發(fā)表期刊:《機電信息》
摘 要：對電梯鋼絲繩檢測技術現(xiàn)狀進行了分析，研究了電磁無損檢測技術在電梯鋼絲繩檢驗中的應用，通過采集電梯鋼絲繩數(shù)據(jù)，建立相應的鋼絲繩數(shù)據(jù)庫模型，從而更好地指導電磁無損檢驗設備——探傷儀在檢驗中的實際操作過程，提高檢測的準確度和便捷性。
關鍵詞：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，2009年底則突破120萬臺，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)達國家的1/10，我國電梯市場還遠未飽和。隨著城市化、城鎮(zhèn)化建設的不斷深入，各種項目的建設增多，住宅電梯、自動扶梯、自動人行梯的需求也會越來越大。
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。近年來與電梯有關的安全事故時有發(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，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，往往會造成重大人員傷亡。現(xiàn)在電梯的安全使用日益得到人們的關注和重視，故2011年各地相繼展開以電梯安全為內(nèi)容的專項整治工作。電梯作為涉及人身安全的特種設備，其安全附件特別是鋼絲繩由于頻繁使用，會出現(xiàn)不同程度的腐蝕、磨損、斷絲等現(xiàn)象，嚴重影響電梯的安全使用。電梯鋼絲繩是一種撓性構件，它具有強度高、自重輕、彈性好、工作平穩(wěn)可靠、承載能力強以及在高速工作條件下運行無噪聲等優(yōu)點。然而，電梯鋼絲繩作為一種工程承載構件，所處的工作環(huán)境十分惡劣，在使用一段時
間后，必然會發(fā)生斷絲、磨損、銹蝕甚至驟斷等現(xiàn)象，使其內(nèi)部結(jié)構性能發(fā)生變化，其損傷程度和承載能力關系到電梯的性能穩(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確判定。因此，能否準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鍵。
通過研究無損檢測技術在電梯鋼絲繩檢測中的應用，可以科學地分析、判斷鋼絲繩的使用情況，及時更換，同時避免不必要的浪費，確保電梯的安全使用。
1 現(xiàn)狀分析
在2O世紀90年代和2l世紀初，電梯大量投入運行，電梯鋼絲繩的報廢、更新成為一個普遍而突出的問題。國家電梯質(zhì)量監(jiān)督檢驗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，無疑耗費巨大，而有選擇地更新又面臨如何進行技術判別的問題。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準或安全技術規(guī)范。據(jù)調(diào)查，許多單位的電梯未經(jīng)科學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，也嚴重降低了電梯的使用效率。
《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則——曳引與強制驅(qū)動電梯》(以下簡稱新檢驗規(guī)則)，2010年4月1日起開始實施。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，都會存在檢測精度不高、結(jié)果不準確、造成錯判的問題。
從100多年前世界上第一臺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原理蓬勃發(fā)展，幾乎涵蓋了近代物理學的各個分支學科?，F(xiàn)在，通常將鋼絲繩無損探傷技術分為磁檢測技術和非磁檢測技術兩大類，非磁檢測方法因檢測信號易受干擾、檢測結(jié)果難以記錄、設備費用太高、檢測局限性太大等原因未能推廣應用。[4]基本都處于實驗室階段。對電梯鋼絲繩檢測設備最基本、最重要的要求就是在各種干擾之下靈敏地、準確無誤地識別鋼絲繩缺陷的信號，排除各種噪聲干擾，從而獲得鋼絲繩損傷的真實信息，并在此基礎上對這些信息進行分析處理，形成對鋼絲繩損傷的判斷。
電磁無損檢測技術正以可靠性強、靈敏度高、更經(jīng)濟而成為研究的重點，并且已經(jīng)投入到實踐中，是目前公認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，但在實際應用操作過程中，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)用鋼絲繩檢測的設計，不能很好地適應電梯間狹小空間的操作，尤其近年來無機房電梯的廣泛使用使得這個問題尤為突出。
2 電磁無損檢測技術在電梯鋼絲繩檢測中的應用
由于電梯鋼絲繩的結(jié)構特點，決定了其故障產(chǎn)生的特殊性，隨著使用時間的延長，電梯鋼絲繩將會產(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。當電梯鋼絲繩中某一處出現(xiàn)嚴重故障后，將會導致整根鋼絲繩報廢?？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。
電磁無損檢測技術早在實際的應用中就已得到廣泛應用，國外關于鋼絲繩電磁無損檢測已發(fā)展了一個世紀，積累了很多經(jīng)驗?，F(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、鋼絲繩強度評估和鋼絲繩壽命預估方向發(fā)展。[5]目前一些發(fā)達國家已制定了通過無損檢測判廢鋼絲繩的標準和規(guī)則，并且最新的國際標準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行定性和定量的檢測，但應用于電梯維護的實際檢測工作中，還需要對這些檢測設備通過電磁無損檢測技術原理分析，對傳感器改造，以適應狹小空間，解決抗干擾性差的缺點，才可以對電梯鋼絲繩缺陷進行較準確的定性、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廢，在各種檢測系統(tǒng)中都要進行參數(shù)設定，而如何選擇并設定參數(shù)往往依賴于實際操作人員的經(jīng)驗，無法保證檢測結(jié)果的同一性，并且每次檢測都得進行設定，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)進行比較，才能依照程序更便捷、更準確地作出結(jié)論，避免了經(jīng)驗數(shù)據(jù)判斷的不準確，真正實現(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)進行采集。筆者所在的研究小組進行了大量的模擬實驗，并針對不同類型和規(guī)格的電梯鋼絲繩進行了測試。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)設定的合理性，避免了依靠檢驗者主觀經(jīng)驗判斷帶來的誤差，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
電磁無損檢測技術在鋼絲繩檢驗中的應用越來越廣泛，但在電梯鋼絲繩的檢測中還應更具針對性，才能徹底消除事故隱患，科學規(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電磁無損檢測技術在實際中的應用，也必將促進我國特種設備安全技術與監(jiān)管水平快速越上一個新的高度。
[參考文獻]
[1]國家質(zhì)檢總局.2009年全國特種設備安全狀況白皮書，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的創(chuàng)新.中國特種設備安全，2008(7)
[3]TSG T7001-2009 電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則一曳引與強制驅(qū)動電梯
[4]楊輝，電梯曳引鋼絲繩的無損檢測與潤滑維護.上海電梯，2006(3)
[5]賈社民，賈利民.完善鋼絲繩電磁檢測設備評價標準及應用標準體系.無損檢測，2009(7)
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