯投入正常運(yùn)行之后，每年進(jìn)行一次例行年度安檢。特殊檢驗(yàn)：新安裝、大修、重大改裝或事故修復(fù)的電梯，在正式投入運(yùn)行之前進(jìn)行安檢。保養(yǎng)檢驗(yàn)：井道中限速器鋼絲繩，補(bǔ)償鋼絲繩每三個(gè)月一次檢修。電梯鋼絲繩檢驗(yàn)方法：在機(jī)房，電梯以檢修速度，全程運(yùn)行，仔細(xì)檢查鋼絲繩在曳引輪上繞行全過(guò)程，假設(shè)有斷絲、磨損，應(yīng)參照鋼絲繩報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)來(lái)處理。2.2問(wèn)題多年來(lái)，由于一直沒(méi)有過(guò)關(guān)的可用的儀器，電梯鋼絲繩的檢驗(yàn)只能用傳統(tǒng)方法，人工眼看、尺量。長(zhǎng)長(zhǎng)的多根電梯鋼絲繩，靠目測(cè)檢查，十分疲勞，容易遺漏；至于鋼絲繩內(nèi)部的斷絲，目測(cè)是不可能發(fā)現(xiàn)的。中國(guó)的高樓越來(lái)越多，上海的電梯已近40000部，十分重視電梯質(zhì)量和平安的上海三菱電梯，率先從日本進(jìn)口三套電梯鋼絲繩平安檢測(cè)儀。由于儀器的價(jià)格昂貴，僅在像金貿(mào)大廈等重要樓宇的電梯上使用；而且其檢測(cè)結(jié)果只能定性，不能定量，是否漏檢也無(wú)法判斷；還有是傳感器的銅質(zhì)導(dǎo)套很薄，容易磨損，備件價(jià)格更是不菲。3.電梯鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)的難點(diǎn)和解決3.1技術(shù)難點(diǎn)電梯鋼絲繩檢測(cè)的最正確位置是在電梯標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的機(jī)房曳引機(jī)附近，但電梯鋼絲繩均為4至6根非獨(dú)立而組合排列的，相互的間距僅5—7mm，目前技術(shù)過(guò)關(guān)，又通用的MTC鋼絲繩檢測(cè)儀的傳感器是無(wú)法安置的。更困難的是，由于鋼絲繩的密集排列，當(dāng)檢測(cè)第一根時(shí)，相鄰第二根上的缺陷信號(hào)將寄生到第一根上，干擾的噪聲信號(hào)又很大，無(wú)法獲得準(zhǔn)確的在檢的第一根鋼絲繩的缺陷。3.2解決方案a構(gòu)筑復(fù)合勵(lì)磁回路，聚焦磁化強(qiáng)度圖4鋼絲繩磁化特性曲線獨(dú)立的單根鋼絲繩檢測(cè)，選擇適當(dāng)數(shù)量的永久磁鐵，利用叉狀極靴，根據(jù)鋼絲繩的結(jié)構(gòu)，或采用單回路軸向勵(lì)磁，或采用多回路軸向勵(lì)磁，均能方便獲得定量檢測(cè)的滿意結(jié)果。如圖4所示，對(duì)于6×19結(jié)構(gòu)的圓股鋼絲繩，只要設(shè)法使鋼絲繩通過(guò)傳感器時(shí)能瞬時(shí)到達(dá)磁化的近飽和區(qū)即可，此時(shí)鋼絲繩的磁化強(qiáng)度為3—4×103A/M。實(shí)驗(yàn)可知，電梯鋼絲繩檢測(cè)中，傳感器的永久磁鐵應(yīng)該提供足夠強(qiáng)度勵(lì)磁場(chǎng)，而且能集中地使受測(cè)鋼絲繩的磁化強(qiáng)度到達(dá)4～5×103A/m，為此采用磁鐵并聯(lián)、周向均布、多點(diǎn)極柱配置，從而形成復(fù)合勵(lì)磁回路。由于磁路的矢量性和非線性，磁鐵的極柱布置必須防止磁力線的閉合、干預(yù)和其他微小的影響。b．