PL210042B1

PL210042B1 - Head for non-destructive diagnostic testing of steel ropes

Info

Publication number: PL210042B1
Application number: PL373482A
Authority: PL
Inventors: Jan Hankus; Roman Demczak; Kazimierz Szendzielorz; Brunon Pajonk; Krzysztof Paradowski
Original assignee: Główny Inst Górnictwa
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2011-11-30
Also published as: PL373482A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest głowica do nie niszczących badań diagnostycznych lin stalowych, mająca dzieloną budowę z magnetycznymi czujnikami.The subject of the invention is a head for non-destructive diagnostic tests of steel ropes, having a split structure with magnetic sensors.

Znane są głowice do nie niszczących badań diagnostycznych lin stalowych wyposażone w magnetyczny czujnik indukcyjny wewnętrzny do wykrywania miejscowych ubytków, spowodowanych na przykład pękniętymi drutami i wżerami korozyjnymi, magnetyczny czujnik indukcyjny zewnętrzny do szacowania głębokości, na której znajduje się uszkodzenie oraz czujnik hallotronowy do wykrywania dłuższych ubytków metalicznego przekroju poprzecznego, spowodowanych korozją i starciami. Zastosowanie tych głowic wymaga sztucznego magnesowania liny za pomocą źródeł zewnętrznych polem magnetycznym stałym lub zmiennym, do stanu bliskiego nasyceniu magnetycznemu. Badania magnetyczne stanu liny rejestrowane są analogowo na taśmie termicznej i cyfrowo na karcie PCMCIA.Known are heads for non-destructive diagnostic tests of wire ropes equipped with a magnetic internal inductive sensor to detect local losses, caused, for example, by broken wires and corrosion pits, an external magnetic inductive sensor to estimate the depth at which the damage is located, and a hall sensor for detecting longer defects. metallic cross section due to corrosion and abrasion. The use of these heads requires artificial magnetization of the rope by means of external sources with a constant or variable magnetic field, to a state close to magnetic saturation. Magnetic tests of the rope condition are recorded analogically on a thermal tape and digitally on a PCMCIA card.

Wielkością mierzoną przez znane głowice jest wartość indukcji magnetycznej w przestrzeni otaczającej linę lub strumień rozproszenia wokół liny. Zmiany tych parametrów obrazują sumaryczne osłabienie przekroju całej liny, nie określając ich rozkładu na poszczególne splotki. Utrudnia to identyfikację uszkodzeń i ocenę stanu bezpieczeństwa pracujących lin.The quantity measured by the known heads is the value of the magnetic induction in the space surrounding the rope or the scatter flux around the rope. Changes in these parameters reflect the overall weakening of the cross-section of the entire rope, without specifying their distribution into individual strands. This makes it difficult to identify damage and assess the safety of working ropes.

Głowica do nie niszczących badań diagnostycznych lin stalowych, mająca dzieloną budowę z magnetycznymi czujnikami, wedł ug wynalazku ma magnetyczne czujniki zmiany wartoś ci skł adowej pionowej natężenia pola i gradientu, których liczba jest równa liczbie splotek zewnętrznych liny oraz ma prowadnicę, która przy ruchu względnym liny lub głowicy wywołuje ruch obrotowy głowicy względem liny.The head for non-destructive diagnostic tests of wire ropes, having a split structure with magnetic sensors, according to the invention, has magnetic sensors for changing the value of the vertical component of the field intensity and gradient, the number of which is equal to the number of external strands of the rope, and has a guide which, with or the head causes the head to rotate in relation to the rope.

Prowadnicę korzystnie tworzą uformowane wewnątrz głowicy śrubowe rowki o kształcie i wymiarach splotki zewnętrznej oraz skoku równym skokowi zwicia splotek w linę.The guide is preferably formed by helical grooves formed inside the head having the shape and dimensions of the outer strand and a pitch equal to the strand's twist into a rope.

