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电梯钢丝绳无损检测技术应用研究 -陈 琳

  摘 要:对电梯钢丝绳检测技术现状进行了分析,研究了电磁无损检测技术在电梯钢丝绳检验中的应用,通过采集电梯钢丝绳数据,建立相应的钢丝绳数据库模型,从而更好地指导电磁无损检验设备——探伤仪在检验中的实际操作过程,提高检测的准确度和便捷性。

  关键词:无损检测;电梯钢丝绳;探伤仪;参数数据库


  0 引言

  协会数据显示,近年来我国备案在册的电梯数量正以每年高于2O%的速度增长,2008年年底已超过100万台,2009年底则突破120万台,成为世界上电梯拥有量最大的国家。我国有13亿多人口,在用电梯的人均拥有量是世界平均数的1/3,是发达国家的1/10,我国电梯市场还远未饱和。随着城市化、城镇化建设的不断深入,各种项目的建设增多,住宅电梯、自动扶梯、自动人行梯的需求也会越来越大。

  电梯分布在城市密集楼群中,人们对电梯的依赖程度越来越高。随着电梯用量的暴增,电梯的安全问题也愈加凸显。近年来与电梯有关的安全事故时有发生,且呈高发态势,主要发生在商场、宾馆、医院、地铁等场所及民用住宅,这些都是人员密集地。[1]据统计,仅2010年我国电梯事故就造成43人死亡,电梯万部事故率为0.26。而电梯一旦发生事故,往往会造成重大人员伤亡。现在电梯的安全使用日益得到人们的关注和重视,故2011年各地相继展开以电梯安全为内容的专项整治工作。电梯作为涉及人身安全的特种设备,其安全附件特别是钢丝绳由于频繁使用,会出现不同程度的腐蚀、磨损、断丝等现象,严重影响电梯的安全使用。电梯钢丝绳是一种挠性构件,它具有强度高、自重轻、弹性好、工作平稳可靠、承载能力强以及在高速工作条件下运行无噪声等优点。然而,电梯钢丝绳作为一种工程承载构件,所处的工作环境十分恶劣,在使用一段时

  间后,必然会发生断丝、磨损、锈蚀甚至骤断等现象,使其内部结构性能发生变化,其损伤程度和承载能力关系到电梯的性能稳定和乘客的人身安全。由于它的很多缺陷存在于内部,无法仅凭外观就能作出准确判定。因此,能否准确地检测出钢丝绳的缺陷,并作出判定分析,已成为电梯钢丝无损检测的关键。

  通过研究无损检测技术在电梯钢丝绳检测中的应用,可以科学地分析、判断钢丝绳的使用情况,及时更换,同时避免不必要的浪费,确保电梯的安全使用。


  1 现状分析

  在2O世纪90年代和2l世纪初,电梯大量投入运行,电梯钢丝绳的报废、更新成为一个普遍而突出的问题。国家电梯质量监督检验中心副主任马培忠曾表示,这些电梯的大部分组成部件已经到了或者超过了正常使用寿命,并且这些电梯多数早就不符合现在完善的安全要求,到了应该改造和更新的阶段。如果不加区别的全部更换,无疑耗费巨大,而有选择地更新又面临如何进行技术判别的问题。电梯钢丝绳与电梯其他部位相对完善的检测和监视手段相比,其检测及其安全性评估目前急需却又薄弱。[2]

  我国传统的电梯钢丝绳检测一般采用肉眼检测的简单方法,存在很多缺陷,易出现漏判、错判等问题。目前,我国还没有一套完整的电梯钢丝绳电磁检测方法的标准或安全技术规范。据调查,许多单位的电梯未经科学检测判定即更换电梯钢丝绳,这样不仅大大增加了电梯的使用成本,也严重降低了电梯的使用效率。

  《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》(以下简称新检验规则),2010年4月1日起开始实施。新规则中对于电梯的检测也是要求使用钢丝绳检测仪或放大镜进行检查。[3]但无论是放大镜还是肉眼检测或卡尺的检测,都会存在检测精度不高、结果不准确、造成错判的问题。

