تقنية الفحص المباشر لحبال الرافعات: حل يجمع بين الكشف عن التسرب المغناطيسي والفرز البصري وإصدار الصوت
تعد الحبال الفولاذية للرافعات العنصر الحامل الرئيسي في آلية الرفع، وترتبط حالتها الأمنية ارتباطًا مباشرًا بسلامة المعدات والأشخاص. وفقًا لمعيار GB/T 5972، يجب إتلاف الحبال الفولاذية بشكل إلزامي عند وصول عدد الخيوط المقطوعة إلى 10% (خلال مسافة لف واحدة). تتميز طرق الفحص التقليدية التي تعتمد على الفحص البصري اليدوي والفرجار بانخفاض الكفاءة ووجود نقاط عمياء. يجمع نظام الفحص الآلي للحبال الفولاذية بين ثلاث تقنيات متكاملة، وهي: تقنية التسرب المغناطيسي (LMA/LE، لفحص انقطاع الأسلاك وفقدان المقطع العرضي)، والفحص البصري بالذكاء الاصطناعي (YOLOv8، لفحص الشقوق والآثار السطحية)، وتقنية الانبعاث الصوتي (AE)، لفحص الإشارات العابرة لانكسار الأسلاك، مما يتيح المراقبة المستمرة للحبال الفولاذية طوال دورة حياتها.
أولاً: مقارنة بين المعلمات التقنية لثلاث تقنيات فحص
| تقنيات الفحص | مبدأ الفحص | العناصر الخاضعة للفحص | دقة القياس | سرعة الفحص | التكيف مع البيئة | طريقة التثبيت |
|---|---|---|---|---|---|---|
| التسرب المغناطيسي الكهرومغناطيسي (LMA) | كشف التسرب المغناطيسي بواسطة مستشعر هول | انقطاع الأسلاك الداخلية، فقدان المقطع العرضي، التآكل الموضعي | معدل الكشف عن انقطاع الخيوط >95%، دقة قياس فقدان المقطع العرضي ±0.5% | ≤5 م/ث | لا تؤثر البقع الزيتية/الغبار | رأس مستشعر محيطي |
| التسرب المغناطيسي الكهرومغناطيسي (LEF) | ملف التحريض + ملف الكشف | العيوب الموضعية (LF)، فقدان المقطع العرضي للمعدن (LMA) | دقة تحديد الموقع LF ±5 مم، حساسية LMA 0.51 TP3T | ≤3 م/ث | لا يتأثر بالزيوت أو الماء | مغناطيس من النوع C |
| الفحص البصري للسطح باستخدام الذكاء الاصطناعي | التعرف على الصور باستخدام YOLOv8 | انقطاع في السطح، علامات ضغط، بقع تآكل، تغير في قطر الحبل | معدل الكشف عن الخيوط المقطوعة >95%، دقة قياس قطر الحبل ±0.1 مم | في الوقت الفعلي (30 إطارًا في الثانية) | تحتاج إلى إضاءة إضافية، وتأثرت بالبقع الزيتية | كاميرا صناعية + حامل إضاءة |
| انبعاث الصوت (AE) | تقوم المستشعرات الكهرضغطية برصد موجات الإجهاد | الإشارات العابرة لقطع الأسلاك الفولاذية، والشقوق الدقيقة الناتجة عن الإجهاد | دقة تحديد موضع انقطاع الخيط الفردي ±100 مم | المراقبة المستمرة | يجب تصفية الضوضاء البيئية | مستشعر AE من النوع المثبت |
ثانياً: نظام الكشف عن التسرب المغناطيسي الكهرومغناطيسي
يتم استخدام تقنية الكشف عن التسرب المغناطيسي الكهرومغناطيسي في صناعة الحبال الفولاذية منذ 30 عامًا، وهي أكثر تقنيات الفحص أثناء التشغيل نضجًا. يتكون رأس الكشف LMA من ملف تحريض (يولد تدفق مغناطيسي مشبع) ومصفوفة مستشعرات هول (تستشعر التسرب المغناطيسي). عندما يمر الحبل الفولاذي عبر رأس الكشف، يتغير المقاومة المغناطيسية في أماكن العيوب مثل الأسلاك المقطوعة والحفر الناتجة عن التآكل، ويتم التقاط جزء من التسرب المغناطيسي بواسطة عناصر هول. يتم استخراج مؤشرين هما LMA (فقدان المقطع العرضي) وLF (العيوب الموضعية) من إشارة خرج المستشعر بعد تضخيمها وتصفيتها. يمكن استخدام إشارة LF لتحديد الموقع الدقيق للخيط المقطوع (±5 مم)، بينما تقوم إشارة LMA بتحديد مقدار فقدان المقطع العرضي للمعدن في ذلك الموقع (بالوحدة مم²).