Głowica według wynalazku nie wymaga sztucznego magnesowania liny, ponieważ wykorzystuje efekt magnetycznej pamięci metalu i naturalnego namagnesowania w magnetycznym polu Ziemi, co znacznie usprawnia prowadzenie badań diagnostycznych w różnego rodzaju urządzeniach transportu linowego. Ponadto zmiany osłabienia rejestrowane są wzdłuż poszczególnych splotek, co ułatwia identyfikację uszkodzeń i ocenę stanu bezpieczeństwa pracujących lin.The head according to the invention does not require artificial magnetization of the rope, because it uses the effect of magnetic memory of metal and natural magnetization in the magnetic field of the Earth, which significantly facilitates the conduct of diagnostic tests in various types of rope transport devices. In addition, changes in weakening are recorded along individual strands, which facilitates the identification of damage and assessment of the safety condition of the working ropes.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat głowicy wraz z fragmentem liny stalowej i układem do badań, fig. 2 - widok głowicy od góry, fig. 3 - jej przekrój wzdłużny, a fig. 4 - magnetogram przebiegu zmian uzyskany podczas przesuwania magnetycznego czujnika wzdłuż jednej splotki liny.The subject of the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows a diagram of the head with a fragment of the steel rope and the testing system, fig. 2 - top view of the head, fig. 3 - its longitudinal section, and fig. 4 - a magnetogram of the course of changes obtained by moving the magnetic sensor along one strand of the rope.

Głowica 1 do nie niszczących badań diagnostycznych lin stalowych 2 ma dzieloną budowę, ukształtowaną wewnątrz, odpowiednio do konstrukcji i średnicy liny. Dolną część głowicy 1 stanowi dzielone łożysko 3 wraz z płytą 4, służącą do mocowania głowicy w miejscu badania liny. Na górnej części głowicy znajdują się magnetyczne czujniki 5 zmiany wartości składowej pionowej natężenia pola H_p i gradientu K_in, których liczba jest równa liczbie splotek zewnętrznych 6 liny oraz rejestrator 7 długości przesuwanej splotki. Magnetyczne czujniki 5 są połączone kablami 8 z dołączonym do głowicy 1 magnetometrem 9, wyposażonym w monitor i blok pamięci. W górnej i dolnej wewnętrznej części głowicy 1 znajduje się prowadnica 10, która przy ruchu względnym liny lub głowicy 1 wywołuje ruch obrotowy głowicy 1 względem liny. Prowadnicę 10 tworzą rowki śrubowe o kształcie i wymiarach splotki zewnętrznej 6 oraz skoku równym skokowi zwicia splotek w linę.The head 1 for non-destructive diagnostic tests of wire ropes 2 has a divided structure, shaped inside, according to the structure and diameter of the rope. The lower part of the head 1 is a split bearing 3 with a plate 4, which is used to fix the head at the rope testing site. On the upper part of the head there are magnetic sensors 5 for changing the value of the vertical component of the field strength H _p and the gradient K _in , the number of which is equal to the number of outer strands 6 of the rope, and a recorder 7 of the length of the sliding strand. The magnetic sensors 5 are connected by cables 8 to a magnetometer 9 attached to the head 1, equipped with a monitor and a memory block. In the upper and lower inner part of the head 1 there is a guide 10 which causes the head 1 to rotate in relation to the rope during the relative movement of the rope or head 1. The guide 10 is formed by helical grooves with the shape and dimensions of the outer strand 6 and a pitch equal to the pitch of the strands into a rope.

Pomiar wielkości osłabienia odbywa się, gdy układ magnetycznych czujników 5 przesuwa się nad powierzchnią splotek ruchem śrubowym rejestrując zmiany wartości składowej pionowej pola Hp wzdłuż długości liny. Wyniki pomiaru prezentowane są w postaci rozkładów wartości pola Hp i gradientu Kin według zależności:The measurement of the amount of weakening takes place as the system of magnetic sensors 5 moves over the surface of the strands in a helical motion, registering changes in the value of the vertical component of the field Hp along the length of the rope. The measurement results are presented in the form of distributions of Hp field values and the Kin gradient according to the relationship:

= ^[ΔΡΐ ^] = ^[HPl ^{- H}P2 ^]= 2I₀ = 2Ιο obrazującej intensywność zmiany składowej pionowej pola H_p wzdłuż drogi przesuwu czujników 5, gdzie | ΔΗρ | to bezwzględna wartość różnicy pola H_p między dwoma punktami położonymi na prostopadłej do linii koncentracji naprężeń Kn z zerową wartością pola Hp w równej odległości Io po przeciwnych stronach Kn.= ^[Δ Ρΐ ^] = ^[H Pl ^{- H} P2 ^] = 2I ₀ = 2Ιο representing the intensity of the change in the vertical component of the field H _p along the path of sensors 5, where | ΔΗρ | is the absolute value of the difference of the field H _p between two points located on the perpendicular to the line of stress concentration Kn with zero value of the field Hp at the equal distance Io on the opposite sides of Kn.