  从100多年前世界上第一台钢丝绳探伤仪在南非面世以来,世界范围内钢丝绳无损探伤采用的各种检测技术原理蓬勃发展,几乎涵盖了近代物理学的各个分支学科。现在,通常将钢丝绳无损探伤技术分为磁检测技术和非磁检测技术两大类,非磁检测方法因检测信号易受干扰、检测结果难以记录、设备费用太高、检测局限性太大等原因未能推广应用。[4]基本都处于实验室阶段。对电梯钢丝绳检测设备最基本、最重要的要求就是在各种干扰之下灵敏地、准确无误地识别钢丝绳缺陷的信号,排除各种噪声干扰,从而获得钢丝绳损伤的真实信息,并在此基础上对这些信息进行分析处理,形成对钢丝绳损伤的判断。

  电磁无损检测技术正以可靠性强、灵敏度高、更经济而成为研究的重点,并且已经投入到实践中,是目前公认的最可靠的钢丝绳检测方法,其研究的方向正朝着高精度、多功能、智能化、操作简单、微控制器辅助检测方向发展。目前市场上已有许多种电磁钢丝绳无损检测仪器,但在实际应用操作过程中,均存在一定程度的缺陷。而且这些检测仪器大多都是针对矿山、钢铁企业用钢丝绳检测的设计,不能很好地适应电梯间狭小空间的操作,尤其近年来无机房电梯的广泛使用使得这个问题尤为突出。


  2 电磁无损检测技术在电梯钢丝绳检测中的应用

  由于电梯钢丝绳的结构特点,决定了其故障产生的特殊性,随着使用时间的延长,电梯钢丝绳将会产生各种损伤,例如:由于钢丝绳磨损和锈蚀引起电梯钢丝绳截面积的减少。当电梯钢丝绳中某一处出现严重故障后,将会导致整根钢丝绳报废。总体而言,电梯钢丝绳在使用过程中的损伤主要有断丝、锈蚀、变形、磨损等几种形式,而且不同的损伤之间互相产生影响。

  电磁无损检测技术早在实际的应用中就已得到广泛应用,国外关于钢丝绳电磁无损检测已发展了一个世纪,积累了很多经验。现在国外钢丝绳无损检测正由早期的检测钢丝绳磨损、断丝、锈蚀等缺陷,向检测钢丝绳金属截面积损失、钢丝绳强度评估和钢丝绳寿命预估方向发展。[5]目前一些发达国家已制定了通过无损检测判废钢丝绳的标准和规则,并且最新的国际标准IS04039-20041中3.3.3条款明确了钢丝绳无损检测结合人工视觉检查可以确定钢丝绳恶化的面积和程度。

  目前国内市场上应用比较广泛的电梯钢丝绳探伤仪是上海且华MTC(图1)和洛阳TCK(图2)在线检测系统。这些系统都可以对电梯钢丝绳进行定性和定量的检测,但应用于电梯维护的实际检测工作中,还需要对这些检测设备通过电磁无损检测技术原理分析,对传感器改造,以适应狭小空间,解决抗干扰性差的缺点,才可以对电梯钢丝绳缺陷进行较准确的定性、定量和定位的正确判断,降低误差率。如图3所示。决定钢丝绳是否需要更换或者报废,在各种检测系统中都要进行参数设定,而如何选择并设定参数往往依赖于实际操作人员的经验,无法保证检测结果的同一性,并且每次检测都得进行设定,检测周期较长。


未命名-2.jpg


  为解决上述问题,需要对各种规格的电梯钢丝绳建立针对电梯钢丝绳检测的参数数据库,将检测得到的数据与数据库中的参数进行比较,才能依照程序更便捷、更准确地作出结论,避免了经验数据判断的不准确,真正实现智能化、“傻瓜化”。要形成基本的数据库,必须对大量的钢丝绳数据进行采集。笔者所在的研究小组进行了大量的模拟实验,并针对不同类型和规格的电梯钢丝绳进行了测试。如表1所示。

