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原文传递激光强磁扁钢丝绳无损探伤系统及方法

专利名称：	激光强磁扁钢丝绳无损探伤系统及方法
摘要：	本发明涉及一种激光强磁扁钢丝绳无损探伤系统及方法，在线探伤精度依赖于激光束密度，且不能监测扁钢丝绳的宽度。为此，本激光强磁扁钢丝绳无损探伤系统，包括磁探伤传感器、控制器、存贮装置、显示器和扁钢丝绳激光测宽装置，该扁钢丝绳激光测宽装置包括两个箱形壳体，激光发射器、高速电机、旋转棱镜，转平行光凸透镜、平行光汇聚透镜和光电感应元件，旋转棱镜每转过一面，扫描一次扁钢丝绳，光电感应元件感应到两个相邻脉冲信号，计算两个相邻脉冲信号的间隔时间，可以得出扁钢丝绳的宽度，通过宽度变化，进而提前发现扁钢丝绳出现的事故隐患。本发明具有精度依赖于激光束密度，适于对扁钢丝绳进行无损探伤的优点，适用于各种矿井企业。
专利类型：	发明专利
申请人：	兖矿集团有限公司
发明人：	徐京;陈端庭;陈电星;赵慧杰;刘亚;王力;李萍;常增光
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T12:00:00+0805
申请号：	CN202010102618.4
公开号：	CN111141818A
代理机构：	北京中原华和知识产权代理有限责任公司
代理人：	韩富强
分类号：	G01N27/85;G;G01;G01N;G01N27;G01N27/85
申请人地址：	273500 山东省济宁市邹城市凫山南路298号
主权项：	1.一种激光强磁扁钢丝绳无损探伤系统，包括磁探伤传感器、控制器、存贮装置和显示器，其特征在于：其还包括扁钢丝绳激光测宽装置，该扁钢丝绳激光测宽装置包括两个箱形壳体，激光发射器、高速电机、旋转棱镜，转平行光凸透镜、平行光汇聚透镜和光电感应元件，两个箱形壳体分居两侧，其相对面上分别开有圆形窗口，所述转平行光凸透镜、平行光汇聚透镜分别安装在两个圆形窗口上，且二者轴心线均水平且重合，所述激光发射器、高速电机、旋转棱镜安装在所述转平行光凸透镜所在的箱形壳体内，其中旋转棱镜具有M个反射面，上述反射面均匀围成正M棱柱形，上述旋转棱镜竖直设置，其轴心线与转平行光凸透镜的轴心线垂直相交，该旋转棱镜由高速电机驱动，所述激光发射器固定在旋转棱镜和转平行光凸透镜之间，且激光发射器指向所述旋转棱镜，当旋转棱镜旋转到邻近转平行光凸透镜的反射面垂直于转平行光凸透镜的轴心线时，该反射面的中心恰好位于所述转平行光凸透镜焦点上，激光发射器发出的激光束恰好指向该焦点，光电感应元件与所述控制器的信号输入端相连，其中M为正整数，且5≤M≤8。 2.根据权利要求1所述激光强磁扁钢丝绳无损探伤系统，其特征在于：所述磁探伤传感器包括壳体，壳体呈圆筒形，其上开有一个U形槽，U形槽的两侧侧壁四角分别嵌有一块强磁铁，上述强磁铁在U形槽的侧壁上排成两排、两列，两列强磁铁之间的侧壁上还嵌有3个自上而下均匀排布的磁敏感元件，上述磁敏感元件的信号线引出壳体外，并通过A/D转换电路与控制器的磁感应信号输入端相接，壳体顶部固定有两个辊筒，两个辊筒分居U形槽两侧，其轴心线均平行于所述U形槽的侧壁，其中至少一个辊筒为测速辊筒，该测速辊筒的信号输出端与控制器的扁钢丝绳速度信号输入端相接。 3.根据权利要求2所述激光强磁扁钢丝绳无损探伤系统，其特征在于：所述壳体固定在一横向滑块上，该横向滑块设置在横向滑轨上，该横向滑轨固定在一纵向滑块上，该纵向滑块设置于两个纵向滑轨上，两个纵向滑轨固定在一个方形框架上，该方形框架、横向滑块和纵向滑块分别设有缺口，且扁钢丝绳均可进入上述缺口，横向滑块与纵向滑块之间设有横向电动推杆，纵向滑块与方形框架之间设有纵向电动推杆。