PL 210 042 B1PL 210 042 B1

Warunkiem prowadzenia badań stanu liny według wynalazku jest ruch złożony postępowo-obrotowy głowicy 1 o skoku równym skokowi zwicia splotek w linę. Uzyskać to można albo przy ruchu liny i utrzymaniu głowicy 1 w stałym położeniu, albo przy nieruchomej linie i ruchu względnym głowicy 1 wzdłuż liny. Podczas przesuwania magnetycznych czujników 5 nad powierzchnią splotek rejestrowane są zmiany znaku i wartości pola Hp wskazujące na zaistniałe już oznaki osłabienia, jak pęknięcia drutów, wżery korozyjne, starcia drutów i tym podobne. Ponadto, w odróżnieniu od znanej metody magnetycznej wykrywane są również tak zwane obszary koncentracji naprężenia, w których podczas dalszej eksploatacji mogą wystąpić dalsze dodatkowe osłabienia liny.The condition for conducting the research on the condition of the rope according to the invention is a compound rotational-rotary motion of the head 1 with a pitch equal to the pitch of the strands twisted into the rope. This can be achieved either by moving the rope and keeping the head 1 in a fixed position, or by a stationary line and relative movement of the head 1 along the rope. When the magnetic sensors 5 are moved over the surface of the strands, changes in the sign and value of the Hp field are registered, indicating signs of weakening that have already occurred, such as wire breaks, corrosion pits, wire abrasions and the like. Moreover, in contrast to the known magnetic method, so-called stress concentration areas are also detected, in which further additional weakening of the rope may occur during further operation.

Z magnetometru 9 zarejestrowane dane przenoszone są do stacjonarnego komputera klasy PC lub laptopa, gdzie wykonuje się obliczenia i wykresy. Następnie, analizuje się najbardziej osłabione miejsca badanej liny wykazane w metodzie magnetycznej pamięci metalu i w magnetycznym polu Ziemi. Wyznaczane i analizowane okresowo parametry są podstawą oceny aktualnego stanu bezpieczeństwa pracujących lin. Im większe są wartości natężenia pola Hp i gradientu Kin, tym bardziej stan liny podatny jest na pęknięcia i uszkodzenia.From the magnetometer 9, the recorded data is transferred to a desktop PC or laptop, where calculations and graphs are made. Then, the most weakened points of the tested rope are analyzed, as shown in the metal magnetic memory method and in the Earth's magnetic field. Parameters determined and analyzed periodically are the basis for assessing the current safety condition of operating ropes. The greater the values of the Hp field strength and the Kin gradient, the more susceptible to breakage and damage is the rope condition.

Na magnetogramie, uwidocznionym na fig. 4 rysunku, górna część wykresu i lewa oś rzędnych przedstawiają wartości składowej pionowej pola Hp, a jego dolna część i prawa oś rzędnych wartości gradientu Kin, będącego głównym kryterium oceny stanu naprężeń. Największe zmiany wartości natężenia pola Hp, wynoszące od około -120 A/m do około +25 A/m, występują w obszarze między 90 a 110 mm długości Lx badanej próbki. W tym obszarze występuje również maksymalna wartość gradientu Kin = około 30 (A/m)/mm, co świadczy o występowaniu największego spiętrzenia naprężeń, które podczas dalszej pracy mogą wywołać uszkodzenie splotki.In the magnetogram, shown in Fig. 4, the upper part of the plot and the left ordinate show the values of the vertical component of the Hp field, and its lower part and the right ordinate of the values of the Kin gradient, which is the main criterion for the evaluation of the stress state. The greatest changes in the field strength Hp, ranging from about -120 A / m to about +25 A / m, occur in the area between 90 and 110 mm of the length Lx of the tested sample. In this area there is also the maximum value of the gradient Kin = about 30 (A / m) / mm, which proves the occurrence of the highest stress concentration, which may cause damage to the strand during further operation.

Claims

1. Head for non-destructive diagnostic tests of wire ropes, having a split structure with magnetic sensors, characterized by magnetic sensors (5) for changing the value of the vertical component of the field strength and gradient, the number of which is equal to the number of outer strands (6) of the rope and has a guide (10) which causes the head (1) to rotate in relation to the rope with the relative movement of the rope or the head (1).

2. Head according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that the guide (10) is formed inside the head by helical grooves with the shape and dimensions of the outer strand (10) and a pitch equal to the pitch of the strands in a rope.