用_MTC_钢丝绳检测技术诊断港口集装箱起重机上的钢丝绳

1、PortOperation 2006 No 6(SerialNo 170)用 MTC!钢丝绳检测技术诊断港口集装箱起重机上的钢丝绳上海浦东国际集装箱码头有限公司 陈伟华定位检 摘 要:应用 MTC!钢丝绳检测技术,采集和处理港口集装箱起重机钢丝绳的状态信息,通过定量、测,发现断丝、锈蚀、磨损及其引起的钢丝截面积总和变化等缺陷,掌握钢丝绳的实际技术状态,指导其使用管理。关键词:钢丝绳; MTC!;检测技术;信号分析;状态;评估AnApplicationofMTCTestingTechnologytoDiagnosisofSteelWireRopeofPortContainerCranesShan

2、ghaiPudongInternationalContainerTerminalsLimited ChenWeihuaAbstract:ByuseoftheMTCtestingtechnologyforsteelwirerope,theconditionsoftheropeonportcontainercranesarecollectedandprocessed.Throughquantityandpositionedtest,managed.thewirebroken,corrode,abrasionandthechangeoftheropecrosssectionalareacanbefo

3、und,sotherealconditionoftheropecanbeknownanditsworkingcanbeKeywords:Steelwirerope;MTC;TestingTechnology;SignalAnalysis;Condition;Evaluation1 港口集装箱起重机钢丝绳检测管理及新技术应用港口集装箱起重机钢丝绳处于长时间连续工作状态,工作环境恶劣,为保证安全生产,必须经常性地检测其断丝、磨损、锈蚀和直径变化。长期以来,由于没有精确、定量的检测工具,只能靠人工目测或借助游标卡尺来检查钢丝绳的外部状况,而对其内部状况不能进行有效的检测和判断。另外,大型化的集装箱起

4、重机等设备的钢丝绳一般都很长,人工检测效率低、效果差,运行中的钢丝绳的一些隐患往往难以被发现和确定,结果导致断丝或磨损已超标 间 文彼门教授认为,把集装箱起重机全套设备固定安装在双体船上而不是单体船上的另一个优势是,除了让驳船或者其他支线船挂靠双体船四周外,还可让一部分驳船停靠在双体船前艏和后艏的两船之间的空间中,促使集装箱船-船或者船-驳的转运更加便利,效率更高,而且安全可靠。间 文彼门教授认为,荷兰鹿特丹港的浮式集装箱起重机相当于一座微型浮式集装箱码头,从长远来看,其投资总额和投资回报率均明显高于岸边集装箱码头,而且更加环保,可以为沿海航运支线集装箱船舶和内河航运集装箱驳船提供装卸服务,仅

5、占水面,几乎不占陆地,可以进一步发挥沿海、近海、内河集装箱运输的优势。这种类型的浮式集装箱起的钢丝绳仍在继续使用,留下严重的安全隐患,或者盲目提前更换,造成浪费。1998年,上海港开始引进和应用 MTC!钢丝绳检测技术,由专人检测、监控集装箱起重机的钢丝绳,收集和分析钢丝绳实际使用状态的定量数据,并依据GB5972-1986起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范#进行管理,延长了钢丝绳的使用寿命。试用企业1年就节约18万元的钢丝绳费用,尝到了应用 MTC!钢丝绳检测技术的甜头。为了使全港能更科学地管理集装箱起重机钢丝绳,上海港组织有关专家对此应用项目进行评审, 集装箱起重机钢丝绳检测技术的应用!在

6、2002年度被评为 上海重机,对于水面广阔,尤其是建造在近海、仅仅靠一座长桥与陆地连接的发展中国家的大型集装箱港口码头十分适合。鹿特丹港浮式集装箱起重机的科技含量很高,其双体船本身有自行驱动力,其全自动机械采用万向动力推进器,全部由电脑自动控制,动作精确,十分平稳,总共只需要3个人操作。目前,这种全自动浮式集装箱起重机,正越来越多地出现在近海、沿海和内河集装箱码头,成为当前拥堵严重、急于开发集装箱内河航运网络的不少国家的集装箱港口的强大支助力量。张荣忠:200093,上海市杨浦区松花江路105号松花公寓1805室 收稿日期:2006-10-22港口装卸 2006年第6期(总第170期)市职工技

7、术创新成果!;同时制定了企业标准装卸机械钢丝绳状态检测方法#,得到了上海市质量技术监督局的认定,并获得了 上海市标准化优秀技术成果三等奖!。法,在分析软件中做好精确标定。(1)受检钢丝绳公称直径大小的输入数据,以出厂规格的直径标准为准。(2)受检钢丝绳金属截面积大小的输入数据,为钢丝绳生产厂提供的金属截面积规格标准或实际测得的钢丝绳每一根丝截面积的总和。在实际应用中,我们感到用实测方法计算被检钢丝绳的金属截面积进行输入标定的方法较好,实测数值能直接反映该型号钢丝绳的金属截面积的实际数值,用这样的数值去判断被检钢丝绳金属截面积的磨损量,其精确度相对较高。(3)受检钢丝绳捻距大小的输入数据,以钢丝

