漏磁檢測技術在鋼絲繩檢測中的應用與研究

田志新(中海石油技術檢測有限公司，天津 300452)

1 引言

起重設備和鉆修井設備均為海上設施重要生產、鉆采設備，設備價值高。鋼絲繩是起重設備和鉆修井設備的“生命線”，在使用過程中始終潛伏著因強度損耗而發生斷繩事故的危險，一旦發生事故，多會出現人員傷亡或重大財產損失。因此，保證海上設施重要用途鋼絲繩完整性和安全可靠成為必然要求。

隨著海上設施服役年限的不斷增加，起重設備及鉆修井設備的故障頻率也隨之增多，帶來的維修、保養、更換費用等投入隨之增多。近年來，隨著國家對安全生產工作的大力倡導和投入，各客戶對設備使用安全的高度關注，采用人工手段的傳統檢測方法(外觀、卡尺量)進行重要用途鋼絲繩檢驗的不足日益突顯，檢測條件的局限和檢測手段的落后使鋼絲繩的安全檢測標準和檢測制度難以落實，成為長期存在并難以克服的重大危險源。怎樣完善檢測手段、提高缺陷檢出率、保障設備安全可靠運行成為必須面對的課題。

2 鋼絲繩在線檢測系統

2.1 系統組成

在線檢測系統由漏磁檢測傳感器、滑輪輔助跟蹤機構、定位編碼信號采集模塊和集成一體化檢測主機系統構成(內含工業一體機、電氣控制模塊、信號采集模塊、報警控制模塊、數據處理分析模塊)。

漏磁檢測傳感器由滑輪輔助跟蹤機構支撐連接，而環套套在被檢鋼絲繩上，使漏磁檢測傳感器始終跟隨鋼絲繩運動，與鋼絲繩表面提離間距保持相對穩定狀態，其中滑輪輔助跟蹤機構可以根據現場實際設備型號、尺寸的不同單獨設計。定位編碼信號采集模塊與鋼絲繩卷揚機轉軸齒輪嚙合連接驅動，漏磁檢測傳感器和定位編碼信號采集模塊通過信號傳輸電纜與一體化檢測主機系統進行電信號連通。

2.2 工作原理

漏磁檢測傳感器采用漏磁檢測原理，也即：磁化器將磁能量導入鋼絲繩，在鋼絲繩上的斷絲或磨損處產生漏磁場，布置在磁化器中間的磁敏元件捕獲這一漏磁場信息并轉換為電壓信號，最終形成斷絲或磨損存在的檢測評判依據。系統工作原理如圖1所示。

圖1 系統工作原理

漏磁檢測傳感器探測到的鋼絲繩損傷信號通過數據采集處理器到達計算機顯示及處理系統，完成鋼絲繩損傷信號的顯示及分析評判結果處理；另外，與鋼絲繩卷揚機相聯的定位編碼信息采集模塊將漏磁檢測傳感器與被檢測鋼絲繩的掃描相對運動移動位置/距離參數傳遞給計算機顯示及處理系統，最終完成鋼絲繩損傷信息的定位。

3 在線檢測系統模擬測試

3.1 系統調試

設備通電后使模擬待測鋼絲繩處于靜止狀態下，檢測傳感器基波信號為一條正常直線，非雜亂無章曲線；先用細鋼絲測試傳感器內腔，在系統顯示屏上有信號顯示，且系統聲光報警器有聲光報警，則說明檢測傳感器、信號線、檢測軟件及報警器等功能均正常。

3.2 參數設置

本次測試采用檢測1根斷絲報警設置，根據實際情況調節信號顯示范圍(Ymax/Ymin)使檢測信號正好位于檢測通道正中位置，再分別調節報警上限值和下限值，確定后此時檢測報警參數即設定完成(如圖2)。

圖2 參數設置界面

3.3 模擬檢測

本次測試選定某平臺修井機鋼絲繩作為模擬測試對象，鋼絲繩直徑為Φ32mm，鋼絲繩結構為6×19S+IWR。模擬缺陷采用與鋼絲同材質同直徑的細鋼絲作為模擬斷絲，并分別采用1根、2根、3根鋼絲捆扎來模擬鋼絲繩上不同的斷絲數量。為驗證檢測傳感器上、下兩部分的靈敏度，將1根、2根、3根斷絲分別固定于傳感器的上部分側鋼絲繩不同位置上，并在3根模擬斷絲鋼絲繩的相同位置的下部分側固定2根模擬斷絲，用以測試傳感器上、下兩部分是否可以準確分辨。

模擬斷絲在系統顯示屏相應位置出現明顯的波形顯示，編碼位置信息可與實際模擬斷絲位置相對應，并且檢測傳感器探測到模擬缺陷超過了設置的報警門限，報警器產生紅色閃光及蜂鳴聲報警。根據波形幅值顯示(如圖3)可以定性確定模擬缺陷越大波形幅值越高，超過報警門限越高。對比分析檢測傳感器上、下部分檢測波形可以確定，在有模擬缺陷側均有缺陷波形顯示，沒有模擬缺陷的一側無缺陷波形顯示，同尺寸模擬缺陷顯示的最大波形幅值基本相同。

圖3 斷絲檢測波形

4 結語

(1)通過模擬測試可以看出，漏磁檢測技術可以有效檢測出鋼絲繩上存在的斷絲等缺陷，并能準確確定斷絲位置信息。

(2)該項技術的應用可達到實時、預警、可靠、提效的效果。使鋼絲繩的運行始終處于實時安全監測狀態，當鋼絲繩突發嚴重缺陷時及時報警，可有效防范事故；該技術相對于單純的人工定期檢查能發現更多缺陷，尤其是內部缺陷，為檢測標準和制度落實提供支持。

(3)設備在運行的同時完成檢測，增加了有效作業時間，提高了生產作業效率。同時，在數據處理、報告生成、超限預警、檢測評估等可實現數字化處理，可以更加科學的提供維修、保養策略，節約更換鋼絲繩成本。

(4)該項技術的應用可以改變整個海上設施重要用途鋼絲繩檢測行業的傳統工作方式。