淺談機電類特種設備鋼絲繩安全檢驗技術的發展與創新

黃建

（廣西壯族自治區特種設備檢驗研究院玉林分院 廣西玉林 537000）

淺談機電類特種設備鋼絲繩安全檢驗技術的發展與創新

黃建

（廣西壯族自治區特種設備檢驗研究院玉林分院 廣西玉林 537000）

近幾年，特種設備數量越來越多，其危險性也是不斷增加，其事故頻發都是鋼絲繩斷裂造成的，由此可見，鋼絲繩的安全對設備和人們生活的重要性不容忽視。本文就是通過分析我國特種設備的鋼絲繩安全檢測存在的安全檢驗現狀，同時提出引用先進的檢驗技術確保鋼絲繩的安全，從而使鋼絲繩被機電類特種設備安全、有效的進行使用。

特種設備；鋼絲繩；安全檢驗技術；發展與創新

鋼絲繩作為特種設備承載的主要柔性構件，在我國經濟發展的各個領域都得到廣泛應用，隨著社會經濟的飛速發展，特種設備在我國人民生活中的作用越來越明顯。鋼絲繩應用的特種設備主要有電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設備等，它的安全與大量的設備和人員都緊密相關。

1 我國特種設備的鋼絲繩安全現狀

隨著社會經濟的發展，特種設備在生活中的應用越來越廣泛。同時這些設備的重要構成部分鋼絲繩的使用數量也越來越多，在索道、碼頭、電梯、船廠等設備生產中發揮的作用也日益凸顯。近幾年由于特種設備的事故頻發，鋼絲繩的安全檢測問題也引起社會的廣泛關注。

1.1 起重機事故

2004年12月27日，廣西柳州鋼材集團公司發生了起重機坍塌的事故，造成一人死亡。該公司轉爐廠的一臺安裝完畢但沒有經過特種設備檢驗的定柱式的旋臂起重機，進行工作的時候，該定柱式的旋臂起重機的吊臂整個斷落，將工人砸死。從事故現場來看，定柱式旋臂起重機的旋臂掉在地上，起重機的鋼絲繩斷裂，導致起重機的三腳架與旋臂的連接全部失效斷裂，意外隨之發生。從這個意外事件來看就是缺乏對鋼絲繩的安全檢驗，為了創造安全的生產環境，需要及時的對機械設備的部件進行安全檢測。

1.2 電梯事故

隨著生活品質的提高，在國內各地區電梯的應用數量逐漸增加，同時鋼絲繩安全問題的潛在危機也是日益凸顯出來。比如在2013年2月26日，株洲城區一家超市的升降機鋼絲繩突然斷裂，導致一名女子當場身亡。像這樣的事故發生的頻率隨著電梯數量增加而越來越高。借助表1、圖1分析電梯事故發生的情況。

表1 近4年的電梯平均死亡人數

圖1 2013年上半年較大事故分布情況

電梯事故起數占特種設備安全事故總起數的30.77%，特種設備事故起數的第二位，截至2015年底，全國電梯總量超過400萬臺，我國電梯保有量、年產量、年增長量均為世界第一。但是，我國電梯高負荷、大運量、長周期使用普遍存在，老舊電梯數量激增，電梯安全主體責任不能有效落實，2015年全國共發生電梯事故58起，死亡46人。由電梯事故造成的損失，以及電梯事故的分布情況來看，為了改善這種情況，加強電梯設備的安全性檢測是大勢所趨。

電梯維保行業惡性競爭，劣幣驅逐良幣，維保工作不到位，導致電梯事故和故障時有發生。今天，電梯產品占全國總量65%以上的10家企業參加這次活動，在電梯行業試點推進企業維保標準自我聲明和服務質量公開承諾，促進企業誠信體系建設和電梯行業健康發展。

1.3 游樂設施事故

針對已經發生的西安秦嶺歡樂世界游樂設施甩落游客，北京香山游客乘纜車墜亡事件。引發安全問題的原因就包括一些游樂場所，為了追求驚險刺激，不斷的創新運動形式，不斷地突破人類生理極限參數，一些新技術缺乏技術標準和經驗，從而增加了風險系數，安全性降低。

2 電梯鋼絲繩安全隱患分析

2.1 質量標準降低

鋼絲繩在設備應用過程中，由于各種負荷而承擔著高強度的力學作用，從它開始進行應用的時候就伴隨著潛在的安全隱患。比如：磨損、斷絲、銹蝕等缺陷的積累，容易導致整個鋼絲繩斷裂的情況發生。鋼絲繩的結構相對復雜，使用設備的多樣性以及檢測方法比較落后，從而使鋼絲繩的安全檢測精確度較低，在使用過程中出現隱患、低效等問題。

