Обнаружение мест дефектов и порывов проволок стальных канатов

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Обнаружение мест дефектов и порывов проволок стальных канатов

В.И. Нифадьев - докт. техн. наук, академик

М.М. Шамсутдинов - канд. техн. наук

Осмотр канатов на рудничной подъемной установке производится ежедневно с участием механика подъема и определяется, кроме обрывов проволок каната, его утонение. Причем ежемесячно при участии главного механика шахты или его помощника должен производиться детальный осмотр канатов с применением инструментального метода контроля.

Визуальный осмотр каната осуществляется способом "рукавицы". Данный метод широко применяется на всех типах подъемных установок. Однако объективность оценки состояния каната (количества оборванных проволок) очень низка и не отвечает требованиям по надзору за эксплуатацией канатов в процессе работы подъемной установки. Поскольку данным методом определяются лишь порывы проволок каната, образовавшиеся и выделенные на его поверхности, оценить состояние внутренних проволок им невозможно. Практически не контролируется состояние каната и у прицепного устройства, где вероятность обрыва нитей значительно больше (30-40 м от ковша), чем по остальной части каната.

Методы контроля за состоянием подъемного каната основаны на определении разности параметров преобразователя приборов ИИСК-4 и ИИСК-5, установленного на контрольном отрезке каната и затем на контролируемом канате. В МакНИИ (Россия) под руководством зав. лабораторией канд. техн. наук В.И. Бережинского ведутся теоретические и экспериментальные исследования по совершенствованию инструментального метода контроля за состоянием подъемных канатов. Применение разработанных приборов серии ИИСК обеспечивает достаточную точность измерения утонения сечения каната, позволяет определить разрушения цинкового покрытия или разрушение стали. В то же время на показания приборов оказывают влияние ферромагнитные массы (расстрелы, тормозные канаты и др.), расположенные на расстоянии менее 0,5 м от контролируемого каната. Существенным недостатком этих приборов является повышенная скорость износа бронзовых башмаков измерительного преобразователя, а наличие соединительных муфт с мелкими гайками затрудняет установку преобразователя и подготовку его к работе. Приборы серии ИИСК имеют малую максимальную скорость контроля каната (до 0,5 м/с), сложность настройки и калибровки, значительную массу преобразователя и габариты. Поэтому необходимо изыскивать принципиально новые решения в создании устройств контроля износа стальных канатов.

Для неразрушающего контроля стальных канатов применяют электромагнитные (магнитные), ультразвуковые дефектоскопы. Дефектоскоп стальных канатов ДСК-УБ используется для обнаружения оборванных проволок и подсчета их числа по всей длине и на шаге свивки [1]. Принцип его работы основан на использовании магнитных полей рассеяния, образующихся у оборванных проволок при продольном намагничивании каната. Общий магнитный поток измеряют датчиком Холла, либо другими датчиками, пригодными для измерения абсолютного значения магнитного потока или изменений этого потока. Однако дефектоскопы этого типа не получили широкого распространения изза трудностей установления фактических порывов проволок при коррозии внутри каната.

В соответствии с Правилами безопасности канаты должны подвергаться ежедневному осмотру с занесением результатов измерений в специальный журнал. Важная составляющая обеспечения безопасности эксплуатации канатов - их прочностные испытания на канатноиспытательных станциях. Отрезки каната подвергают испытаниям на канатноиспытательных станциях перед навешиванием каната, а затем повторно через каждые 3, 6 или 12 месяцев в зависимости от его назначения.

Все методы контроля за состоянием канатов обеспечивают необходимую безопасность их эксплуатации при тщательном соблюдении требований к организации и процедурам контроля. Осмотр и дефектоскопия относятся к неразрушающим методам контроля канатов, а испытания на контрольноиспытательных станциях - к разрушающим.

Осмотр каната (визуальный контроль) - более прост в реализации, даёт прямые результаты, однако не позволяет обнаружить обрывы проволок внутри каната. Основным недостатком этого метода является невозможность количественной оценки степени износа каната. К базовым критериям браковки канатов относятся предельно допустимые потери сечения каната по металлу и предельно допустимое значение количества обрывов проволок на шаге свивки.

