钢丝绳在线漏磁检测探头仿真设计

发布时间：2020-03-28 03:42

【摘要】：提升机钢丝绳作为常见的承载运输构件,其运转工作状态直接影响到人身财产安全,需对其进行实时在役无损探伤排除安全隐患。现有的磁轭式漏磁检测探头磁吸力大,结构笨重,会对复杂工况运行下的钢丝绳产生强烈的冲击惯性破坏,通常用于线下(非在线)检测。因此,钢丝绳在线漏磁检测存在的如磁极斥力过大惯性破坏作用强等诸多挑战及真正在线检测的技术空白问题,对在役钢丝绳合理设计漏磁检测装置,开展漏磁检测方法与技术研究具有重要意义。首先,针对在役钢丝绳无端头及高速摆振的运行特点,分别给出了一种开环永磁磁化和开环电磁磁化漏磁检测方法。建立两种开环磁化方法与传统磁轭式磁化方法的仿真对比模型,得到这两种开环磁化方式具有待检钢丝绳磁化均匀,检测信号良好,磁相互作用力小等优势,适合于钢丝绳高速运行在线检测。其次,分别对开环永磁磁化和开环电磁磁化进行基于ANSYS的仿真优化分析,得到两种不同激励方式磁化器工艺参数变化对待检钢丝绳磁化状态及缺陷漏磁场的影响规律,以及其结构偏心对磁化效果、缺陷信号及磁作用力的影响规律,得到两种激励方式的磁化器磁化效果好,检测信号可靠,磁相互作用力小等结论,论证其可行性,揭示钢丝绳断丝的漏磁检测输出与探头结构及复杂工况的关联规律,并进行探头结构参数优化。最后,基于上述两种开环磁化探头优化方案,结合钢丝绳实际运转特点,设计制作出开环电磁磁化漏磁检测探头和开环永磁磁化漏磁检测探头,及相应的钢丝绳回转试验装置,并进行了试验测试,测试结果表明优化后的探头具有良好的在役钢丝绳检测性能。
【图文】：

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图 1-1 磁轭式漏磁检测原理1.3.2 钢丝绳漏磁检测方法概述对于钢丝绳漏磁无损检测设备的制作，从漏磁原理上对其进行分析是设备制作基础，一般来说研究方法主要有三种，即解析法、实验法与数值计算方法[33, 34]。解析法一般从求解电磁场的边界方法出发，经过一系列方程求解后以函数方式达最终结果。其计算过程一般忽略漏磁通，只通过附加修正参数的主系数来计算磁方法，但这种计算方法原理的最大弊端在于仅仅能计算近似 LMA 的缺陷[35, 36]，同时计算结果不具有普适性，并且仅仅能计算比较简单的问题，相对来说计算繁琐而结与实际相差有时很大，仅仅能作为估算法存在。但该方法通俗简单，因此仍被广泛为设备设计初期研究使用。实验法作为常规钢丝绳漏磁研究方法，自古以来一直是钢丝绳漏磁研究中最常也最普遍的方法。顾名思义，该方法通过海量有规则的实验方案对不同直径、材料缠绕方式的钢丝绳进行测试从而寻找规律，进而确定磁化器的设计方案及检测效果等其优点在于随测试可直接得到直观效果，无需计算也不必担心模型是否出问题。但

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会有不一样的磁化方法和结构，最终对磁化器提出不一样的要求。磁轭磁化检测方法轭式磁化方法原理如图 2-1 所示，一般磁化装置含有多组磁轭形成磁化钢丝绳，各自独立的磁轭件都由永磁铁、衔铁组成。在用磁轭式漏磁检，每对磁极需尽量紧贴待检钢丝绳，，一般离待检钢丝绳表面高度为 1-5 得明显的缺陷检测信号。在使用由多个相互独立的磁通桥路组成的磁化换磁化器内腔直径的方法来适应其待测钢丝绳公称直径。然而，尺寸即样的待检钢丝绳通常需求的磁轭组件数量不同，为了实现待检钢丝绳整化的目的，磁化器必须要特殊配备安装，因此，此类磁化器没有通用性磁轭的相对磁极小距离的面对待检钢丝绳固定安装时，产生巨大的磁极成检测探头在对高速运转的钢丝绳扫描检测时发生严重的碰撞损伤破坏强磁力的作用下，不容易和被测钢丝绳脱离。所以，磁轭式磁化钢丝绳用在离线式钢丝绳无损探伤测试中。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH878

【参考文献】