基于漏磁检测的钢丝绳断丝检测方法及系统实现

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钢丝绳被广泛应用于大型机械设备的关键部位,其健康状态的评估对于确保整个机械安全健康的运转极为重要。随着使用寿命的增加,钢丝绳会出现各种损伤,如果不及时更换可能会造成严重事故。因此,研究钢丝绳的健康状态对于保障设备的平稳安全运行及预防重大事故的发生具有重大的工程价值和学术意义。由于钢丝绳绝大多数采用导磁性能良好的高碳钢制成,因此电磁无损检测方法成为探伤的首选方法。在文献调研和分析的基础上,本文针对最常见、危害最大的钢丝绳断丝缺陷为研究对象,采用漏磁检测的方法对钢丝绳断丝缺陷进行检测。本文分别从钢丝绳漏磁信号形态、钢丝绳漏磁信号处理算法及钢丝绳断丝检测系统三个方面开展研究,旨在提高钢丝绳断丝检测的准确率。本文的主要研究内容及创新点如下:(1)针对现有文献大都是对钢丝绳断丝位置、断口宽度及断丝根数进行仿真分析的情况,本文采用有限元分析软件ANSYS对钢丝绳漏磁信号的形态进行系统的仿真分析。漏磁信号主要包含三种成分,它们分别是:断丝信号、股波信号和抖动信号。本文得到了断丝信号的形态是冲击信号、股波信号的形态是正弦信号及抖动信号的形态是随提离值变化的类冲击信号的结论。通过实验验证了仿真模型的有效性,为本文的钢丝绳漏磁信号处理提供了依据。(2)针对现有钢丝绳漏磁信号处理方法多采用单通道信号处理会造成误报率较高的问题,本文采用多通道信号融合的手段对钢丝绳漏磁信号进行预处理,增强原始信号的信噪比。预处理之后,针对三种主要漏磁信号成像之后的不同特点,提出了采用线检测方法滤除股波噪声。实验结果表明,与传统的去股波方法相比,本文采用的去股波方法对股波信号的降噪效果更好。经过大量实验论证之后,验证了所提出方法的有效性和可靠性。(3)为了将(2)中提出的算法应用于实际,本文搭建了一套钢丝绳无损检测系统。它包括硬件平台和软件平台两部分,其中硬件平台包括励磁机构、信号检测装置和信号采集装置;软件平台包括参数设定模块,可视化模块等。最后,为了验证钢丝绳无损检测系统的有效性,搭建了试验装置,通过大量重复实验,验证了此系统的有效性与可靠性。
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