Nghiên cứu xây dựng quy trình kiểm tra, đánh giá khuyết tật cáp thép bằng phương pháp từ tính

BỘ CÔNG THƯƠNG
Đề án “Phát triển ứng dụng bức xạ và đồng vị phóng xạ
trong công nghiệp đến năm 2020”





BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

Tên đề tài: NGHIÊN CỨNG XÂY DỰNG QUY TRÌNH KIỂM TRA,
ĐÁNH GIÁ KHUYẾT TẬT CỦA CÁP THÉP
BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỪ TÍNH

Chủ nhiệm đề tài: TS. Trần Văn Lượng
Đơn vị chủ trì: Trung tâm Kiểm địng Công nghiệp II

9124


Hà nội, 2012

1


PHẦN MỞ ĐẦU
I. Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài
Ngoài nước:
- Kiểm tra cáp thép bằng phương pháp từ tính đã được nghiên cứu, phát
triển từ những năm đầu của thế kỷ 20 nhưng chỉ có một số rất ít lĩnh vực có
thể sử dụng phương pháp này một cách hiệu quả.
Trong những năm gần đây, với sự phát triển vượ
t bậc của khoa học công
nghệ, các thiết bị kiểm tra cáp thép theo phương pháp này đã đáp ứng và sử
dụng hiệu quả trong rất nhiều lĩnh vực. Nó đã giải quyết được yếu điểm căn
bản của các phương pháp kiểm tra trước là phát hiện, định vị được khuyết
tật nằm bên trong cáp.
- Nhờ tích hợp công nghệ vi xử lý, các thiết bị này không chỉ cho kết quả

kiểm tra tức thời mà còn ghi lại, xử lý các dữ liệu và đưa ra các giải đoán
chính xác, nhanh chóng.
Trong nước:
- Việc nghiên cứu, ứng dụng nguyên lý điện từ đã được sử dụng rộng rãi
trong rất nhiều ngành nghề và đạt hiệu quả cao, đặc biệt trong công nghiệp.
Tuy nhiên việc áp dụng phương pháp từ tính để kiểm tra cáp thép chưa có
tại Việt Nam.
- Thực trạng tại Việt Nam, khi tiế

n hành kiểm định kỹ thuật an toàn các
thiết bị nâng theo quy định của Nhà nước, việc kiểm tra cáp thép (một bước
bắt buộc trong quy trình kiểm định ) vẫn được tiến hành theo phương pháp
trực quan và một số phương pháp thủ công khác, không xác định được các
khuyết tật bên trong nên không đánh giá được chính xác tình trạng kỹ thuật
của cáp thép.
- Hàng năm chỉ riêng Trung tâm Kiểm định Công nghiệp II thực hiện kiểm
định hơn 2000 thiết b
ị nâng các loại (tại Việt Nam hiện có hơn 12 đơn vị
thực hiện công tác này).
II. Mục tiêu và những nội dung cần nghiên cứu của Đề tài
Cáp thép là một trong những bộ phận quan trọng của thiết bị nâng. Sự
hoạt động an toàn của cáp thép luôn là sự quan tâm đặc biệt của người sử
dụng và nó luôn được xem là điểm “đen” hoặc “mù” trong quản lý vì
không có được hệ thống kiểm tra, đ
ánh giá tin cậy. Sự hoạt động an toàn
của thiết bị chỉ được đánh giá qua việc kiểm tra trực quan hoặc thay thế
định kỳ. Kiểm tra trực quan chỉ có thể phát hiện các khuyết tật trên bề mặt,
không thể phát hiện các mối nguy hiểm tiềm ẩn bên trong như ăn mòn, mài
mòn và đặc biệt là đứt gãy bên trong. Thay thế định kỳ gây nên sự lãng phí
rất lớn và làm tăng chi phí sản xuất. Quan trọng hơn, vi
ệc thay thế định kỳ
vẫn không đảm bảo cho thiết bị hoạt động an toàn. Đã có rất nhiều tai nạn
đứt cáp nghiêm trọng xảy ra ngay trước khi đến thời hạn thay cáp, một số
trường hợp lại xảy ra đứt cáp chỉ trong thời gian ngắn sau khi thay cáp mới.
Do đó việc nghiên cứu, tiếp thu công nghệ, ứng dụng và xây dựng hoàn
chỉnh quy trình kiểm tra đánh giá cáp thép theo phương pháp từ tính, đưa
phương pháp này b
ổ sung, hỗ trợ cho phương pháp truyền thống là một yêu

