一种应用于电梯拉索漏磁探伤的六永磁铁轴向磁化实现方法

本发明涉及一种应用于电梯拉索漏磁探伤的六永磁铁轴向磁化实现方法，属于电梯钢索。

背景技术：

1、随着社会工业生产和基础建设的快速发展，电梯的载重安全问题变的越来越重要，而电梯钢索作为电梯重要的载重设备，往往在长期震动、拉扯的高强度环境中，受到不可逆的损伤。电梯钢索缺陷故障不仅对人们生活居家造成了难以挽回的伤害，也是工业生产方面安全事故发生的重要原因之一。所以，目前十分需要设计一款高效、准确、廉价且适合其使用场景的电梯拉索的探伤检测设备。

2、针对钢丝绳的无损检测方法有涡流、声发射和射线等检测方法，但是，上述检测方法有检测精度差，对人体产生辐射危害、设备模块大，安装不便等缺陷。其中对于钢丝绳最有效准确的无损检测方法仍然是漏磁检测法。在漏磁检测方法中，励磁体用于将钢丝绳磁化至其磁饱和。当钢丝绳磁饱和时，钢丝绳中存在断股缺陷会导致一些磁通量从钢丝绳泄漏到周围的空气中，称为漏磁通。这种磁通泄漏可以通过一些磁传感器检测到，例如霍尔传感器、感应线圈、磁通门传感器。但是，目前漏磁检测方法仍然有使用场景局限，检测装置灵活性差，漏磁精度受干扰因素多等问题。所以，设计一款可以磁化充分，相关物理属性参数合适的漏磁定位方式是基于漏磁信号的拉索探伤设备的关键。

3、此前，针对漏磁检测法对钢索进行无伤探伤的研究和应用都被投入实际工业生产，例如：christen等设计了一种磁性检测装置，采用直流通电线圈磁化拉索，具有检测精度高，定位准确的优点，但是该装置需要检测工作人员在吊顶上安装滑轮，同时利用拖吊电缆给磁化线圈供电。这样的装置结构不利于电梯井这类通道狭长且垂直纵深大的应用场景，增加了工作人员安装检测的危险性。

4、显然，相比于电磁法，永磁铁励磁装置具有体积小，质量较轻，结构较简单，且安装简易的优势。在这方面的研究中，kuar将两个ndfeb环沿轴向切割成32个相等的圆弧段，最终在缺陷处产生了缺陷信号，但是该研究没有探求导磁体内的磁场强度，实际生产也无法将高磁力的分段圆弧组装成完整的圆环。赵旭等人利用有限元分析，改善设计了一款励磁结构，使最大磁化强度提升了8.8％，但是其采用的磁化方法是环形磁铁周向磁化的方式，该磁化方法无法准确测量尺寸过小的缺陷，同时，可能造成缺陷漏磁信号被股间信号所影响。值得一提的是，目前的钢丝绳测试仪均采用四块径向磁化半环磁铁的方式，形成两个完整的磁环，这种方式，虽然可以将拉索完全磁化，但是仍然有造价昂贵且取材困难的问题，对于电梯拉索这类检修量大且分布地区广泛，使用环境多变的检测对象并不适用。

技术实现思路

1、本发明目的在于针对上述现有技术的缺陷和不足，提出了一种应用于电梯拉索漏磁探伤的六永磁铁轴向磁化实现方法，该方法利用有限个永磁铁排成阵列进行轴向磁化的方式，足够将整个导磁体设备进行磁化并在设备缺陷处显示出明显磁场。该方法建立六永磁铁阵列轴向磁化模型，发现该磁化方式可以在钢索内部产生稳定且强度足够的磁场，并且在漏磁处得到了非常强烈的漏磁信号，最高在400mt左右，表明该磁化方式的可行性。同时本发明不断改善设备相关物理属性参数，以求在尽可能的范围内得到最大的漏磁信号。本发明磁化方式有结构简单，生产成本价格低廉，检测效率高，灵活性强且精度优秀等特点，具有成为实际漏磁检测装置磁化方式的潜力。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于电梯拉索漏磁探伤的六永磁铁轴向磁化实现方法，该方法包括如下步骤：

3、步骤1：将待检测的拉索置于轴向固定结构内，并对其进行索芯对准。

4、步骤2：建立等效磁路模型，使用磁场安培环路定律和毕奥—萨伐尔定律计算磁场分布，并利用恒定磁场的基本方程和边界条件进行分析。

5、步骤3：计算具体工况下的磁动势和磁阻，计算永磁体磁动势、气隙磁阻以及磁路中的总磁通和漏磁通，选择合适的永磁铁和衔铁材料。

6、步骤4：三维仿真建模：通过三维有限元建模，研究具体拉索工况下磁极间距、霍尔元件提离值、永磁铁厚度、磁铁材质等物理属性参数对漏磁信号大小的影响并选择合适的参数属性。仿真计算步骤包括如下：

