钢丝绳现场监测软件系统构设与开发.docVIP

　　钢丝绳现场监测软件系统构设与开发 第一章绪论 1.1论文研究的背景及意义 钢丝绳是用途最广泛的承重工业构件之一。相对于其它的承重构件，钢丝绳的重量较轻、弹性强度好、承载能力强、工作可靠性高，且由于其可以卷绕，从而很大程度上方便了钢丝绳的运输以及安装等步骤，因此，钢丝绳在桥梁建筑、煤矿生产、旅游服务等各行业均得到了十分广泛的应用。例如各类起重设备、提升设备以及货运客运索道等都大量地使用着各式的钢丝绳。然而，作为工程承载构件，钢丝绳在使用的过程中会受到工作环境、人为操作等各式各样的原因影响，导致其出现疲劳、诱烛、磨损甚至断裂等现象。由于钢丝绳的工作可靠性直接关系到生产状况甚至人身安全，因此其安全使用问题一直备受关注。长期以来，人们对钢丝绳的检测方法主要釆用人工目测法、抽样测试法两种，同时利用定期更换钢丝绳的方法力求避免事故的发生。人工目测法即检测人员利用目视或者简易的辅助工具等在现场进行检测。由于钢丝绳在工作时表面一般会有油腻附着，且许多断裂腐烛等故障发生在钢丝绳内部，因此检测人员从外表查看很可能会忽视某些故障而导致未能及时维修更换而导致事故的发生，故而人工目测法存在着不可靠性和局限性，且其效率低下；抽样离线测试法即随机抽取一段钢丝绳进行故障诊断分析，由于存在着随机性与偶然性，其可靠程度也不高。定期更换钢丝绳虽然不会有上述提到的问题，但是由于其盲目性而造成了巨大的浪费。调查发现，在已经被替换下来的钢丝绳中，有70%以上有很少甚至没有强度损耗，仅有10%左右的钢丝绳已经处于危险状态，造成了比较大的经济损失。近些年，随着钢丝绳在生产、生活上的用途越来越广，不论是科研单位还是实际的工程设计单位都在尽最大的努力提高钢丝绳制造工艺的技术水平，同时也尽力在钢丝绳无损检测技术水平上有所发展，力求达到钢丝绳使用期限的最大化，以实现钢丝绳使用的经济性与安全性的完美结合。然而，随着钢丝绳制造水平的发展，钢丝绳自身材料、结构的复杂性，损伤缺陷的不确定性和多样性日渐提高，无形之中增加了钢丝绳无损检测的技术实现难度。从现阶段的情况综合来看，市场上目前存在的钢丝绳无损检测系统很难能够满足实际的工业现场需求，究其原因可以总结为以下几点： 1、系统的稳定性不足。由于钢丝绳无损检测系统是典型的现场监测系统，因此在有些现场监测场合可能需要系统能够全天候不间断的进行损伤故障信号采集、数字信号处理等功能。但是，使用钢丝绳的工业现场往往处于比较恶劣复杂的环境(比如煤矿井下的高压环境、缆车吊索的高湿度环境等)，对系统的硬件、软件的稳定性提出了很高的要求。因此，钢丝绳无损检测系统是否能够在极端恶劣环境下实现稳定的运行是其设计研发中的一个重点考虑因素之一。 2、系统的精确性欠缺。现场监测系统往往需要连续不断的数据釆集过程，而同时保证信号釆集与信号处理的顺利实现也是现代钢丝绳无损检测系统需要研究的重点之一。系统一旦出现了数据覆盖或者丢失的情况，就可能会导致重要的损伤故障信息的忽略，从而耽误了钢丝绳的最佳检测与更换时间，轻则需要重新检测从而导致人力、物力的浪费，重则可能导致严重的生产安全事故的出现。另一方面，精确地定量检测钢丝绳损伤故障也是非常重要的。钢丝绳在工作中产生一些损伤是十分普遍的，为了保证不出现恶劣的事故且避免浪费，检测系统是否能够精确地得到不同损伤类型的故障量、故障发生位置等详细信息进行后期分析、寿命预估等也是目前钢丝绳无损检测技术亟需解决的问题之一。 3、系统的可扩充性差。现有的钢丝绳种类中，其结构参数千差万别，加之各生产单位不断推出新型号的钢丝绳，钢丝绳无损检测系统需要具有良好的可扩充性能。例如：硬件方面是否能够满足针对不同型号的钢丝绳的精确检测，软件的架构是否清晰、接口是否完善、升级是否方便等等。目前市场上的钢丝绳无损检测系统还未能够达到良好的可扩充性能。 4、系统的兼容性较低。在不同的使用钢丝绳的工业现场中，系统软、硬件的环境平台或许不同。比如在集成系统的架构方面，有些环境中使用的是CAN总线系统架构，而有些是以太网通信架构；在计算机的操作系统方面，有些环境中使用的Windows操作系统，有些是效率更高的Linux操作系统。因此，在钢丝绳无损检测系统的开发设计过程中，必须考虑到系统移植代价的最小化与系统兼容的最大化这两个方面。 除了上述提到的稳定性、精确性、可扩充性以及兼容性意外，目前在市场上的钢丝绳无损检测系统在操作性、易维护性、以及智能性等多方面均有待提高，因此，研究钢丝绳无损检测的方法与系统的设计具有重要的理论与实际意义。 第二章钢丝绳结构、损伤及漏磁检测原理 2.1现代钢丝绳的结构、损伤概述 2.1.1钢丝绳的结构特征 现代工业生产设备与公共服务领域内实际采用的钢丝绳一般是由含碳量0.5%~0.8%，且含硫量小于等于