2
cầu cấp thiết trong việc sử dụng an toàn và hiệu quả cáp thép, đáp ứng yêu
cầu kiểm định kỹ thuật an toàn các thiết bị. Hơn nữa phương pháp này còn
giúp dự báo tuổi thọ còn lại của cáp thép, rất cần thiết cho công tác chuẩn
bị vật tư thay thế đúng thời hạn, chủ động trong công tác, tránh lãng phí khi
thay thế cáp không cần thiết.
III. Khả năng về thị trường
Áp dụng phương pháp từ tính để kiểm tra cáp ở Việt Nam sẽ đem lại một
số ưu thế rõ rệt sau:
Đạt độ tin cậy cao nhờ khả năng phát hiện và định vị các khuyết tật cả bên
trong và trên bề mặt của cáp, đảm bảo an toàn cho người và máy móc.
Nâng cao hiệu quả kinh tế của quá trính sản xuất.
Tránh tình trạng lãng phí rất lớn do sự thay thế định kỳ cáp của máy móc,
thiế
t bị mà không đánh giá đúng được tình trạng của cáp trước khi thay thế.
Tiết kiệm rất nhiều về thời gian, công sức và nâng cao hiệu quả của việc
kiểm tra so với phương pháp kiểm tra bằng trực quan và thủ công.
Với khả năng lưu trữ và xử lý thông tin tốc độ cao, thiết bị sẽ cung cấp cho
người sử dụng các thông tin chi tiết về sợi cáp thép và dự báo các kỳ kiểm
tra thay thế hợp lý trong tương lai.
Với những lợi ích rõ rệt cả về mặt kinh tế, xã hội như trên, chắc rằng việc
triển khai, ứng dụng phương pháp này tại Việt Nam sẽ nhanh chóng được
người sử dụng chấp nhận và ủng hộ.
IV. Khả năng về ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào sản xuất kinh
doanh
Kết quả nghiên cứu sẽ được ứng d
ụng ngay trong thực tiễn để xác định tình
trạng an toàn và làm việc tin cậy của các loại cáp thép được sử dụng cho
các thiết bị nâng trong ngành Dầu Khí, Cầu cảng, Khai thác mỏ, v.v
V. Sự cần thiết của đề tài:

Việc kiểm tra đánh giá cáp thép của thiết bị nâng là thiết bị có yêu cầu
nghiêm ngặt về an toàn lao động chiếm một vị trí rất quan trọng trong công
việc đảm bảo an toàn cho quá hoạt động củ
a thiết bị. Chính vì vậy mà việc
xây dựng đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình kiểm tra, đánh giá
khuyết tật của cáp thép bằng phương pháp từ tính” đã được Bộ Công
thương, Vụ Khoa học và Công nghệ, Trung tâm Kiểm định Công nghiệp II
đưa ra để xây dựng nhằm hỗ trợ cho công tác kiểm định và đánh giá hiện
trạng cáp thép một cách có cơ sở giúp cho việc sử dụng cáp thép của các
thiết bị nâng trong các ngành, lĩnh v
ực một cách an toàn và hiệu quả.
- Căn cứ Quyết định số 4373/ QĐ-BCT Ký ngày 19/8/2010
- Căn cứ Hợp đồng số 03/ HĐ-ĐT 2010/PVPX Ký ngày 20/9/2010 giữa Bộ Công
Thương đại diện là Vụ trưởng Vụ Khoa học và Công Nghệ với Trung tâm Kiểm định
Công nghiệp II về việc thực hiện công việc “Nghiên cứu Xây dựng Quy trình kiểm tra,
đánh giá khuyết tật của cáp thép bằng phương pháp từ tính”.
- Quy trình được xây dựng trên cơ sở sử dụng hệ thống thiết bị:
+ Tên thiết bị: LRM
® - XXI STEEL ROPE DIAGNOSTIC SYSTEM
+ Bộ thiết bị bao gồm:
Recorder LRM
® - XXI No. 138/2010 ( ghi nhận tín hiệu )