  将数据库和探伤仪的虚拟系统对接,才可以确保参数设定的合理性,避免了依靠检验者主观经验判断带来的误差,降低仪器使用的难度,并可保证结果的同一性。如图4所示。


未命名-3.jpg



  3 结语

  电磁无损检测技术在钢丝绳检验中的应用越来越广泛,但在电梯钢丝绳的检测中还应更具针对性,才能彻底消除事故隐患,科学规划,节约用绳成本,有效提高生产效率,而电梯钢丝绳数据库的建立更能完善整个电磁无损检测技术在实际中的应用,也必将促进我国特种设备安全技术与监管水平快速越上一个新的高度。


  [参考文献]

  [1]国家质检总局.2009年全国特种设备安全状况白皮书,2010

  [2]窦柏林,杨旭,缪康.我国钢丝绳安全现状及钢丝绳检测技术的创新.中国特种设备安全,2008(7)

  [3]TSG T7001-2009 电梯监督检验和定期检验规则一曳引与强制驱动电梯

  [4]杨辉,电梯曳引钢丝绳的无损检测与润滑维护.上海电梯,2006(3)

  [5]贾社民,贾利民.完善钢丝绳电磁检测设备评价标准及应用标准体系.无损检测,2009(7)


The application of TCK.W wire rope detection technology in academic journals

Editor's note: TCK.W has developed a weak magnetic rope detection technology that can real-time monitor the status of steel ropes 24 hours a day, 365 days a year, and locate, classify, and quantitatively identify various internal and external defects. Currently, more than 2,500 clients in 42 countries worldwide are using this technology. These clients have published papers on the safety and economic benefits brought about by this new technology in various academic journals. Here is a compilation of some of these papers for experts and scholars to explore and study in depth.。

