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MTC、MRC、MMC、NNT钢丝绳电脑探伤仪使用行业

基于虚拟仪器技术的MTC钢丝绳电脑探伤仪

定量定性定位的分析、比较和应用

董 信 华

（上海虚拟仪器技术有限公司上海200032）

摘 要 ：本文通过MTC钢丝绳电脑探伤仪的技术分析、与国外同类产品的比较

 和八年多的推广应用，阐明选购有效可用、性价比好的仪器的基本依据

 和方法。

关键词：钢丝绳  电脑探伤  虚拟仪器  鉴别方法

1 背景资料

1.1 法定检测和状态监测

   《特种设备安全监察条例》的正式实施。ISO9000质量管理、ISO14000环境保护和OHSAS18000安全健康体系的贯标推广，钢丝绳探伤已经成为特检部门和企业单位作为法定检测和状态监测的重要专项。

1.2 专业偏门的百年难题

    钢丝绳在机电设备中安全系数较高，采购价格不高，即使突然断裂事故经常发生，仍无法引起人们的足够重视，钢丝绳探伤技术成了一个偏门专业，特别是钢丝绳可看作无限长，而且结构复杂规格多，其难度相当大。自从1906年南非推出第一台钢丝绳无损检测装置的近百年来，用户很难获得满足现场要求的科学仪器。

1.3 虚拟仪器技术

     电脑技术的发展给传统的探伤检测领域带来了巨大的变革，美国人于八十年代率先提出了软件就是仪器的虚拟仪器新概念，即在通用的电脑平台上定义和设计仪器的功能，通过软件将电脑软件和仪器硬件有机融为一体，充分利用电脑内存大、速度快的优势，全面可靠地实现采样数据的显示、存储和分析处理。
    正因为钢丝绳是一个特定的检测对象，MTC钢丝绳电脑探伤仪基于虚拟仪器技术，由电脑直接介入传感器的采样和处理，以软件取代传统仪器，才得以避免漏检和误检，实现符合中国人思维方式的检测结果的定量、定性、定位。

2 技术分析

2.1 定量

    ISO国际标准和GB中国标准以及相关的安全规程规定，电梯、起重机、索道、矿井提升、生产线等用在役钢丝绳报废的判定依据都是其断丝的数量和截面积减小的百分数，这就是对仪器的定量要求。   

    如图1所示，MTC软件设计的数据模型是建立在LF（断丝锈蚀等）、LMA（磨损、金属截面积变化、变形、松股等）和L(传感器通过钢丝绳的距离位置)的三维空间之中，根据理论计算，大量的实验室试验数据的统计和各种不同现场使用的样本筛选，从而取得最小离散率的实时处理模型。
    基于这一模型对从新的受测钢丝绳内外部缺陷的数字信号进行反演计算，从而获得准确的钢丝绳中的全部缺陷的定性波形和定量数值。
    MTC最终的检测报告可以明确告之，哪里断丝、断几根，哪是磨损、磨损多少，与标准规定一一对应。

2.2 定性

    ISO4309和GB5972《起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范》标准还以图示方式对断丝的局部聚集、绳股断裂、松股、扭结、跳丝等各种变形，热或电弧作用引起的损坏作为报废的判别依据。
    特别是近年来，象武汉钢铁公司这样的钢丝绳使用大户已经把钢丝绳从材料管理转入设备管理，对钢丝绳的缺陷都十分重视，必须提前发现。这就是对仪器的定性要求。

图2 人机对话的软件界面

    如图2所示，MTC软件专门设置了人机对话的界面，可以对受测钢丝绳缺陷状态进行全程扫描，从波形曲线清楚地定性发现钢丝绳全部缺陷。

2.3 定位

    定位，从字面上理解只是确定钢丝绳缺陷的位置，但科学的介释： 
    一是要求不漏检、不误判、重复性好； 
    二是可以离线标定，即检测前在标准的模拟台架上标定，也可以在线标定，即检测中直接在受测钢丝绳上标定； 
    三是抗油污、抗金属粉尘（钢铁厂行车钢丝绳）、抗寄生信号（电梯钢丝绳多根密集排列，间距仅5—7mm）、抗环境电磁场能力； 
    四是允许受测钢丝绳与传感器相对速度的脉动变化。 
    其中第一条和第二条恰恰是MTC在目前国内外的同类产品中唯一具有的特点。由于电脑技术的迅速发展，第一条目前已经完全实现。例如悬索斜拉桥大直径塑钢复合缆索的探伤，最初采用的486电脑因所需采集的信号多，处理速度跟不上，发生了漏检和误判，后来586电脑面市，问题很快解决。第二条则是临床经验的积累。MTC推广至今已经整整八年，涵盖的范围各行各业，采集的数据越来越多，积累的经验越来越丰富，应用MTC完全可以在现场通过受测钢丝绳进行各项参数的标定，这为特检部门带来了极大的方便。第三条是通过磁场的屏蔽疏导技术来解决的，MTC的电梯、起重机通用产品已经在东芝、三菱、迅达、奥的斯、蒂森电梯上广泛使用。第四条因MTC采用日本内密控编码器等空间采样，与传感器钢丝绳相对速度无关。