3
Measuring Head LRM® - NH80 No. 138/2010 ( đầu dò )
+ Nước sản xuất: Ba lan (Poland)
+ Năm sản xuất: 2010
+ Số chế tạo: LRM
® - XXI No. 138/2010

+ Nhà chế tạo: LRM Laboratory of dr. Roman Martyna
(Non-destructive * Wirerope &Tube - MagnecticInspection &
Instruments)
Add: 32 083 Kraków – SZCZyglice ul. Bazància 28, Poland
+ Mẫu chuẩn: LRM
® - Test Rope No. 19/14/2010
Kết cấu cáp: W7x25
Đường kính cáp: d
n=12 mm

Diện tích mặt cắt ngang: F
n=100,3 mm2.

+ Mẫu chuẩn: LRM
® - Test Rope No. 20/24/2010
Kết cấu cáp: WS 6x36 + IWRC
Đường kính cáp: d
n=24 mm
Diện tích mặt cắt ngang: F
n=298,8 mm2.

Khả năng kiểm tra của thiết bị:
+ Cáp thép có đường kính từ d26 đến d60
+ Ống thép thẳng có đường kính đến d60
+ Khả năng mở rộng kiểm tra đường kính từ d24 đến d90.

Ghi chú
:
Khi thay đầu dò thích hợp sẽ mở rộng khả năng kiểm tra không giới hạn
đường kính cáp, ngoài ra còn có thể kiểm tra ống thép, băng tải, ống lò hơi

v.v .












4

T
T
T
Ổ
Ổ
Ổ
N
N
N
G
G
G



Q
Q
Q
U
U
U
A
A
A

N
N
N



V
V
V
Ề
Ề
Ề



K
K
K
I
I
I
Ể
Ể
Ể
M
M
M

T
T
T
R
R
R
A
A
A



C
C
C
Á
Á
Á
P
P
P



T
T
T
H
H
H

É
É
É
P
P
P

B
B
B
Ằ
Ằ
Ằ
N
N
N
G
G
G



P
P
P
H
H
H
Ư
Ư

Ư
Ơ
Ơ
Ơ
N
N
N
G
G
G



P
P
P
H
H
H
Á
Á
Á
P
P
P



T
T

T
H
H
H
É
É
É
P
P
P



B
B
B
Ằ
Ằ
Ằ
N
N
N
G
G
G



T
T

T
Ừ
Ừ
Ừ



T
T
T
Í
Í
Í
N
N
N
H
H
H

5
1.1. Tổng quan một số phương pháp kiểm tra cáp thép:
1.1.1 Phương pháp trực quan:
Hiện nay việc kiểm tra đánh giá tình trạng cáp thép sử dụng trong thiết bị
nâng ở các lĩnh vực, ngành đều dùng phương pháp trực quan và thử tải, kiểm
tra độ mòn, sợi đứt đánh giá loại bỏ đều theo quy định tại phụ lục 10 TCVN
4244:2005, chỉ khác nhau ở tầng xuất kiểm tra từ 10ngày/lần đến 1 năm/lần
ph
ụ thuộc vào điều kiện và chế độ làm việc của cáp. Riêng ngành khai thác
than do đặc điểm ngành làm việc trong điều kiện an toàn yêu cầu nghiêm ngặt
cao nên mới đây Bộ Công thương đã ra Thông tư số 03/2011/TT-BCT ngày 15
tháng 02 năm 2011 của Bộ trưởng Bộ Công Thương ban hành “QCVN
01:2011/BCT” về an toàn khai thác trong hầm mỏ.
Kiểm tra cáp thép bằng phương pháp trực quan: Phương pháp truyền thống
nầy hiện nay vẫn đáp
ứng được những yêu cầu tối thiểu về độ an toàn của cáp
thép, với các công cụ thủ công hỗ trợ chủ yếu là thước cặp, panme để đo
đường kính cáp và quan sát bằng mắt nên đòi hỏi cáp phải được vệ sinh bề
mặt tương đối tốt. Do thước cặp hay panme khi đo chỉ cặp kiểm tra được từng
vị trí trên suốt chiều dài cáp, nên quá trình kiểm tra không liên tục và mất
nhiều thờ
i gian, hơn nữa Phương pháp nầy không xác định được các khuyết
tật bên trong dây cáp, kết quả phụ thuộc vào trình độ (kinh nghiệm) của người
kiểm tra cho nên khả năng đánh giá tình trạng làm việc an toàn của cáp không

