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摘 要:對電梯鋼絲繩檢測技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,研究了電磁無損檢測技術(shù)在電梯鋼絲繩檢驗(yàn)中的應(yīng)用,通過采集電梯鋼絲繩數(shù)據(jù),建立相應(yīng)的鋼絲繩數(shù)據(jù)庫模型,從而更好地指導(dǎo)電磁無損檢驗(yàn)設(shè)備——探傷儀在檢驗(yàn)中的實(shí)際操作過程,提高檢測的準(zhǔn)確度和便捷性。
關(guān)鍵詞:無損檢測;電梯鋼絲繩;探傷儀;參數(shù)數(shù)據(jù)庫
0 引言
協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示,近年來我國備案在冊的電梯數(shù)量正以每年高于2O%的速度增長,2008年年底已超過100萬臺(tái),2009年底則突破120萬臺(tái),成為世界上電梯擁有量最大的國家。我國有13億多人口,在用電梯的人均擁有量是世界平均數(shù)的1/3,是發(fā)達(dá)國家的1/10,我國電梯市場還遠(yuǎn)未飽和。隨著城市化、城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷深入,各種項(xiàng)目的建設(shè)增多,住宅電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行梯的需求也會(huì)越來越大。
電梯分布在城市密集樓群中,人們對電梯的依賴程度越來越高。隨著電梯用量的暴增,電梯的安全問題也愈加凸顯。近年來與電梯有關(guān)的安全事故時(shí)有發(fā)生,且呈高發(fā)態(tài)勢,主要發(fā)生在商場、賓館、醫(yī)院、地鐵等場所及民用住宅,這些都是人員密集地。[1]據(jù)統(tǒng)計(jì),僅2010年我國電梯事故就造成43人死亡,電梯萬部事故率為0.26。而電梯一旦發(fā)生事故,往往會(huì)造成重大人員傷亡?,F(xiàn)在電梯的安全使用日益得到人們的關(guān)注和重視,故2011年各地相繼展開以電梯安全為內(nèi)容的專項(xiàng)整治工作。電梯作為涉及人身安全的特種設(shè)備,其安全附件特別是鋼絲繩由于頻繁使用,會(huì)出現(xiàn)不同程度的腐蝕、磨損、斷絲等現(xiàn)象,嚴(yán)重影響電梯的安全使用。電梯鋼絲繩是一種撓性構(gòu)件,它具有強(qiáng)度高、自重輕、彈性好、工作平穩(wěn)可靠、承載能力強(qiáng)以及在高速工作條件下運(yùn)行無噪聲等優(yōu)點(diǎn)。然而,電梯鋼絲繩作為一種工程承載構(gòu)件,所處的工作環(huán)境十分惡劣,在使用一段時(shí)
間后,必然會(huì)發(fā)生斷絲、磨損、銹蝕甚至驟斷等現(xiàn)象,使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能發(fā)生變化,其損傷程度和承載能力關(guān)系到電梯的性能穩(wěn)定和乘客的人身安全。由于它的很多缺陷存在于內(nèi)部,無法僅憑外觀就能作出準(zhǔn)確判定。因此,能否準(zhǔn)確地檢測出鋼絲繩的缺陷,并作出判定分析,已成為電梯鋼絲無損檢測的關(guān)鍵。
通過研究無損檢測技術(shù)在電梯鋼絲繩檢測中的應(yīng)用,可以科學(xué)地分析、判斷鋼絲繩的使用情況,及時(shí)更換,同時(shí)避免不必要的浪費(fèi),確保電梯的安全使用。
1 現(xiàn)狀分析
在2O世紀(jì)90年代和2l世紀(jì)初,電梯大量投入運(yùn)行,電梯鋼絲繩的報(bào)廢、更新成為一個(gè)普遍而突出的問題。國家電梯質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心副主任馬培忠曾表示,這些電梯的大部分組成部件已經(jīng)到了或者超過了正常使用壽命,并且這些電梯多數(shù)早就不符合現(xiàn)在完善的安全要求,到了應(yīng)該改造和更新的階段。如果不加區(qū)別的全部更換,無疑耗費(fèi)巨大,而有選擇地更新又面臨如何進(jìn)行技術(shù)判別的問題。電梯鋼絲繩與電梯其他部位相對完善的檢測和監(jiān)視手段相比,其檢測及其安全性評(píng)估目前急需卻又薄弱。[2]
