钢丝绳磁性无损检测技术的评估方法及标准研究

论文摘要

电磁无损检测方法与仪器在钢丝绳安全检查中具有重要的作用,对该检测方法和仪器的评估越发重要,为此,本论文对电磁无损检测方法进行深入剖析,针对缺陷表达、标样配置和性能评估等问题进行了系统的研究。在钢丝绳及缺陷的描述方法研究中,提出了一种基于结构特征的钢丝绳和钢丝绳中缺陷的描述方法,用股层号、股号、股旋角、钢丝层号、钢丝号、丝旋角六个参数完整描述钢丝绳结构,再增加丝旋角变动和钢丝直径两个参数后描述钢丝状态,由钢丝的集合构成钢丝绳,再增加断口宽度和钢丝直径两个参数后描述断丝状态,再增加磨损区的丝旋角变动和磨损比两个参数后完整描述磨损状态。举例实现了测井电缆、密封钢丝绳、六股钢丝绳和多股钢丝绳的缺陷描述。基于有限元方法,研究了单根钢丝断丝漏磁场的电磁特征和影响因素,分析了断口宽度、钢丝直径和提离距离对漏磁场的影响。研究表明,在影响断丝漏磁场的诸因素中,提离距离的影响最大,断口宽度影响最小。基于磁荷理论建立了六股钢丝绳的漏磁分析模型,研究发现,在断丝分布中,相邻断丝不但影响本断丝信号的幅值,而且影响其相位,因此,检测仪器对断丝测定时的定位能力非常重要,它是定量检测的前提。根据上述研究结论,提出了钢丝绳断丝评定标样的配置方法,对断口宽度、断丝分布、断口数量以及断丝集的度量等问题进行了深入研究。为了建立截面积损失型缺陷检测时的评定方法,采用磁阻模型分析了检测原理和影响因素,构造了一次螺旋结构的钢丝绳和钢管的三维有限元模型,研究了两者在磁化特性、检测特性和对分布磨损的敏感性三个方面的差异,研究表明,钢丝绳和钢管在磁化特性和检测特性方面具有很大的相似性,但在对分布磨损的敏感性方面存在较大差异。根据研究结论,对集中磨损的检测性能进行评估时,可以用钢管标样替代钢丝绳标样;对分布磨损的检测敏感性进行评估时,不能用钢管标样替代,提出了评估标样的配置和评估方法。在规范化评估中,引入了钢丝绳无损检测可达性的概念。结合现有的钢丝绳报废标准和无损检测方法,提出了规范化的评估指标和评价方法。由于钢丝绳结构的特殊性,可制作的缺陷尺寸有限,用基于有限缺陷集的标样进行评估时,评估的结果不够精细,为此,提出了基于灰色系统的检测分辨率预测方法。根据电梯钢丝绳的结构和工作要求,设计评估方案,对EMT-13电梯断丝检测系统进行了系统评估。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题概述
• 1.2 钢丝绳磁性无损检测技术的发展与现状
• 1.3 钢丝绳磁性无损检测仪器性能评估的发展与现状
• 1.4 磁性无损检测方法研究手段的发展与现状
• 1.5 本文的主要内容安排
• 2 基于结构特征的钢丝绳及其缺陷描述方法
• 2.1 引言
• 2.2 钢丝绳的结构和缺陷
• 2.3 钢丝绳的描述方法
• 2.4 钢丝绳中缺陷的描述方法
• 2.5 典型结构的钢丝绳中缺陷描述
• 2.6 本章小结
• 3 局部缺陷检测能力分析及评估方法
• 3.1 引言
• 3.2 断丝检测原理分析
• 3.3 断丝的电磁检测特性分析
• 3.4 断丝分布对漏磁场的影响
• 3.5 标样中的断丝配置方法
• 3.6 本章小结
• 4 截面积损失型缺陷检测能力分析及评估方法研究
• 4.1 引言
• 4.2 LMA 缺陷的检测方法分析
• 4.3 LMA 缺陷检测的仿真计算
• 4.4 LMA 检测能力的评估方法
• 4.5 本章小结
• 5 钢丝绳无损检测可达性评估
• 5.1 引言
• 5.2 钢丝绳无损检测的检测可达性和评价方法
• 5.3 基于灰色理论的电磁检测数据建模和预测方法
• 5.4 EMT-13 钢丝绳无损检测仪的检测可达性评估
• 5.5 本章小结
• 6 总结和展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读博士学位期间发表学术论文目录
• 附录2 “钢丝绳无损检测仪技术条件”草案