cao, chỉ đạt khoảng 30%.
1.1.2 Kiểm tra đánh giá tình trạng cáp thép bằng phương pháp từ tính:
như đã trình bài ở phần mở đầu, phương pháp nầy được đưa ra ứng dụng
nhằm mục đ
ích khắc phục những thiếu sót của phương pháp kiểm tra trực
quan, nó giúp cho việc kiểm tra trực quan có được kết quả tin cậy hơn.
Dựa trên cấu tạo, đặc tính, nguyên lý làm việc của của hệ thống thiết bị kiểm
tra cáp bằng từ tính được phân ra làm 2 phương pháp:
 Phương pháp Từ trường yếu (Weak-Magnetic Inspection)
Phương pháp nầy dựa vào kết quả tính toán vec tơ tổng hợp cường độ từ

trường tại những vị trí đầu dò đi qua cáp thép kiểm tra. Từ trường của đầu dò
được tạo bởi từ trường dòng điện chạy trong cuộn dây quấn quanh đầu dò.
Cấu tạo nhỏ gọn, phù hợp cho việc di chuyển, thao tác trên cao, giá thành thấp
dễ đầu tư. Nhược điểm độ ổn định phụ thuộc vào nguồn cấp, hiển thị xung
trên màn hình không rõ, khó xử lý, dải đo h
ẹp.


6
 Phương pháp Từ thông rò (Magnetic Flux Leakage-MFL)
Dựa vào kết quả từ thông rò tại những tiết diện, vị trí dây cáp thép bị khuyết
tật. Từ trường của đầu dò được tạo bởi nam châm vĩnh cửu nên độ ổn định tốt
hơn, dải đo rộng, màn hình lớn hiển thị xung rõ dễ xử lý. Nhược điểm: trọng
lượng nặng hơn, gặp khó khăn trong di chuyển thao tác trên cao.
Qua kh
ảo sát nghiên cứu Trung tâm đã chọn loại thiết bị hoạt động theo
phương pháp Từ thông rò rỉ (Magnetic Flux Leakage-MFL), nhà cung cấp là
LRM - Laboratory of dr.Roman Martyna (cũng là nhãn hiệu máy) sản suất tại
Ba Lan, là đơn vị có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh nầy với hình thức chuyển

giao công nghệ.
Thiết bị kiểm tra chất lượng cáp thép làm từ vật liệu sắt từ của dựa trên
nguyên lý sử dụng nam châm vĩnh cửu làm bão hòa từ vùng cáp thép cần
kiể
m tra và ghi nhận được sự hao tổn tiết diện của phần kim loại do ăn mòn,
mài mòn (LMA) và các hư hại như đứt sợi trong cáp (LF).
1.2. Giới thiệu về cáp thép
1.2.1. Cấu tạo :
Cáp thép gồm 3 thành phần chính là : sợi cáp, tao cáp và lõi cáp.



