本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于電梯拉索漏磁探傷的六永磁鐵軸向磁化實(shí)現(xiàn)方法，屬于電梯鋼索。

背景技術(shù)：

1、隨著社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，電梯的載重安全問(wèn)題變的越來(lái)越重要，而電梯鋼索作為電梯重要的載重設(shè)備，往往在長(zhǎng)期震動(dòng)、拉扯的高強(qiáng)度環(huán)境中，受到不可逆的損傷。電梯鋼索缺陷故障不僅對(duì)人們生活居家造成了難以挽回的傷害，也是工業(yè)生產(chǎn)方面安全事故發(fā)生的重要原因之一。所以，目前十分需要設(shè)計(jì)一款高效、準(zhǔn)確、廉價(jià)且適合其使用場(chǎng)景的電梯拉索的探傷檢測(cè)設(shè)備。

2、針對(duì)鋼絲繩的無(wú)損檢測(cè)方法有渦流、聲發(fā)射和射線等檢測(cè)方法，但是，上述檢測(cè)方法有檢測(cè)精度差，對(duì)人體產(chǎn)生輻射危害、設(shè)備模塊大，安裝不便等缺陷。其中對(duì)于鋼絲繩最有效準(zhǔn)確的無(wú)損檢測(cè)方法仍然是漏磁檢測(cè)法。在漏磁檢測(cè)方法中，勵(lì)磁體用于將鋼絲繩磁化至其磁飽和。當(dāng)鋼絲繩磁飽和時(shí)，鋼絲繩中存在斷股缺陷會(huì)導(dǎo)致一些磁通量從鋼絲繩泄漏到周圍的空氣中，稱為漏磁通。這種磁通泄漏可以通過(guò)一些磁傳感器檢測(cè)到，例如霍爾傳感器、感應(yīng)線圈、磁通門傳感器。但是，目前漏磁檢測(cè)方法仍然有使用場(chǎng)景局限，檢測(cè)裝置靈活性差，漏磁精度受干擾因素多等問(wèn)題。所以，設(shè)計(jì)一款可以磁化充分，相關(guān)物理屬性參數(shù)合適的漏磁定位方式是基于漏磁信號(hào)的拉索探傷設(shè)備的關(guān)鍵。

3、此前，針對(duì)漏磁檢測(cè)法對(duì)鋼索進(jìn)行無(wú)傷探傷的研究和應(yīng)用都被投入實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)，例如：christen等設(shè)計(jì)了一種磁性檢測(cè)裝置，采用直流通電線圈磁化拉索，具有檢測(cè)精度高，定位準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，但是該裝置需要檢測(cè)工作人員在吊頂上安裝滑輪，同時(shí)利用拖吊電纜給磁化線圈供電。這樣的裝置結(jié)構(gòu)不利于電梯井這類通道狹長(zhǎng)且垂直縱深大的應(yīng)用場(chǎng)景，增加了工作人員安裝檢測(cè)的危險(xiǎn)性。