3 比较鉴别

3.1 系统原理

3.2 传感器硬件

3.3 检测结果

4 实践应用

4.1 法定检测的经济效益（寿命考验）

    2002年上海某公司的汽车吊发生钢丝绳断裂的死人事故，市劳动局和技监局责成该公司出资45万元，责成上海特检所组织各方面专家对该公司的14台汽车吊进行全面检测，其中MTC成为主角，用户对结果感到相当满意。现上海特检所已将MTC作为起重机械深度检测的必要专项，每次收费不低。 
    2002年郑州煤炭工业钢丝绳检验站率先采购MTC，并制订煤矿钢丝绳在线检测标准，至今的15个月中先后为500多煤矿的1000多根提升钢丝绳进行检测，总长度已达50多万米，经济收益70万元（每根收费600至1000元）。

4.2 状态监测的安全效益（时间考验）

    1997年宝钢因冷轧车间美国钢丝绳使用一年不到突然断裂，严重影响生产，经调研第一个采购系列MTC，对轧钢活套、高炉控制、承重行车等重要场合的钢丝绳定期在线检测，有效监控钢丝绳的运行状态，至今七年再未发生断绳事故。 
    1998年外高桥港务公司采购MTC检测集装箱轮胎吊钢丝绳，六台吊机一年节约了18万元，并保证了生产安全。目前经上海市技监局批准，上海港务局已发布标准，港口起重机必须配备MTC，并写入招标书中。
       2002年上海通用汽车公司依据OHSAS18000标准规定，采购全系列MTC，对冲压车间、油汽车间等重要场会的进口钢丝绳进行状态监测，美国经理对结果很满意。

4.3 委托检测的社会效益（结果考验）

    1997年开始，MTC接受委托为国内外60多条索道进行定期年检，令人注目的是2000年在云南阿庐古洞索道，发现多处断丝，其中一处多达8根，进入钢丝绳断丝临界点，马上停运更换，避了一次可能发生的重大事故。 
    2000年MTC为黄浦江观光隧道轨道缆车新安装的法国钢丝绳检测，发现多处集中断丝，供应商实地验证报告后赔了两根钢丝绳。2001年井岗山新购钢丝绳由MTC检测发现5处断丝，厂方不得不赔了一根钢丝绳。
    2001年MTC为香港山顶缆车和海洋公园缆车钢丝绳检测，发现断丝处数多于随机的瑞土产钢丝绳检测仪检测结果，经肉眼验证确定如此，港方大为感叹！

5 品质提升

    MTC钢丝绳电脑探伤仪于1997年进入市场后，先后已经推广应用300多台套实际在用率大于80%，硬件和软件经多次升级已进入第五代，整机形成系列化，成为产品的最小的受测钢丝绳直径为2毫米，用于文菜国油田的录井钢丝绳检测，最大的受测钢丝绳直径为180毫米，用于徐浦大桥的钢缆索检测。
    为满足用户的各种需求，借助于电脑与信息技术的飞速发展，目前派生了多种钢丝绳电脑探伤仪：MRC 在线声光报警型（报警）、MMC 多媒体闪存卡型（卡记）、NNT 多信道无线网型（网络）。 
    2003年，钢丝绳探伤的中国市场开始形成，各种代理商纷纷进入，泥沙俱沙，鱼龙混杂。许多客户因其专门偏门，国家尚无标准，难以在较短的时间同选择一个可用的产品，真正需要的时候不得不重复采购，损失巨大。笔者建议用户认真研究目前国际上唯一的美国ASTM1571-91《电磁方法检测铁磁性钢丝绳标准条例》的方法标准，按照适合中国国情的、结果定量定性定位的原则进行采购前的考核，以保证产品的可用性和有效性。                                              2004年元月29日

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