Page 55 - 无损检测2022年第八期

贾博涵,等:
钢丝绳开环永磁磁化漏磁检测传感器探靴槽的仿真优化

漏磁检测原理与技术进行深入研究 [ 3-9 ] ,大多采用 电压的变化与漏磁信号来正确地评估缺陷。
传统磁轭式永磁磁化回路磁化待检测钢丝绳, 质量
惯性及磁吸力大。为了减小钢丝绳检测仪器质量,
减小磁作用力并充分均匀磁化钢丝绳, 孙燕华等 [ 10 ]
提出了对开式开环永磁磁化法, 在进行精准、 快速地
钢丝绳无损检测基础上, 解决了传统漏磁检测仪器
安装困难的问题。
通常, 开环式永磁磁化漏磁检测传感器的组成
结构为磁化器及附着在磁化器上的探靴。探靴内腔
( 或内径) 越大, 即探靴与被检测钢丝绳的距离越大,
越能避免钢丝绳在高速运行时的摆动及接触等行为
给探靴内腔带来的破坏。同时由于钢丝绳检测的特
殊性, 当被检测钢丝绳直径确定时, 磁化器内径也随
之确定, 所以无法通过调整磁化器内径来避免破坏。
因为磁化器存在一定的厚度, 所以为了尽量避免钢 图 1 带探靴槽的钢丝绳开环永磁磁化漏磁检测原理示意
丝绳和探靴之间的距离过小, 在磁化器内加工形成
探靴槽, 使得探靴一部分嵌入其中。这样便可以调
整探靴与钢丝绳之间的距离, 从而避免钢丝绳对于
探靴的损坏。由于探靴槽的大小影响到磁化场的空
间路径, 最终会对磁化效果及缺陷的漏磁场大小产
生影响, 所以, 笔者开展了开环式永磁磁化钢丝绳漏
磁检测传感器探靴槽的仿真优化, 以期为钢丝绳缺
图 2 带探靴槽的开环漏磁检测磁化器结构示意
陷的漏磁检测提供一些参考。
笔者在原有开环永磁磁化器中的衔铁内腔设计
1 开 环 永 磁 磁 化 漏 磁 检 测 原 理 及 磁 化 器
增加刻槽, 即探靴槽, 带探靴槽的开环漏磁检测磁化
结构
器结构如图 2 所示, 其主要由永磁铁、 衔铁、 探靴槽
进行开环永磁磁化的钢丝绳漏磁检测时, 开环 等部分组成, 在检测时将探靴安置在刻槽内以获得
永磁体在两端产生磁场, 衔铁处在两端永磁铁之间, 钢丝绳探伤信号。该设计增大了探头内腔, 解决了
被永磁铁磁化并产生磁场; 在钢丝绳移动的过程中, 探靴与钢丝绳距离过小的问题, 避免其与钢丝绳过
探靴检测钢丝绳经过磁场时所产生的磁力线, 并转 度摩擦发生损坏。
化为电信号发送给处理中心; 若探靴捕捉到异常磁
2 探靴槽仿真模型建立
力线并产生异常电信号, 则代表钢丝绳有损伤。
带探靴槽的钢丝绳开环永磁磁化漏磁检测原理 因为在衔铁中增加刻槽对于实际结果的影响未
如图 1 所示。图 1 中, 利用两个长方形来代表两根 知, 所以需要对新型探伤设备进行有效性检验。以
钢丝绳的二维投影, 一根无缺陷, 一根有缺陷。测试 刻槽的深度或宽度为变量, 以缺陷特征曲线为结果,
时, 永磁体会将待测钢丝绳磁化。当钢丝绳无损伤 通过 ANSYS 软件建立有限元仿真模型, 分析刻槽
且质地均匀时, 磁力线全部在钢丝绳、 永磁体和衔铁 尺寸对于钢丝绳漏磁检测的影响。
构成的磁回路中通过。当钢丝绳有缺陷且钢丝绳近 在仿真过程中, 利用钢丝绳模型表面或内部的
乎饱和磁化时, 虽然磁力线大部分仍然在磁回路中 缺陷来模拟实际状态下钢丝绳的损伤。
通过, 但是了少量的磁力线发生了变形, 在周围空气 2.1 模型基本结构与参数
中形成漏磁场。当探靴通过无缺陷钢丝绳时, 由于 钢丝绳开环永磁磁化器探靴槽有限元模型参数
没有磁通的变化, 输出电压不变。当输出电压通过 如表 1 所示, 在 ANSYS 软件中建立其优化仿真模
有缺陷的钢丝绳时, 电压会发生变化, 可以通过分析 型 ( 见图 3 ), 钢丝绳开环永磁磁化漏磁检测传感器

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2022 年 第 44 卷 第 8 期
无损检测