异型钢丝裂纹漏磁在线监测系统的研制

　　密封钢丝绳是一种高强度优质钢丝绳,异型钢丝是其重要组成部分。异型钢丝有多种形式,常见的有Z形和T形,图1为典型的密封钢丝绳与Z形钢丝的结构图。在异型钢丝的生产过程中,半成品受到成型设备的反复拉拔,使得存在于盘条内部和外部的微观裂纹及宏观裂纹不断扩大。一部分裂纹成长到一定程度使异型钢丝发生断裂,从生产线上被甄别出来;另一部分缺陷隐藏在钢丝内部并进入合股工序,成为钢丝绳质量的安全隐患。为了防止带缺陷的钢丝进入下一道工序,钢丝绳生产厂家通常安排人员对盘条及半成品丝进行目视检查,该方法工作量大,人员素质参差不齐,不可能完全杜绝带缺陷的异型钢丝进入钢丝绳,因此不但给生产厂家造成浪费,而且也给钢丝绳的使用埋下了隐患。

　　异型钢丝裂纹在线监测系统实现了异型钢丝的在线检测,代替了人工目测,提高了生产效率,并且避免了缺陷的漏检和误判。

　　1　检测传感器设计

　　1.1　检测原理

　　磁性检测方法是国际上广泛采用的无损检测方法,检测原理为,在磁场的作用下,铁磁性金属材料的物理型缺陷,如裂纹和磨损等将使缺陷部位的磁阻发生变化,进而使相应区域的磁场发生变化。缺陷的状况将在磁场的特征参数(如磁场的强度等)中有所反映,许多方法(如感应线圈法、磁通门法和霍尔器件法等)都可以实现缺陷磁场的测量,通过对测得的信息进行分析,可以获知缺陷的信息。

　　异型钢丝裂纹检测的原理如图2所示。励磁回路由衔铁、磁钢、异型钢丝和空气间隙组成。磁钢为励磁回路提供充足的磁化能量,使异型钢丝充分磁化;衔铁起引导磁场的作用。在磁场的作用下,钢丝的裂纹等缺陷将使缺陷部位的磁阻发生变化,进而将在相应区域产生局部畸变磁场。霍尔器件搜集钢丝周围的特征磁场信息,经过磁电转换后成为包含缺陷信息的电信号。对此信号进行处理和分析,即可得到缺陷的有关信息^[1] 。

　　1.2　结构设计

　　由于是在线监测,设计传感器结构时须考虑现场条件的影响,主要影响因素有钢丝的较大震动、钢丝直线度低、钢丝截面积小以及电网干扰大。

　　根据现场条件设计的传感器结构见图3。传感器由检测探头与压紧单元构成。检测探头包括壳体、励磁器、采集头以及辅助部件。压紧单元包括壳体、压紧轮、调整螺钉和辅助部件。压紧单元的作用是减小钢丝在检测过程中的震动,使检测探头获得稳定的检测信号。压紧单元与检测探头之间的距离不宜太大。调节调整螺钉可以保证压紧单元与检测探头的工作点在同一直线上。传感器的作用是磁化钢丝,获取漏磁信号.