上述横向电动推杆和纵向电动推杆的控制电信号输入端分别与控制器的控制信号输入端相连。 4.根据权利要求1所述激光强磁扁钢丝绳无损探伤系统，其特征在于：所述光电感应元件为光敏电阻。 5.根据权利要求1所述激光强磁扁钢丝绳无损探伤系统，其特征在于：所述高速电机的转速≥15000转/分钟。 6.利用权利要求3所述的激光强磁扁钢丝绳无损探伤系统进行扁钢丝绳在线探伤的方法，包括下述步骤： ①.将权利要求3所述的方形框架固定在扁钢丝绳周边，使扁钢丝绳位于方形框架中心，并使扁钢丝绳平行于U形槽的侧壁平面，先调节横向电动推杆，使扁钢丝绳的竖直平分面与所述U型槽的平分面重合，然后再调节纵向电动推杆，使U形槽恰好套在扁钢丝绳上，最后调节横向电动推杆，使测速辊筒贴靠在扁钢丝绳的一侧侧面上，并可以随着扁钢丝绳的移动而转动，并标记或记录扁钢丝绳的起始点； ②.开启扁钢丝绳配用的提升机，同时启动本激光强磁扁钢丝绳无损探伤系统，控制器自动启动高速电机和激光发射器，高速电机带动旋转棱镜以恒定的高速旋转，旋转棱镜每转过一面，其反射的激光扫描一次扁钢丝绳，每扫描一次，所述光电感应元件收到两个相邻脉冲电信号，所述控制器计算这两个相邻脉冲电信号中前一个脉冲电信号的终止时刻Tn和后一个脉冲电信号的起始时刻Tn/之间时间差，即Tn-Tn/＝△Tn，用△Tn表征测量到钢丝绳的宽度，根据测速辊筒传来的速度信号和累计过往时间计算出从扁钢丝绳配用的提升机开启时至(Tn+△Tn/2)时扁钢丝绳的累计位移量Ln，其中n为正整数，用来标记测量脉冲的次序， ③.待检测完全部待检测扁钢丝绳后，停止扁钢丝绳配用的提升机，控制器自动计算所测得的全部△Tn的算术平均数△T0，并找出最小的△T值，即△Tmin，以△T0与△Tmin之间差值的二分之一为标准异常差值，找出所有与算术平均数△T0之间差值大于标准异常差值的△Tn作为宽度异常点，找出所有异常点对应的扁钢丝绳的累计位移量Ln作为宽度异常点的横坐标集合Ⅰ，以磁探伤传感器检测出的磁感应信号为纵坐标，以扁钢丝绳的累计位移量Ln为横坐标，形成扁钢丝绳磁感应信号二维全曲线，控制器扫描扁钢丝绳磁感应信号二维全曲线，找出异常的波形图段和异常的波形图对应的扁钢丝绳的累计位移量Ln作为磁感异常点的横坐标集合Ⅱ，合并宽度异常点的横坐标集合Ⅰ和磁感异常点的横坐标集合Ⅱ，得到宽度或磁感异常点的横坐标集合，以上述宽度或磁感异常点的横坐标集合对应的所有Ln值为横坐标，上述宽度或磁感异常点对应的△Tn为纵坐标，形成宽度或磁感异常点扁钢丝绳宽度二维曲线图，同时在该宽度或磁感异常点扁钢丝绳宽度二维曲线图上，显示纵坐标为△T0的所有点构成的水平线，借以表示全部△Tn的算术平均数△T0，同时在该宽度或磁感异常点扁钢丝绳宽度二维曲线图上显示各个宽度或磁感异常点对应的异常的波形图段， ④.将上述宽度或磁感异常点扁钢丝绳宽度二维曲线图显示在显示器上，由工作人员启动扁钢丝绳配用的提升机，对照显示器人工查看各个宽度或磁感异常点对应的扁钢丝绳上的不同区段，综合判断是否需要更换或维修扁钢丝绳。 7.根据权利要求6所述的激光强磁扁钢丝绳无损探伤系统进行扁钢丝绳在线探伤的方法，其特征在于：第③步找出最小的△T值，即△Tmin后，先计算△Tmin是否小于或等于90％的△T0，若△Tmin＞90％△T0，继续第③步记载运行步骤，若△Tmin≤90％△T0，则马上发出警报，并立即将扁钢丝绳配用的提升机的罐笼就近停靠在井下或井口，迅速撤离其内的工作人员，立即检修，避免人员伤亡。
所属类别：	发明专利