我國傳統(tǒng)的電梯鋼絲繩檢測一般采用肉眼檢測的簡單方法,存在很多缺陷,易出現(xiàn)漏判、錯(cuò)判等問題。目前,我國還沒有一套完整的電梯鋼絲繩電磁檢測方法的標(biāo)準(zhǔn)或安全技術(shù)規(guī)范。據(jù)調(diào)查,許多單位的電梯未經(jīng)科學(xué)檢測判定即更換電梯鋼絲繩,這樣不僅大大增加了電梯的使用成本,也嚴(yán)重降低了電梯的使用效率。
《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則——曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》(以下簡稱新檢驗(yàn)規(guī)則),2010年4月1日起開始實(shí)施。新規(guī)則中對于電梯的檢測也是要求使用鋼絲繩檢測儀或放大鏡進(jìn)行檢查。[3]但無論是放大鏡還是肉眼檢測或卡尺的檢測,都會(huì)存在檢測精度不高、結(jié)果不準(zhǔn)確、造成錯(cuò)判的問題。
從100多年前世界上第一臺(tái)鋼絲繩探傷儀在南非面世以來,世界范圍內(nèi)鋼絲繩無損探傷采用的各種檢測技術(shù)原理蓬勃發(fā)展,幾乎涵蓋了近代物理學(xué)的各個(gè)分支學(xué)科。現(xiàn)在,通常將鋼絲繩無損探傷技術(shù)分為磁檢測技術(shù)和非磁檢測技術(shù)兩大類,非磁檢測方法因檢測信號(hào)易受干擾、檢測結(jié)果難以記錄、設(shè)備費(fèi)用太高、檢測局限性太大等原因未能推廣應(yīng)用。[4]基本都處于實(shí)驗(yàn)室階段。對電梯鋼絲繩檢測設(shè)備最基本、最重要的要求就是在各種干擾之下靈敏地、準(zhǔn)確無誤地識(shí)別鋼絲繩缺陷的信號(hào),排除各種噪聲干擾,從而獲得鋼絲繩損傷的真實(shí)信息,并在此基礎(chǔ)上對這些信息進(jìn)行分析處理,形成對鋼絲繩損傷的判斷。
電磁無損檢測技術(shù)正以可靠性強(qiáng)、靈敏度高、更經(jīng)濟(jì)而成為研究的重點(diǎn),并且已經(jīng)投入到實(shí)踐中,是目前公認(rèn)的最可靠的鋼絲繩檢測方法,其研究的方向正朝著高精度、多功能、智能化、操作簡單、微控制器輔助檢測方向發(fā)展。目前市場上已有許多種電磁鋼絲繩無損檢測儀器,但在實(shí)際應(yīng)用操作過程中,均存在一定程度的缺陷。而且這些檢測儀器大多都是針對礦山、鋼鐵企業(yè)用鋼絲繩檢測的設(shè)計(jì),不能很好地適應(yīng)電梯間狹小空間的操作,尤其近年來無機(jī)房電梯的廣泛使用使得這個(gè)問題尤為突出。
2 電磁無損檢測技術(shù)在電梯鋼絲繩檢測中的應(yīng)用
由于電梯鋼絲繩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),決定了其故障產(chǎn)生的特殊性,隨著使用時(shí)間的延長,電梯鋼絲繩將會(huì)產(chǎn)生各種損傷,例如:由于鋼絲繩磨損和銹蝕引起電梯鋼絲繩截面積的減少。當(dāng)電梯鋼絲繩中某一處出現(xiàn)嚴(yán)重故障后,將會(huì)導(dǎo)致整根鋼絲繩報(bào)廢??傮w而言,電梯鋼絲繩在使用過程中的損傷主要有斷絲、銹蝕、變形、磨損等幾種形式,而且不同的損傷之間互相產(chǎn)生影響。
電磁無損檢測技術(shù)早在實(shí)際的應(yīng)用中就已得到廣泛應(yīng)用,國外關(guān)于鋼絲繩電磁無損檢測已發(fā)展了一個(gè)世紀(jì),積累了很多經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)在國外鋼絲繩無損檢測正由早期的檢測鋼絲繩磨損、斷絲、銹蝕等缺陷,向檢測鋼絲繩金屬截面積損失、鋼絲繩強(qiáng)度評(píng)估和鋼絲繩壽命預(yù)估方向發(fā)展。[5]目前一些發(fā)達(dá)國家已制定了通過無損檢測判廢鋼絲繩的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則,并且最新的國際標(biāo)準(zhǔn)IS04039-20041中3.3.3條款明確了鋼絲繩無損檢測結(jié)合人工視覺檢查可以確定鋼絲繩惡化的面積和程度。
