田志新(中海石油技術(shù)檢測有限公司，天津300452)

1 引言

起重設(shè)備和鉆修井設(shè)備均為海上設(shè)施重要生產(chǎn)、鉆采設(shè)備，設(shè)備價(jià)值高。鋼絲繩是起重設(shè)備和鉆修井設(shè)備的“生命線”，在使用過程中始終潛伏著因強(qiáng)度損耗而發(fā)生斷繩事故的危險(xiǎn)，一旦發(fā)生事故，多會(huì)出現(xiàn)人員傷亡或重大財(cái)產(chǎn)損失。因此，保證海上設(shè)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(shè)施服役年限的不斷增加，起重設(shè)備及鉆修井設(shè)備的故障頻率也隨之增多，帶來的維修、保養(yǎng)、更換費(fèi)用等投入隨之增多。近年來，隨著國家對安全生產(chǎn)工作的大力倡導(dǎo)和投入，各客戶對設(shè)備使用安全的高度關(guān)注，采用人工手段的傳統(tǒng)檢測方法(外觀、卡尺量)進(jìn)行重要用途鋼絲繩檢驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)和檢測制度難以落實(shí)，成為長期存在并難以克服的重大危險(xiǎn)源。怎樣完善檢測手段、提高缺陷檢出率、保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行成為必須面對的課題。

2 鋼絲繩在線檢測系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成

在線檢測系統(tǒng)由漏磁檢測傳感器、滑輪輔助跟蹤機(jī)構(gòu)、定位編碼信號(hào)采集模塊和集成一體化檢測主機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成(內(nèi)含工業(yè)一體機(jī)、電氣控制模塊、信號(hào)采集模塊、報(bào)警控制模塊、數(shù)據(jù)處理分析模塊)。

漏磁檢測傳感器由滑輪輔助跟蹤機(jī)構(gòu)支撐連接，而環(huán)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(yùn)動(dòng)，與鋼絲繩表面提離間距保持相對穩(wěn)定狀態(tài)，其中滑輪輔助跟蹤機(jī)構(gòu)可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際設(shè)備型號(hào)、尺寸的不同單獨(dú)設(shè)計(jì)。定位編碼信號(hào)采集模塊與鋼絲繩卷揚(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)軸齒輪嚙合連接驅(qū)動(dòng)，漏磁檢測傳感器和定位編碼信號(hào)采集模塊通過信號(hào)傳輸電纜與一體化檢測主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行電信號(hào)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(dǎo)入鋼絲繩，在鋼絲繩上的斷絲或磨損處產(chǎn)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(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，最終形成斷絲或磨損存在的檢測評判依據(jù)。系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1系統(tǒng)工作原理

漏磁檢測傳感器探測到的鋼絲繩損傷信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集處理器到達(dá)計(jì)算機(jī)顯示及處理系統(tǒng)，完成鋼絲繩損傷信號(hào)的顯示及分析評判結(jié)果處理；另外，與鋼絲繩卷揚(yáng)機(jī)相聯(lián)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(yùn)動(dòng)移動(dòng)位置/距離參數(shù)傳遞給計(jì)算機(jī)顯示及處理系統(tǒng)，最終完成鋼絲繩損傷信息的定位。

3 在線檢測系統(tǒng)模擬測試

3.1 系統(tǒng)調(diào)試

設(shè)備通電后使模擬待測鋼絲繩處于靜止?fàn)顟B(tài)下，檢測傳感器基波信號(hào)為一條正常直線，非雜亂無章曲線；先用細(xì)鋼絲測試傳感器內(nèi)腔，在系統(tǒng)顯示屏上有信號(hào)顯示，且系統(tǒng)聲光報(bào)警器有聲光報(bào)警，則說明檢測傳感器、信號(hào)線、檢測軟件及報(bào)警器等功能均正常。

3.2 參數(shù)設(shè)置

本次測試采用檢測1根斷絲報(bào)警設(shè)置，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)信號(hào)顯示范圍(Ymax/Ymin)使檢測信號(hào)正好位于檢測通道正中位置，再分別調(diào)節(jié)報(bào)警上限值和下限值，確定后此時(shí)檢測報(bào)警參數(shù)即設(shè)定完成(如圖2)。

圖2參數(shù)設(shè)置界面

3.3 模擬檢測

本次測試選定某平臺(tái)修井機(jī)鋼絲繩作為模擬測試對象，鋼絲繩直徑為Φ32mm，鋼絲繩結(jié)構(gòu)為6×19S+IWR。模擬缺陷采用與鋼絲同材質(zhì)同直徑的細(xì)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(shù)量。為驗(yàn)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(cè)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(cè)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(zhǔn)確分辨。

模擬斷絲在系統(tǒng)顯示屏相應(yīng)位置出現(xiàn)明顯的波形顯示，編碼位置信息可與實(shí)際模擬斷絲位置相對應(yīng)，并且檢測傳感器探測到模擬缺陷超過了設(shè)置的報(bào)警門限，報(bào)警器產(chǎn)生紅色閃光及蜂鳴聲報(bào)警。根據(jù)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(bào)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(cè)均有缺陷波形顯示，沒有模擬缺陷的一側(cè)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(jié)語

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

(2)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用可達(dá)到實(shí)時(shí)、預(yù)警、可靠、提效的效果。使鋼絲繩的運(yùn)行始終處于實(shí)時(shí)安全監(jiān)測狀態(tài)，當(dāng)鋼絲繩突發(fā)嚴(yán)重缺陷時(shí)及時(shí)報(bào)警，可有效防范事故；該技術(shù)相對于單純的人工定期檢查能發(fā)現(xiàn)更多缺陷，尤其是內(nèi)部缺陷，為檢測標(biāo)準(zhǔn)和制度落實(shí)提供支持。

(3)設(shè)備在運(yùn)行的同時(shí)完成檢測，增加了有效作業(yè)時(shí)間，提高了生產(chǎn)作業(yè)效率。同時(shí)，在數(shù)據(jù)處理、報(bào)告生成、超限預(yù)警、檢測評估等可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化處理，可以更加科學(xué)的提供維修、保養(yǎng)策略，節(jié)約更換鋼絲繩成本。

(4)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用可以改變整個(gè)海上設(shè)施重要用途鋼絲繩檢測行業(yè)的傳統(tǒng)工作方式。