構(gòu)筑磁屏蔽整合鄰近鋼絲繩的擴(kuò)散磁場(chǎng)受測(cè)鋼絲繩的磁化強(qiáng)度獲得聚焦后，由于傳感器緊挨相鄰的另一根鋼絲繩，擴(kuò)散磁場(chǎng)仍將同步磁化這另一根鋼絲繩，故采用功能性的高導(dǎo)磁材料在傳感器的外表構(gòu)筑磁屏障，阻擋磁力線進(jìn)入非工作區(qū)域。4.MTCelevator電梯鋼絲繩平安檢測(cè)儀的應(yīng)用4..1傳感器結(jié)構(gòu)圖5傳感器結(jié)構(gòu)圖如圖5所示，①位置編碼器，②傳感器芯體，③主固定支架，④副用固定支架。根據(jù)受測(cè)的電梯鋼絲繩直徑的不同，為了獲得準(zhǔn)確的定性定量檢測(cè)結(jié)果，可變換②這個(gè)傳感器芯體。如果電梯機(jī)房中曳引機(jī)環(huán)境位置受限，僅用于上部半個(gè)傳感器，同樣能獲得滿意的檢測(cè)結(jié)果，但斷絲定量檢測(cè)的準(zhǔn)確率將下降5%左右。4.2工作現(xiàn)場(chǎng)圖6電梯鋼絲繩檢測(cè)工作現(xiàn)場(chǎng)如圖6所示，僅需二名檢測(cè)人員即可在曳引機(jī)房完成全部工作，其中一人手握傳感器，另一個(gè)那么操作電腦采樣、負(fù)責(zé)電梯鋼絲繩的啟動(dòng)停止和注意現(xiàn)場(chǎng)工作平安。4.3電腦軟件只要會(huì)開(kāi)電視機(jī)的人即可按界面提示進(jìn)行操作。對(duì)每種規(guī)格的鋼絲繩僅需一次標(biāo)定，即可長(zhǎng)期調(diào)用。在此界面可以確認(rèn)鋼絲繩斷絲的準(zhǔn)確數(shù)量，及銹蝕、松股、變形、材質(zhì)變化等缺陷。只要會(huì)開(kāi)電視機(jī)的人即可按界面提示進(jìn)行操作。對(duì)每種規(guī)格的鋼絲繩僅需一次標(biāo)定，即可長(zhǎng)期調(diào)用。在此界面可以確認(rèn)鋼絲繩斷絲的準(zhǔn)確數(shù)量，及銹蝕、松股、變形、材質(zhì)變化等缺陷。右欄數(shù)據(jù)顯示鋼絲繩金屬截面積變化百分?jǐn)?shù)值，波形表示其制造質(zhì)量及其他缺陷。直接顯示鋼絲繩斷絲位置，數(shù)量和按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的捻距內(nèi)的斷絲量等。右欄數(shù)據(jù)顯示鋼絲繩金屬截面積變化百分?jǐn)?shù)值，波形表示其制造質(zhì)量及其他缺陷。直接顯示鋼絲繩斷絲位置，數(shù)量和按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的捻距內(nèi)的斷絲量等。5.電梯鋼絲繩檢測(cè)的應(yīng)用的方向討論電梯鋼絲繩檢測(cè)因技術(shù)和理念的滯后，一直襲用人工目測(cè)的傳統(tǒng)方法。隨著人們理念的進(jìn)步和技術(shù)的開(kāi)展，各企業(yè)從質(zhì)量管理ISO9000和環(huán)境管理14000的認(rèn)證，進(jìn)入職業(yè)平安衛(wèi)生OHSAS18000的認(rèn)證，許多行業(yè)開(kāi)始和已經(jīng)規(guī)定鋼絲繩檢測(cè)必須應(yīng)用科學(xué)儀器。最新奧的斯Gen2電梯由12條鋼絲繩組成的塑鋼復(fù)合帶提升，應(yīng)該說(shuō)其平安絕對(duì)沒(méi)有問(wèn)題，但每部電梯均配置一套鋼絲繩芯的塑鋼復(fù)合帶的平安檢測(cè)儀。由此可見(jiàn)應(yīng)用和推廣MTC電梯鋼絲繩平安檢測(cè)儀有著良好的前景。電梯供給維修：高知名度的可以提高質(zhì)量品位，低知名度的可以此擴(kuò)大市場(chǎng)占有率。電梯行業(yè)檢