微特技术有限公司钢丝绳安全“守护者”WT—钢丝绳自动监测系统

供稿/微特技术有限公司 李 彬 高 田

采编/邹铁汉 张韦微

2020年，微特技术有限公司（以下简称微特技术）正式被认定为国家重点专精特新小巨人企业。微特技术用20年时间，从一个小微企业，成长为国内大型起重机安全解决方案的首选品牌。“专精特新”四个字凝结着微特人追求产业之专、品质之精、创新之特的不懈努力。20年来，微特技术笃定信念，始终专注于起重设备安全管理领域的研究，不断引领行业向起重设备故障诊断、大数据管理、全生命周期监测服务、智能化吊装生态系统方向发展，为推动国内起重安全管理领域的发展做出了贡献。

长期以来，钢丝绳的使用和管理始终是各企业设备管理的难点，因钢丝绳断裂造成的事故屡见不鲜，而每一次事故都伴随着财产损失和人员伤亡等严重后果。目前，肉眼看、卡尺量等依然是普遍使用的钢丝绳检测手段，检测技术与用户的安全管理需求之间存在着巨大的鸿沟。微特技术推出的钢丝绳在线自动监测（Wire Rope Non-Destructive Testing，WRNDT）系统拥有高效、精准、便捷、安全等特点，较好地解决了目前钢丝绳检测中的难题。

产品介绍

WRNDT系统是以国际标准铁磁性理论原理为基础，运用电磁检测技术，为实现无人值守实时非接触在线监测而专业打造的产品。可在线实时、高速自动采集钢丝绳断丝、疲劳、锈蚀、磨损等损伤信息，并通过算法对采集的大数据进行分析处理，形成钢丝绳损伤处损伤程度、伤点准确定位、电磁波形曲线等检测报告，实现钢丝绳缺陷检测的定量化进而可视化。WRNDT系统体积更小、功耗更低、安装使用更加方便，不仅在起重机中使用，且在电梯、索道、桥梁悬索等领域也有着广阔的市场。

WRNDT系统的核心设备是微特技术全新一代钢丝绳探伤仪，该探伤仪是以自主知识产权、自主商业化生产的磁传感器为核心，以国际标准磁记忆探伤原理为基础专业打造的产品。其PT量级灵敏度与目前市面上MT量级灵敏度的钢丝绳探伤仪相比，提高上百万倍。对于Φ5～Φ50 mm 各种规格的钢丝绳，可快速检测出1根断丝，甚至敲击痕迹亦可轻松识别，且不需要使用励磁装置，从而避免了长时间使用过程中由于吸附金属粉末和碎屑导致的性能下降。

数学模型

数字仿真

仿真波形

技术概括

磁记忆探伤隶属无损探伤领域，是X射线、超声波、磁粉、涡流、γ射线、渗透(荧光、着色)、磁记忆、漏磁等诸多物理探伤方法中的一类，是一种利用金属磁记忆效应来检测金属材料零部件应力集中、裂纹和划痕、锈蚀的快速无损检测方法。WRNDT系统利用磁记忆无损探伤可高速、灵敏地实时采集、记录、存储钢丝绳的局部缺陷，并以图形化界面实时展示检测结果。

金属磁记忆效应是指：铁磁性金属材料在加工和运行时，由于受载荷和地磁场共同作用，在应力和变形集中区域会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后不仅会保留，且与最大作用应力有关。金属构件表面的这种磁状态记忆着微观缺陷或应力集中的位置，即为磁记忆效应。当处于地磁场环境中的铁磁性构件受到外部载荷作用时，在应力集中区域会产生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，该部位会出现磁畴的固定节点，产生磁极，形成退磁场，从而使该部位铁磁金属的导磁率最小，在金属表面形成漏磁场。该漏磁场强度的切向分量Hpx具有最大值，而法向分量Hpy改变符号并具有零值。这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后依然保留记忆下来。

WRNDT系统是基于金属磁记忆效应的基本原理制作的检测仪器，通过记录垂直于金属构件表面的磁场强度分量沿某一方向的分布情况，可对构件的应力集中程度以及是否存在微观缺陷进行评价，能对铁磁性金属构件内部的应力集中区，即微观缺陷和早期失效及损伤等进行诊断，防止突发性的疲劳损伤。

创新点

1）结构创新

WRNDT系统在设计上遵循形式追随功能的设计理念，摒弃一切不必要的造型设计，在保证功能完善的前提下尽可能做到极简设计，安装使用方便；造型简洁大气、同时给人以安全可靠的印象，符合其安全监测工业产品定位；全铝合金材料的使用在有效保证磁传感器功能的情况下减轻了产品自重，方便安装的同时形成自身屏蔽，极大地减少了外界电磁场等干扰，保证了检测结果的准确性及可靠性。

由于独特的检测方式和全新的工业设计，WRNDT系统相比于传统检测方式更加便捷高效：

·不需要专门的磁化装置；

·不需要对表面进行清洁处理；

·不需要采用耦合技术；

·可快速、准确检测出应力集中部位；

·既可检测出现有缺陷，亦可根据内应力变化预测未来将会发生的缺陷。

2）算法创新

钢丝绳在线检测的主流算法有2种：小波变换和参数自适应陷波滤波算法。实验表明小波变换虽然可以一定程度抑制股波信号，但效果并不明显，而参数自适应陷波滤波算法在抑制股波信号的同时也会使缺陷信号发生畸变。WRNDT系统的算法开创性地采用预处理和后处理2阶段的方法。在预处理阶段，使用多通道信号融合的原理来确定所有的漏磁信号中的丰富信息，先通过用滑动平均法对多路信号进行均衡化，使信号处于同一基准线；再对均衡化后的多路信号进行放大，提高了分辨率，进而更好地区分缺陷。在后处理阶段，通过对预处理后的数据进行线检测，消除基线漂移和小波去噪，而后对处理之后的信号进行运算，实现对检测的决策。

功能特点

1）工作效率高

WRNDT系统可实时在线检测钢丝绳内外部状态，且配套设备体积更小、功耗更低、安装使用更加方便。与传统人工目视耗时耗力且无法检测钢丝绳内部缺陷相比更加安全高效。

2）检测精度高

运用金属磁记忆效应技术在线实时、高速自动采集钢丝绳断丝、疲劳、锈蚀、磨损等损伤信息，捻距断丝数量误差可小于1丝，损伤点定位准确率可大于95%。

3）损伤可视化

钢丝绳检测软件提供设备概览、设备检测、历史查询、检测报告、标定设置以及系统设置界面，可实时显示钢丝绳状态波形，定量分析钢丝绳损伤程度，精准定位损伤位置，根据不同损伤程度显示报警信号，并提供检测报告以及查询历史记录功能，钢丝绳状态一目了然。

微特技术研发的WRNDT系统已申请多项专利，产品高效、精准、便捷、安全的特点适用于港口、船舶、路桥、索道、钢厂、吊装、工地、石油等行业。在铁路建设的门式起重机安全维护中，该系统及时发现钢丝绳损伤，保障了企业安全生产，解除了因钢丝绳的耗损带来的安全和财产隐患。

随着这项系统应用于不同的行业，也将大大提升相关企业的维护管理水平，减少非必要的停工停产和经济损失，保证生产顺利安全高效地进行。

WRNDT系统应用于某项目龙门起重机