8、绳出厂的规格标准或实际测量捻距的结果为准。由于不同钢丝绳的材质和缠绕方法的差异,公称直径相同的钢丝绳,其捻距也有变化,为了精确判断钢丝绳1捻距内的断丝数量,应采用实际测量捻距的方法。(4)软件特定的采样间隔标定数为 MTC!钢丝绳检测技术的使用说明书中的数据,即2.95。这是该软件固化了的采样间隔数值,表示每隔2.95mm采集1个样本。(5)门限值的确定是检测钢丝绳断丝正确性的关键,在标定中,通过对样段钢丝绳的反复检测后确定门限值,并将该数据调整到检测结果与样段钢丝截断的钢丝数一致。图3中 D1:40.00!为某种规2 MTC!钢丝绳检测技术概况MTC!钢丝绳检测技术是随着计算机技术的发展而问

9、世的,它利用笔记本电脑和 MTC!钢丝绳检测软件,建立LF(断丝、锈蚀等)、LMA(金属截面积磨损)和L(受检钢丝绳的长度和位置)的三维空间数据模型,采用磁性无损检测方法,对使用中的钢丝绳实施在线的定量、定位检测,只要被检钢丝绳能从专用的 磁探伤传感器!中通过,便能收集到钢丝绳的缺损磁信号,并进行分析处理,准确地检测到该钢丝绳的断丝和磨损情况以及其损伤的精确位置,其结构原理见图1。图1 MTC!钢线绳探伤仪在线检测系统示意图MTC!钢丝绳检测技术的分析系统见图2。利用特定的传感器,采集钢丝绳的漏磁畸变信息和磁通大小变化信息,经过计算机中的LMA982钢丝绳检测专用软件的分析和处理后,可定量确定

10、钢丝绳的断丝和锈蚀缺陷,解决了 LF!缺陷的定量检测问题,同时又可检测因磨损和锈蚀而引起的钢丝绳的金属截面积总和变化的缺陷,解决了LMA缺陷的定量检测问题。图3 门限值的确定格钢丝绳的第1门限值, D2:25.00!为该类钢丝绳的第2门限值, UPP:110123!为采集到的曲线上某点的第1门限和第2门限的判别值。在进行人机图2 MTC!钢丝绳检测技术分析系统对话时,UPP值会自动跳至每一个可疑的曲线点,用 确认!或 否定!来进行判别。在判别的过程中,既要重视对曲线波型异化的分析,又要抓住 UPP!数值的变化情况,通过不断对曲线波型的积累分析,剔除外界干扰信号,从而得到精确的断丝缺陷值和缺3

11、MTC!钢丝绳检测技术的应用要点应用 MTC!钢丝绳检测技术时,应重视受检钢丝绳检测前的试样检测确认,并需用反复试验的方PortOperation 2006 No 6(SerialNo 170)陷位置。由于港口集装箱起重机用的钢丝绳现在都采用线接触或面接触的混绕结构,因此,整股钢丝绳上的每一丝的金属截面积的直径有差异,为了能正确地对断丝进行定量判断,在进行试样检测时须规定是哪根断丝或哪类断丝,这样检测所得到的某点位置上的断丝数值,不是绝对断丝数值,而是当量断丝数值。为了消除钢丝绳的端头异常信号,可先让被检钢丝绳在探伤传感器中先通过12m长后,再按检测确认键进行检测。(6)在采集不同规格钢丝绳的

12、曲线波形时,为了使计算机屏幕显示的图形清晰明了,应进行波形缩小率的调整。该数值只有大于l才有意义,通常可在410之间的经验值中选择,通过改变波形缩小率数值,能将采集到的曲线波形调整到最佳的视觉效果(见图4)。(8)截面灵敏度是反映不同规格的探伤传感器在采集信号时的灵敏度情况,其数值一般为512,由生产厂提供标定值。4 特殊曲线信号分析(1)用 MTC!钢丝绳检测技术采集新的外表镀锌钢丝绳时,得到的密集尖端向下的曲线信号(见图5),不是断丝信号,这是镀锌不均匀并有毛刺引起的。图5 镀锌钢丝绳的检测波形(2)当钢丝绳遭受雷击和电弧焊损伤后,其损伤部位的曲线信号始终杂乱无章,这是因为该钢丝绳的原磁场

13、排序已遭破坏的缘故。这样的钢丝绳尽管找不到断丝,但应降低负荷使用或更换。(3)在用 MTC!钢丝绳检测技术检测钢丝绳时,如有周期性的电磁波干扰,曲线信号会出现周期性变化的现象,如检测时检测设备与电焊机等共用电源会造成这种干扰。(4)图6是典型的集钢丝绳断丝、挤压变形、磨损缺陷为一体的曲线信号。图6a中,起始点处的对称尖峰为集中断丝信号;偏离基准线的变异曲线为图4 调整波形的显示效果挤压变形信号。图6b中下半部分曲线信号低于基(7)金属截面基准值(即 LMA0!值)是由软件自动分析生成的数值,它是被检钢丝绳起始端一定长度内的金属截面积的平均基准值。在分析软件结论中反映的钢丝绳金属截面积磨损量的百