4、顯然，相比于電磁法，永磁鐵勵(lì)磁裝置具有體積小，質(zhì)量較輕，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，且安裝簡(jiǎn)易的優(yōu)勢(shì)。在這方面的研究中，kuar將兩個(gè)ndfeb環(huán)沿軸向切割成32個(gè)相等的圓弧段，最終在缺陷處產(chǎn)生了缺陷信號(hào)，但是該研究沒有探求導(dǎo)磁體內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，實(shí)際生產(chǎn)也無(wú)法將高磁力的分段圓弧組裝成完整的圓環(huán)。趙旭等人利用有限元分析，改善設(shè)計(jì)了一款勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，使最大磁化強(qiáng)度提升了8.8％，但是其采用的磁化方法是環(huán)形磁鐵周向磁化的方式，該磁化方法無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量尺寸過(guò)小的缺陷，同時(shí)，可能造成缺陷漏磁信號(hào)被股間信號(hào)所影響。值得一提的是，目前的鋼絲繩測(cè)試儀均采用四塊徑向磁化半環(huán)磁鐵的方式，形成兩個(gè)完整的磁環(huán)，這種方式，雖然可以將拉索完全磁化，但是仍然有造價(jià)昂貴且取材困難的問(wèn)題，對(duì)于電梯拉索這類檢修量大且分布地區(qū)廣泛，使用環(huán)境多變的檢測(cè)對(duì)象并不適用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提出了一種應(yīng)用于電梯拉索漏磁探傷的六永磁鐵軸向磁化實(shí)現(xiàn)方法，該方法利用有限個(gè)永磁鐵排成陣列進(jìn)行軸向磁化的方式，足夠?qū)⒄麄€(gè)導(dǎo)磁體設(shè)備進(jìn)行磁化并在設(shè)備缺陷處顯示出明顯磁場(chǎng)。該方法建立六永磁鐵陣列軸向磁化模型，發(fā)現(xiàn)該磁化方式可以在鋼索內(nèi)部產(chǎn)生穩(wěn)定且強(qiáng)度足夠的磁場(chǎng)，并且在漏磁處得到了非常強(qiáng)烈的漏磁信號(hào)，最高在400mt左右，表明該磁化方式的可行性。同時(shí)本發(fā)明不斷改善設(shè)備相關(guān)物理屬性參數(shù)，以求在盡可能的范圍內(nèi)得到最大的漏磁信號(hào)。本發(fā)明磁化方式有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本價(jià)格低廉，檢測(cè)效率高，靈活性強(qiáng)且精度優(yōu)秀等特點(diǎn)，具有成為實(shí)際漏磁檢測(cè)裝置磁化方式的潛力。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種應(yīng)用于電梯拉索漏磁探傷的六永磁鐵軸向磁化實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括如下步驟：

3、步驟1：將待檢測(cè)的拉索置于軸向固定結(jié)構(gòu)內(nèi)，并對(duì)其進(jìn)行索芯對(duì)準(zhǔn)。

4、步驟2：建立等效磁路模型，使用磁場(chǎng)安培環(huán)路定律和畢奧—薩伐爾定律計(jì)算磁場(chǎng)分布，并利用恒定磁場(chǎng)的基本方程和邊界條件進(jìn)行分析。

5、步驟3：計(jì)算具體工況下的磁動(dòng)勢(shì)和磁阻，計(jì)算永磁體磁動(dòng)勢(shì)、氣隙磁阻以及磁路中的總磁通和漏磁通，選擇合適的永磁鐵和銜鐵材料。

6、步驟4：三維仿真建模：通過(guò)三維有限元建模，研究具體拉索工況下磁極間距、霍爾元件提離值、永磁鐵厚度、磁鐵材質(zhì)等物理屬性參數(shù)對(duì)漏磁信號(hào)大小的影響并選擇合適的參數(shù)屬性。仿真計(jì)算步驟包括如下：

7、首先是創(chuàng)建電梯拉索使用具體物理環(huán)境，再選擇疑似漏磁點(diǎn)建立電磁參照模型，通過(guò)掃描式網(wǎng)格細(xì)分，檢測(cè)出電磁異常點(diǎn)，針對(duì)所獲得的異常電磁信號(hào)，匹配賦予相應(yīng)銜鐵和永磁體材料屬性，假設(shè)斷絲處為非連續(xù)性，進(jìn)行加載漏磁邊界條件，通過(guò)仿真優(yōu)化軟件計(jì)算出最優(yōu)解。

8、步驟5：將銜鐵和永磁鐵以環(huán)形陣列的方式排布，圈繞在拉索周圍，對(duì)電梯拉索進(jìn)行飽和勵(lì)磁，以確保鋼絲繩內(nèi)部的磁通趨于穩(wěn)定和均勻分布。

9、步驟6：對(duì)于缺陷處面上任意一點(diǎn)(xm，ym，zm)的漏磁場(chǎng)可以表示為：

10、

11、優(yōu)化磁化元件參數(shù)：調(diào)整永磁體的厚度、磁極間距和提離距離，以獲得最大的漏磁信號(hào)。

12、步驟7:對(duì)漏磁位置特征點(diǎn)坐標(biāo)(x1，y1，z1)，(x2，y2，z2)進(jìn)行記錄并上傳至pc端。

13、有益效果：

14、1、精確的斷絲檢測(cè)：本發(fā)明的鋼絲繩斷絲無(wú)損檢測(cè)裝置采用高精度的電磁感應(yīng)技術(shù)，能夠準(zhǔn)確識(shí)別鋼絲繩中微小的斷絲現(xiàn)象，檢測(cè)精度達(dá)到±1％，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的視覺或手動(dòng)檢測(cè)方法。