鋼絲繩內外部的斷絲現象，絕大部分僅僅因為受到彎曲、拉伸、扭轉等純力學作用而產生。疲勞不僅會形成大量斷絲、斷股，甚至會瞬間形成整繩斷裂，這已被國內外技術專家所共識。

2.2 磨損情況嚴重

鋼絲繩屬于典型的不旋轉結構，內層繩股的負重大，易失效；鋼絲繩斷口顯示內股呈現粉碎性疲勞斷裂（低周疲勞）。很多斷繩事故顯示，在用鋼絲繩疲勞損傷的產生基本無法避免，潛伏性很強，危險征兆相當隱避，暴發速度卻往往很高。

3 鋼絲繩檢測技術的發展與創新

在很長一段時間，世界各地的高科技工作者在鋼絲繩的安全檢測的方法探究中，嘗試多種方法來確保鋼絲繩的安全系數最大，同時也可以增加鋼絲繩的使用時間。無論國內還是國外都發現了鋼絲繩無損的檢測方式，主要有磁和電磁檢測法、超聲波檢測法，光學檢測法等，但是真正投入應用的只有電磁檢測技術，其他的無損檢測方法只是局限在實驗室的探究。

雖然電磁檢驗技術已相對成熟，但是它依然有很多不足和局限性，都不能實現對鋼絲繩的剩余利用能力和質量的安全檢測。其中存在的問題分為以下幾個問題：

3.1 LF定量判斷很難

LF定量檢測的主要是根據鋼絲繩斷裂的根數來判斷的，但是在實際生產中，鋼絲繩斷裂的數量是很難判定的數值，現在普遍的檢測方法主要是在霍爾元件的漏磁通法的基礎上，進行斷絲的檢測。其判斷的依據是鋼絲繩斷裂后向外擴散的漏磁通的大小。從物理學的角度來看，斷絲在截面的位置決定了單根斷絲漏磁通的大小，其中鋼絲直徑的大小、磁化的飽和程度以及鋼絲繩制作的受力結構等眾多不確定因素，如果鋼絲繩斷裂的數量比較少，但是分布位置較多，就很難對其安全性進行判斷。

3.2 LMA值判定值復雜

LMA檢測結果主要是指探頭長度導致的鋼絲繩金屬截面出現的缺陷均值，現在對損傷的最大定量分析的數值范圍主要是在以50mm為準，但是當損傷的長度小于50mm的時候，鋼絲繩出現問題的可能性就會被忽視，國外的一些專家認為獲得精確的定量值來判斷鋼絲繩斷裂是不可能的。

3.3 傳感器的靈敏度較低

強磁探傷儀主要是借助磁感應線圈來完成檢測，但是在實際操作過程中，檢測速度對輸出的信號產生了不良影響，如果使用霍爾元件，磁感應的靈敏度就很低，當相同的量級的干擾信號出現，就會難以分辨和獲得真實的檢測信號。

3.4 檢測性能不穩定

由于強磁探傷儀的組成材料自身就存在很大的不確定性，霍爾元件輸出的信號受多種因素影響，比如環境溫度和結果應力等，另一方面后面的信號多其放大工藝的溫度也會出現變化，所以容易使儀器檢測的結果出現問題，可靠性低。

3.5 穿透力較弱

強磁探測儀由于其傳感器的靈敏度較低，只有緊貼鋼絲繩才可以對其進行檢測，從而使被測鋼絲繩的自由運動的間隙減小，如果出現鋼絲繩翹絲、松股和變形的情況，就會影響它的使用狀況，同時也會對檢測人員和檢測設備造成安全威脅。

3.6 儀器不方便生產操作

勵磁裝置是強磁探傷儀的重要組成部分，由于這個裝置本身體積就比較大，檢測的探頭也會隨鋼絲繩的繩徑變大而變重。以檢測繩徑大小為45mm的探傷儀為例，探頭的重量大約在20～36kg之間，由于體積較大，在現場實驗檢測過程中的難度加大，同時也對儀器的運輸、攜帶、安裝和維護造成了不利影響。

4 總結

面對當前鋼絲繩無損檢測技術現狀與國家特種設備安全管理目標的不對稱，探索和創新科學的鋼絲繩無損檢測新方法成為形勢的需要和歷史的必然。以技術上的創新成果為契機，自主創新、安全生產、節能減排、和諧社會等一系列政策精神，成為關系國計民生，引導全社會共同關注的時代主題。

[1]李劍.電梯安全檢驗的技術進展與趨勢簡述[J].城市建設理論研究，2014（12）.

[2]文 濤.淺談在用電梯檢驗中的墜落傷害問題[J].中國機械，2014（4）：55～56.

[3]柯偉.電梯曳引鋼絲繩使用壽命的影響因素與檢驗檢測[J].城市建設理論研究（電子版），2014（19）：169～170.

TU85

A

1004-7344（2016）04-0239-02

2016-1-13

黃 建（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事電梯、起重機等機電特種設備檢驗檢測工作。