| قطر الحبل الفولاذي (مم) | طرازات مستشعرات LMA الموصى بها | طريقة التحريض | القطر الداخلي لرأس الفحص (مم) | أقصى سرعة للكشف (م/ث) | الوزن (كجم) | ظروف التشغيل المطبقة |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5~14 | جهاز قياس المغناطيسية MG-14 | المغناطيس الدائم | 18 | 5 | 3.5 | رافعة صغيرة، حمولة خفيفة |
| 14~28 | جهاز قياس المغناطيسية MG-28 | المغناطيس الدائم | 35 | 5 | 6.0 | جسور عامة/بوابات |
| 28~45 | جهاز قياس المغناطيسية MG-45 | الكهرومغناطيسي | 52 | 3 | 12.0 | الصب/المعادن على نطاق واسع |
| 45~65 | Intron LMA-65 | الكهرومغناطيسي | 75 | 2.5 | 18.0 | الحمولة الضخمة/الميناء |
ثالثًا: نشر نظام الفحص البصري للسطوح باستخدام الذكاء الاصطناعي
يُعد الفحص البصري بالذكاء الاصطناعي وسيلة تكميلية للكشف عن التسرب الكهرومغناطيسي، حيث يمكنه تحديد حالة سطح الحبل دون تأثر بإشارات انقطاع الأسلاك الداخلية. يتم تركيب الكاميرا عند مدخل الحبل الفولاذي في آلية الرفع بالرافعة (على مسافة 0.3 إلى 0.5 متر من البكرة)، بحيث يتم توجيهها نحو سطح الحبل الفولاذي لالتقاط الصور. يستخدم النموذج YOLOv8s-nano (4.2 ميجابايت فقط بعد التكمية FP16)، ويبلغ تأخير الاستدلال على Jetson Orin NX من 8 إلى 12 مللي ثانية، مما يتيح الكشف في الوقت الفعلي عن حالة سطح كل خصلة من الحبل. بعد دمج نتائج الفحص مع بيانات التسرب المغناطيسي، يحسب النظام تلقائيًا التقييم الشامل لحالة الحبل الفولاذي (0 إلى 100 نقطة). الرافعةنظام الصيانة التنبؤية القائم على الذكاء الاصطناعي(للمزيد من التفاصيل، انظرحلول الصيانة التنبؤية من PHM) بعد تلقي هذا التقييم، يتم توقع العمر المتبقي للحبل الفولاذي بالاستناد إلى إجمالي الحمولة وعدد مرات الانحناء، مع إصدار إنذار مسبق لاستبداله قبل 7 إلى 30 يومًا.
بعد تزويد رافعة صب تبلغ حمولتها 50 طنًا في أحد مصانع الصلب بنظام الفحص الفوري للحبال الفولاذية، تم الكشف عن انقطاع خيط واحد في غضون 0.3 ثانية (تأكيد مزدوج عبر التسرب المغناطيسي والذكاء الاصطناعي)، وتلقى طاقم الصيانة تنبيهات عبر تطبيق WeChat الخاص بالمؤسسة. خلال 12 شهراً من تشغيل النظام، انخفضت حالات التوقف غير المخطط لها المرتبطة بالحبال الفولاذية من 5 مرات في المتوسط سنوياً إلى صفر مرة، كما تم تمديد العمر الافتراضي للحبال الفولاذية بنحو 221 إلى 300 ساعة.
رابعاً: مزايا خطة فحص الحبال الفولاذية من شركة كرود للصناعات الثقيلة
يدعم نظام الفحص عبر الإنترنت للحبال الفولاذية من شركة كرويد للصناعات الثقيلة نوعين من رؤوس الفحص LMA، وهما الرؤوس المغناطيسية الدائمة والرؤوس الكهرومغناطيسية (التي تتناسب مع مختلف أقطار الحبال وظروف العمل)، ونموذج الفحص السطحي بالرؤية المدعوم بالذكاء الاصطناعي (الذي يدعم تصنيف الألياف المقطوعة/الآثار/التآكل، ويمكن تخصيصه للتدريب)، ووحدة انبعاث الصوت AE (اختيارية، وتستخدم لفحص الإجهاد بدرجة عالية من الحساسية). يتم تجميع بيانات الفحص عبر بوابة الحافة ثم تحميلها إلى منصة PHM، لتصدر تقييمًا لحالة الحبل الفولاذي، وإنذارًا مسبقًا بالاستبدال، وتقرير فحص (متوافق مع تنسيقات GB/T 5972 و ISO 4309). يمكن لشركة Krud Heavy Industry تقديم خدمات تجارب ميدانية مجانية لفحص الحبال الفولاذية أثناء الخدمة ومعايرة العيوب.
الأسئلة الشائعة
问：天车钢丝绳在线检测有哪些技术手段？
A：主流技术包括：电磁漏磁检测（检测断丝、锈蚀、磨损，精度≥95%）、视觉检测（工业相机+深度学习识别表面缺陷）、声发射检测（检测钢丝断裂瞬间声信号）。工程中推荐电磁+视觉融合方案。
问：钢丝绳报废标准是什么？
A：按GB/T 5972标准，在一个捻距内断丝数达钢丝总数10%需报废（交互捻），或5%需报废（同向捻）。直径磨损或腐蚀达原直径7%或出现断股时必须立即报废。
问：钢丝绳检测执行哪些标准？
A：钢丝绳报废按GB/T 5972，电磁检测参考JB/T 10673《钢丝绳电磁检测方法》，视觉检测参考GB/T 36412《钢丝绳表面缺陷视觉检测方法》。