14、分比,就是以 LMA0!值为基准进行对比而生成的,在判断受检钢丝绳的磨损量时,应在标定中调整最初测得的 LMA0!值,从而得到该钢丝绳的金属截面积的百分比磨损量,因此,这一磨损量的数值是相对于 LMA0!值的结果。根据实践经验,新更换的钢丝绳在受载使用约1周后,用 MTC!钢丝绳检测技术采集数据自动生成的 LMA0!值,最能代表该钢丝绳金属截面积的未磨损的基准值。目前国标中还没有钢丝绳金属截面积磨损到什么程度应该报废的标准,通常依据GB5972-1986起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范#,以公称直径的缩小情况为依据来进行判断。为了更加可靠地判别钢丝绳的安全情况,可对检测得到的金属截面积磨损量

15、较大的部位,再用游标卡尺配合进行检测,这样能更准确地找到钢丝绳磨损严重的缺陷点,有利于做出正确判断。图6 有多种损伤的钢丝绳的曲线信号港口装卸 2006年第6期(总第170期)准线,这是磨损曲线信号(右边的数值为该钢丝绳金属截面积磨损量的百分比)。(5)在采集曲线信号的过程中,钢丝绳在传感器中的移动速度过快(如大于6m/s)时,计算机处理采集信号的速度会跟不上,曲线信号会发生变异,对这样的曲线信号无法进行人机对话分析,因此,应将采集速度控制在6m/s以下,并使受检钢丝绳均匀地通过传感器。在场桥上,并进行跟踪检测,取得了可观的经济效益。现以此作为企业节约设备运行成本的规范管理。利用该技术分析同类

16、集装箱起重机钢丝绳的磨损缺陷部位,寻找共性,以此作为依据,对该类设备进行技术改造,消除了影响钢丝绳使用寿命的设计缺陷,改善了钢丝绳咬绳损伤状况,延长了钢丝绳的使用寿命。通过检测,发现某型号集装箱起重机起升钢丝绳存在一段(图7中的L3)经常磨损的情况,采用移动其水平导向滑轮,使其中点从D0移到D1的办法,使 夹角小于 夹角,改善了该处钢丝绳的挤压状况,减缓了钢丝绳之间的磨损,解决了该型号设备长期比同类设备多消耗钢丝绳的问题。5 利用检测数据评估钢丝绳的状态利用 MTC!钢丝绳检测技术采集到的集装箱钢丝绳的缺损信号,探索钢丝绳材质的判别。2003年,我公司从某国进口5卷共5000m的直径为26mm

17、的线接触钢丝绳,用在3种不同类型的RTG上。在使用2个月左右的时间、平均每台设备起吊约1万箱后,发现该钢丝绳都出现了不同程度的断丝或断股现象,并伴有钢丝绳松股和严重锈蚀的情况,它比原来用的多种型号的钢丝绳的使用寿命短了很多。针对这一现象,我们采用类比法,用 MTC!钢丝绳检测技术对该型号不同供货商提供的新钢丝绳进行检测,测得其因存在金属材质不良、股绳缠绕过松等缺陷而引起的不正常的漏磁信号,同时又用游标卡尺测得该类钢丝绳的公称直径均比同类直径小5%左右,而捻距均长3%左右。在同样的外部条件和作业环境中,该类钢丝绳极易锈蚀。正是这些问题,影响了该类钢丝绳的使用寿命。我们以 MTC!钢丝绳检测技术采

18、集的信号为依据,并结合使用周期、起吊箱量、物理数据测量对比等客观分析,与供应商交涉,为企业挽回了经济损失。在使用新钢丝绳时,利用 MTC!钢丝绳检测技术采集其 LMA0!数据,能捕捉到钢丝绳内部损伤和缺陷的信息。在采集某型号钢丝绳的 LMA0!数据时,发现有异常对称尖端曲线的断丝信号,经过人机对话判断断丝位置和断丝当量值,到现场相应位置检查,发现该钢丝绳上存在2处内部断丝缺陷,从而既消除了该钢丝绳上的断丝隐患,确保了安全,又得到了索赔。用 MTC!钢丝绳检测技术跟踪检测岸桥的起升钢丝绳,可掌握使用中的钢丝绳的实际状态,取得延长钢丝绳使用寿命的科学依据。我们曾对某型号的钢丝绳做过试验,创造了该岸桥起升钢丝绳使用时间长达17.5个月、使用周期内装卸35.7万箱的记录。采用该技术对岸桥上更换下来的钢丝绳进行安全状态检测、分析和评估,找出其可再利用的部分用图7 某型号钢丝绳卷筒和水平导向滑轮的示意图6 应用 MTC!钢丝绳检测技术的注意事项(1)检测前,应先进行目测检查,消除钢丝绳严重弯曲、挤压变形、外力轧扁、钢丝外翘等现象,以免影响钢丝绳通过传感器或拉坏传感器。(2)对受检钢丝绳的起始位置做好记号,以