Существующие средства неразрушающего контроля, согласно ГОСТ 4.27 - 71, предназначены для выявления дефектов нарушения сплошности материала изделия; для оценки физикохимических свойств материалов изделия; контроля геометрических параметров и оценки структуры материалов.

Использование приборов для контроля необходимо для получения информации в виде электрических, световых, звуковых и других сигналов о качестве проверяемых объектов при взаимодействии их с физическими полями (электрическими, магнитными, акустическими и др.).

В приборе магнитной дефектоскопии стальных канатов ИНТРОС [2] высокая способность обнаруживать порывы проволок достигается за счет использования микрокомпьютерной техники. Расшифровку дефектограммы должен проводить квалифицированный и опытный специалист, однако это не исключает ошибок изза субъективности оценок. Скорость движения каната составляет 1-2 м/с. Точность обнаружения разрывов находится в пределах 6 диаметров каната. Места дефектов в виде вспучивания проволок каната этот прибор не обнаруживает.

Предлагаемый способ контроля заключается в следующем. При разрыве отдельной проволоки, даже если этот разрыв произошел во внутренней части каната, место разрыва обычно через некоторое время выходит за пределы нормального сечения каната в виде проволочного острия или вспучивания отдельных прядей каната. При движении каната по оси кольцевого электрода, который охватывает канат с малым воздушным зазором и находится под высоким напряжением, с острия проволоки или с места вспучивания прядей каната на кольцевой электрод происходит искровой пробой. Этот пробой может регистрироваться фотодатчиками, радиоприемником или еще какимлибо способом.

Зная скорость движения каната и период времени от начала его движения, можно очень точно зафиксировать место каждого дефекта (с погрешностью до нескольких миллиметров) при рабочей скорости движения каната и определить число дефектов на шаге свивки каната. Расшифровкой дефектограммы может заниматься специалист с невысоким уровнем квалификации.

Пробивное напряжение газового промежутка зависит от высоты над уровнем моря, влажности, запыленности и примесей различных газов, которые могут содержаться в шахтном воздухе. Поэтому источник питания должен создавать такое высокое напряжение, чтобы в зазоре между кольцевым электродом и канатом, размером до нескольких миллиметров, напряженность электрического поля не превышала 30 кВ/см. При этом источник питания должен выдерживать кратковременные короткие замыкания, которые возможны, если длинная проволока от места разрыва или вспученная прядь при движении каната коснется кольцевого электрода и вызовет это короткое замыкание. Кроме того, источник питания должен быть с регулируемым напряжением, чтобы подстраивать напряжение искрового пробоя при изменении атмосферных условий.

Принципиальная схема измерения порывов проволок стального каната

Схема измерения порывов проволок стального каната (см. рисунок) работает следующим образом. Стальной заземленный канат 1, сплетенный из множества проволок и имеющий дефект, например, в виде проволочного острия 2, протягивается по оси кольцевого электрода 3 с зазором между канатом и электродом 4, через который пробивается искровой разряд. Источник питания постоянного тока 5 создает высокое напряжение, величина которого несколько ниже пробивного напряжения воздушного зазора 4. Один из электродов этого источника питания (безразлично плюс или минус) подсоединяется к кольцевому электроду, а другой - заземляется. Конденсатор 6 служит для того, чтобы электрический разряд формировался в виде искры, а не дуги. Счетчик импульсов 7 регистрирует возникающие искровые пробои. Пробивное напряжение с острия ниже пробивного напряжения гладкого каната. Поэтому искра будет пробивать воздушный промежуток только с острия проволоки и не будет возникать с гладкой части каната.

Предложенный способ обеспечивает непрерывный контроль состояния стального каната и может быть использован на лифтах, кранах и других подъемных механизмах для повышения безопасности их эксплуатации.

проволока канат дефект порыв

Литература

1. Найденко И.С., Белый В.Д. Шахтные многоканатные подъемные установки. - М.: Недра, 1979. - С. 75.

2. Котельников В.С., Сухоруков В.В. Дефектоскопия канатов грузоподъемных машин // Безопасность труда в промышленности. - 1998. - № 5. - С. 34.

Размещено на Allbest.ru