目前國內(nèi)市場上應(yīng)用比較廣泛的電梯鋼絲繩探傷儀是上海且華MTC(圖1)和洛陽TCK(圖2)在線檢測系統(tǒng)。這些系統(tǒng)都可以對電梯鋼絲繩進(jìn)行定性和定量的檢測,但應(yīng)用于電梯維護(hù)的實(shí)際檢測工作中,還需要對這些檢測設(shè)備通過電磁無損檢測技術(shù)原理分析,對傳感器改造,以適應(yīng)狹小空間,解決抗干擾性差的缺點(diǎn),才可以對電梯鋼絲繩缺陷進(jìn)行較準(zhǔn)確的定性、定量和定位的正確判斷,降低誤差率。如圖3所示。決定鋼絲繩是否需要更換或者報(bào)廢,在各種檢測系統(tǒng)中都要進(jìn)行參數(shù)設(shè)定,而如何選擇并設(shè)定參數(shù)往往依賴于實(shí)際操作人員的經(jīng)驗(yàn),無法保證檢測結(jié)果的同一性,并且每次檢測都得進(jìn)行設(shè)定,檢測周期較長。
為解決上述問題,需要對各種規(guī)格的電梯鋼絲繩建立針對電梯鋼絲繩檢測的參數(shù)數(shù)據(jù)庫,將檢測得到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)進(jìn)行比較,才能依照程序更便捷、更準(zhǔn)確地作出結(jié)論,避免了經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷的不準(zhǔn)確,真正實(shí)現(xiàn)智能化、“傻瓜化”。要形成基本的數(shù)據(jù)庫,必須對大量的鋼絲繩數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。筆者所在的研究小組進(jìn)行了大量的模擬實(shí)驗(yàn),并針對不同類型和規(guī)格的電梯鋼絲繩進(jìn)行了測試。如表1所示。
將數(shù)據(jù)庫和探傷儀的虛擬系統(tǒng)對接,才可以確保參數(shù)設(shè)定的合理性,避免了依靠檢驗(yàn)者主觀經(jīng)驗(yàn)判斷帶來的誤差,降低儀器使用的難度,并可保證結(jié)果的同一性。如圖4所示。
3 結(jié)語
電磁無損檢測技術(shù)在鋼絲繩檢驗(yàn)中的應(yīng)用越來越廣泛,但在電梯鋼絲繩的檢測中還應(yīng)更具針對性,才能徹底消除事故隱患,科學(xué)規(guī)劃,節(jié)約用繩成本,有效提高生產(chǎn)效率,而電梯鋼絲繩數(shù)據(jù)庫的建立更能完善整個(gè)電磁無損檢測技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用,也必將促進(jìn)我國特種設(shè)備安全技術(shù)與監(jiān)管水平快速越上一個(gè)新的高度。
[參考文獻(xiàn)]
[1]國家質(zhì)檢總局.2009年全國特種設(shè)備安全狀況白皮書,2010
[2]竇柏林,楊旭,繆康.我國鋼絲繩安全現(xiàn)狀及鋼絲繩檢測技術(shù)的創(chuàng)新.中國特種設(shè)備安全,2008(7)
[3]TSG T7001-2009 電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則一曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯
[4]楊輝,電梯曳引鋼絲繩的無損檢測與潤滑維護(hù).上海電梯,2006(3)
[5]賈社民,賈利民.完善鋼絲繩電磁檢測設(shè)備評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系.無損檢測,2009(7)
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