15、2、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與報(bào)警：裝置具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，一旦檢測(cè)到斷絲，立即通過(guò)聲光報(bào)警系統(tǒng)通知操作人員，及時(shí)采取措施，避免事故發(fā)生。

16、3、自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理：檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄并存儲(chǔ)，便于后續(xù)分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)，同時(shí)減少了人工記錄的錯(cuò)誤和遺漏。

17、4、環(huán)境適應(yīng)性：裝置設(shè)計(jì)考慮到戶外及惡劣環(huán)境下的使用需求，具有防塵、防水、耐高低溫的特性，確保在-20℃至60℃的環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。

18、5、耐久性設(shè)計(jì)：關(guān)鍵部件采用高強(qiáng)度材料，經(jīng)過(guò)特殊工藝處理，提高了裝置的耐磨性和抗沖擊性，使用壽命延長(zhǎng)至傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備的兩倍。

19、6、易于集成：裝置設(shè)計(jì)為模塊化，方便與現(xiàn)有的起重設(shè)備和安全監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)縫集成，無(wú)需大規(guī)模改造即可投入使用。

20、7、維護(hù)成本低：由于采用了低功耗設(shè)計(jì)和長(zhǎng)壽命的傳感器，裝置的能耗低，維護(hù)周期長(zhǎng)，顯著降低了維護(hù)成本。

21、8、遠(yuǎn)程監(jiān)控能力：裝置支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，使得管理人員可以在控制中心實(shí)時(shí)監(jiān)控鋼絲繩的狀態(tài)，提高了管理效率。

22、9、符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)：本裝置的設(shè)計(jì)和制造符合國(guó)際安全iso標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

技術(shù)特征：

1.一種應(yīng)用于電梯拉索漏磁探傷的六永磁鐵軸向磁化實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于電梯拉索漏磁探傷的六永磁鐵軸向磁化實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：在所述步驟4中,通過(guò)三維有限元建模，研究具體拉索工況下磁極間距、霍爾元件提離值、永磁鐵厚度、磁鐵材質(zhì)等物理屬性參數(shù)對(duì)漏磁信號(hào)大小的影響并選擇合適的參數(shù)屬性；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于電梯拉索漏磁探傷的六永磁鐵軸向磁化實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：在所述s6步驟中,優(yōu)化磁化元件參數(shù)：調(diào)整永磁體的厚度、磁極間距和提離距離，以獲得最大的漏磁信號(hào)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于電梯拉索漏磁探傷的六永磁鐵軸向磁化實(shí)現(xiàn)方法，包括建立等效磁路模型，使用磁場(chǎng)安培環(huán)路定律和畢奧—薩伐爾定律計(jì)算磁場(chǎng)分布，利用恒定磁場(chǎng)基本方程和邊界條件綜合計(jì)算具體工況下的磁動(dòng)勢(shì)、磁阻、永磁體磁動(dòng)勢(shì)、氣隙磁阻和磁路中的總磁通和漏磁通，匹配合適永磁鐵和銜鐵材料；通過(guò)三維有限元建模，計(jì)算具體拉索工況下磁極間距、霍爾元件提離值、永磁鐵厚度、磁鐵材質(zhì)物理參數(shù)對(duì)漏磁信號(hào)影響；將永磁鐵和銜鐵以環(huán)形陣列方式排布，圈繞在被檢電梯拉索周圍進(jìn)行飽和勵(lì)磁，對(duì)可能缺陷點(diǎn)處調(diào)整永磁體厚度、磁極間距和提離距離，獲得最大漏磁信號(hào)。本發(fā)明能無(wú)損識(shí)別鋼絲中微小斷絲，檢測(cè)精度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)視覺或手動(dòng)檢測(cè)方法。

技術(shù)研發(fā)人員：沈云堃,吳博宇,居楠,周鼎昊,洪暉杰,黃健,羅睿,林曉勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京郵電大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10