7、首先是创建电梯拉索使用具体物理环境，再选择疑似漏磁点建立电磁参照模型，通过扫描式网格细分，检测出电磁异常点，针对所获得的异常电磁信号，匹配赋予相应衔铁和永磁体材料属性，假设断丝处为非连续性，进行加载漏磁边界条件，通过仿真优化软件计算出最优解。

8、步骤5：将衔铁和永磁铁以环形阵列的方式排布，圈绕在拉索周围，对电梯拉索进行饱和励磁，以确保钢丝绳内部的磁通趋于稳定和均匀分布。

9、步骤6：对于缺陷处面上任意一点(xm，ym，zm)的漏磁场可以表示为：

10、

11、优化磁化元件参数：调整永磁体的厚度、磁极间距和提离距离，以获得最大的漏磁信号。

12、步骤7:对漏磁位置特征点坐标(x1，y1，z1)，(x2，y2，z2)进行记录并上传至pc端。

13、有益效果：

14、1、精确的断丝检测：本发明的钢丝绳断丝无损检测装置采用高精度的电磁感应技术，能够准确识别钢丝绳中微小的断丝现象，检测精度达到±1％，远高于传统的视觉或手动检测方法。

15、2、实时监测与报警：装置具备实时监测功能，一旦检测到断丝，立即通过声光报警系统通知操作人员，及时采取措施，避免事故发生。

16、3、自动化数据处理：检测数据自动记录并存储，便于后续分析和趋势预测，同时减少了人工记录的错误和遗漏。

17、4、环境适应性：装置设计考虑到户外及恶劣环境下的使用需求，具有防尘、防水、耐高低温的特性，确保在-20℃至60℃的环境下稳定运行。

18、5、耐久性设计：关键部件采用高强度材料，经过特殊工艺处理，提高了装置的耐磨性和抗冲击性，使用寿命延长至传统检测设备的两倍。

19、6、易于集成：装置设计为模块化，方便与现有的起重设备和安全监控系统无缝集成，无需大规模改造即可投入使用。

20、7、维护成本低：由于采用了低功耗设计和长寿命的传感器，装置的能耗低，维护周期长，显著降低了维护成本。

21、8、远程监控能力：装置支持远程数据传输，使得管理人员可以在控制中心实时监控钢丝绳的状态，提高了管理效率。

22、9、符合国际安全标准：本装置的设计和制造符合国际安全iso标准，增强了产品的市场竞争力。

技术特征：

1.一种应用于电梯拉索漏磁探伤的六永磁铁轴向磁化实现方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种应用于电梯拉索漏磁探伤的六永磁铁轴向磁化实现方法，其特征在于：在所述步骤4中,通过三维有限元建模，研究具体拉索工况下磁极间距、霍尔元件提离值、永磁铁厚度、磁铁材质等物理属性参数对漏磁信号大小的影响并选择合适的参数属性；

3.根据权利要求1所述的一种应用于电梯拉索漏磁探伤的六永磁铁轴向磁化实现方法，其特征在于：在所述s6步骤中,优化磁化元件参数：调整永磁体的厚度、磁极间距和提离距离，以获得最大的漏磁信号；

技术总结本发明公开了一种应用于电梯拉索漏磁探伤的六永磁铁轴向磁化实现方法，包括建立等效磁路模型，使用磁场安培环路定律和毕奥—萨伐尔定律计算磁场分布，利用恒定磁场基本方程和边界条件综合计算具体工况下的磁动势、磁阻、永磁体磁动势、气隙磁阻和磁路中的总磁通和漏磁通，匹配合适永磁铁和衔铁材料；通过三维有限元建模，计算具体拉索工况下磁极间距、霍尔元件提离值、永磁铁厚度、磁铁材质物理参数对漏磁信号影响；将永磁铁和衔铁以环形阵列方式排布，圈绕在被检电梯拉索周围进行饱和励磁，对可能缺陷点处调整永磁体厚度、磁极间距和提离距离，获得最大漏磁信号。本发明能无损识别钢丝中微小断丝，检测精度远高于传统视觉或手动检测方法。技术研发人员：沈云堃,吴博宇,居楠,周鼎昊,洪晖杰,黄健,罗睿,林晓勇受保护的技术使用者：南京邮电大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10