序号

论文名称

发表期刊

作者单位

作者
行业
1
《港口科技》
Lianyungang New Oriental International Container Terminal Co., Ltd. Jiansu, Lianyungang, 222000
Zou Xiaohua1, Zhu Jiashuang2, Xu Guochun2
港口
2
《Mining Machinery》
Henan Xinzheng Coal Power Co., Ltd
Liu Shidong
mine
3
Yungang Coal Mine
Datong Mining Industry Group
Yang Buzhong
coal
4
"Well Construction Technology"
Tongmei Group Mechanical and Electrical Management Office
Xue Peng
coal
5
"mining machine"
Henan Province Xinzheng Coal Power Co., Ltd.
Liu Shidong
coal
6
"Mechanical and Electrical Information"
Tongmei Group
Du Xiaoqin
coal
7
"Coal Industry Association"
Jizhong Energy Fengfeng Group Co., Ltd.
coal
8
《煤矿安全》
大同煤矿集团公司,山西 大同 037000
王天中
煤炭
9
《科技资讯》
大同煤矿集团挖金湾煤业公司
朱大根
煤炭
10
《金川科技》
金川集团有限公司二矿区
王群昌
金矿
11
《渤钻50006平台》
中石油渤海钻探50006钻井队
中石油
石油
12
《长城钻探钻井》
中石油长城钻探工程有限公司
长城钻探钻井
石油
13
《渤钻50006平台》
中石油渤海钻探50006
中石油
石油
14
《煤矿安全》
峰峰集团
冀庆亚
煤炭
15
《煤矿安全》
峰峰集团公司,河北 邯郸 056001
张步勤 冀庆亚 赵焕章
煤炭
16
《煤矿机电》
晋城蓝焰煤业股份有限公司
郭东兵
煤炭
17
《经济技术协作信息》
中煤金海洋集团公司
吴刚
煤炭
18
《煤矿安全生产网》
济宁矿业集团落陵煤矿
赵玉春
煤炭
19
《同煤科技》
大同煤矿集团公司
宋晓宇
煤炭
20
《地质矿山》
冀中能源股份有限公司邢台矿
吕能江
煤炭
21
山东煤炭科技
新矿内蒙能源公司黑梁矿井筹建处
贾爱学
煤炭
22
仪表技术与传感器
西安科技大学
陈海瑜
院校
23
《建井技术》
双鸭山矿业集团东荣三矿
毕可仁
煤炭
24
《煤矿机电》
枣庄矿业集团公司蒋庄煤矿
赵强
煤炭
25
《矿业论坛》
山西煤炭运销集团和尚嘴煤业有限公司
马强
煤炭
26
《能源技术与管理》
上海大屯能源股份有限公司
李 锋
煤炭
27
《隧道建设》
中国中铁隧道集团有限公司龙厦铁路
赵喜斌
铁路
28
冀中能源峰峰集团有限公司
29
《金川科技》
金川集团有限公司二矿区
王群昌
30
《机械管理开发》
同煤集团有限责任公司云冈矿
杨步忠
煤炭
31
《煤炭技术》
国投新集能源股份有限公司
岳粹巍
煤炭
32
《矿山机械》
上海大屯能源股份有限公司徐庄煤矿
袁 新
煤炭
33
《江西煤炭科技》
乐平矿务局沿沟煤矿
彭少锋
煤炭
34
《华东科技》
安徽水利工程机电检测所
杨 军
水利
35
《采矿技术》
南京银茂铅锌矿业有限公司
王建华
铅锌矿
36
《经济管理》
山东黄金矿业莱州有限公司焦家金矿
尹海林
金矿
37
《中国设备管理》
原中信重机矿山机械研究院
窦毓棠
科研
38
《材料开发与应用》
原中信重机矿山机械研究院
窦毓棠
科研
39
索道年会论文
洛阳威尔若普检测技术有限公司
窦柏林
索道
40
《制造业自动化》
吉林工程技术师范学院
唐耀武
院校
41
《研究与开发》
河南科技大学机电工程学院
张彦平
院校
43
《山东煤炭科技》
鹤岗矿业集团公司兴安煤矿
陈 影
煤炭
44
《起重运输机械》
厦门华夏国际电力发展有限公司
翁春华
港口
45
《上海电梯》
湖南省常德市特种设备检验检测所
杨辉
电梯
46
《工程机械学报》
武汉理工大学
陶德馨
院校
47
《机电信息》
福建信息职业技术学院机电工程系
陈 琳
电梯
48
《山东煤炭科技》
黑龙江省煤矿矿用安全产品检验中心
汪伟红
煤炭
49
《工业技术》
河南煤业化工集团焦煤公司赵固二矿
王国喜
煤炭
50
《山东煤炭科技》
龙煤集团鹤岗分公司富力煤矿
郝军
煤炭
51
《山东煤炭科技》
七台河矿业精煤集团有限责任公司东风煤矿
郑成才
煤炭
52
《煤炭技术》
鹤岗矿业集团公司
彭树彦
煤炭
53
《华东科技》
平顶山天安煤业股份有限公司六矿
李建全
煤炭
54
《煤矿机电》
中煤第四十九工程处
程 山
煤炭
55
《江汉石油科技》
中国石化江汉油建工程有限公司
肖金品
石油
56
《煤炭行业标准》
批准执行:国家发改委
TCK·W
煤炭
57
《矿山机械》
原中信重机矿山机械研究院
窦毓棠
科研
58
特种设备研讨会论文
洛阳威尔若普检测技术有限公司
窦柏林
特种设备
59
《武汉理工大学》
武汉理工大学 物流工程学院
董熙晨
院校
60
《科技风》
河北唐山曹妃甸实业港务有限公司
康聚生
港口
61
《研究与开发》
河南科技大学机电工程学院
张彦平
院校
62
晋煤蓝焰煤业股份有限公司成庄矿洗选厂
煤炭
63
晋城蓝焰煤业股份有限公司成庄矿
煤炭
64
中国煤炭机械工业协会、煤矿与煤炭城市发展工作委员会
煤炭
69
中国中铁隧道集团有限公司
赵喜斌,郭得福
70
南京银茂铅锌矿业有限公司,江苏南京210033
王建华
71
煤炭科学研究总院 检测研究分院 , 北京  100013
高峰

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