- Cáp thép được chế tạo từ những sợi thép cacbon tốt (ít lưu huỳnh, phốt pho).
Các sợi thép được chế tạo bằng công nghệ kéo nguội có đường kính từ 0,5
đến 3mm và có độ bền kéo cao từ 1400 đến 2000 N/m
2
.
- Tao cáp : nhiều sợi cáp bện lại với nhau tạo thành tao cáp, nhiều tao cáp bện
lại với nhau tạo thành cáp thép. Tao cáp gồm các loại sau :

7
Hình 1 Hình 2 Hình 3
y
Cáp 6x19 FC, tao cáp có các sợi đường kính giống nhau, đây là loại có cấu
tạo bình thường và thông dụng (hình 1).
y Cáp 6x19 IWRC, tao cáp có sợi vòng ngoài cùng đường kính lớn hơn để
chống lại sự mài mòn, và các sợi có đường kính nhỏ hơn nằm ở vòng trong
nhằm tăng khả năng linh động cho cáp thép (hình 2).
y Tao cáp cáp được bện từ các sợi cáp có đường kính khác nhau nằm xen kẻ,
nhằm tăng khả năng linh động và chống mài mòn của cáp thép (hình 2, 3).

y Cáp 6x19 FC Tao cáp có các sợi cáp thép có đường kính nhỏ sẽ được điền
đầy vào các khe hở giữa các tao bên ngoài và bên trong của cáp thép để tăng
cao khả năng chống mài mòn và sức bền mỏi (hình 3).



- Lõi cáp : có 03 kiểu lõi cáp
y Lõi cáp dạng sợi mềm : được làm từ các vật liệu như : nhựa, giấy, sợi sisal
Lõi cáp dạng sợi mềm làm tăng khả năng linh hoạt, giảm các ảnh hưởng do sự
biến dạng đột ngột, và là nơi thấm dầu để bôi trơn cáp thép.
y Lõi cáp sợi thép: tăng khả năng chịu tác động của nhiệt độ và tăng khoảng
15% lực bền so với cáp thép lõi sợi mềm. Cáp thép lõi sợi thép thì độ uốn
cong kém linh hoạt bằng lõi sợi mềm.
y Lõi cáp dạng IWRC : tăng khả năng va đập và chịu nhiệt của cáp thép.


1.2.2. Phân loại cáp thép
- Phân loại cáp theo chiều bện

8
Hình minh họa cách bện cá
p
thé
p

y Cáp thép bện phải (RHRL) : chiều bện các tao của cáp thép được bện theo
chiều kim đồng hồ, các sợi cáp trong tao được bện song song với trục của
cáp thép ( hình 1).

(hình 1)

y Cáp thép bện trái (LHRL) : chiều bện các tao của cáp thép được bện theo
chiều ngược chiều kim đồng hồ, các sợi cáp trong tao được bện song song
với trục của cáp thép (hình 2).

(hình 2)
y Cáp bện chéo phải (RHLL) : chiều bện các tao của cáp thép và các sợi
cáp trong một tao được bện theo chiều kim đồng hồ, các sợi cáp trong tao
được bện tạo một góc với trục của cáp thép.

(hình 3)
y Cáp bện chéo trái (LHLL) : chiều bện các tao của cáp thép và các sợi cáp
trong một tao được bện theo chiều ngược chiều kim đồng hồ, các sợi cáp
trong tao được bện tạo một góc với trục của cáp thép (hình 4).

(hình 4)

9
y
Cáp bện hỗn hợp ( bện xen kẽ , xem hình 5)

(hình 5)
- Số sợi cáp trong một tao thông thường là 6, 7, 12, 19, 24 và 37 sợi. Trong
đó loại cáp thép được sử dụng phổ biến là 6x19 (6 tao,19 sợi cáp/tao) và
6x37 (6 tao, 37 sợi cáp/tao)
y Cáp loại 6x19 : có đặc tính cứng, độ bền cao nên thường dùng trong các
tời nâng, cáp neo.
y Cáp loại 6x37 : mềm, tính linh hoạt cao nên thường được sử dụng cho
cầu trục, cổng trục, pa lăng điện …
1.2.3. Cách xác định các thông số cơ bản của cáp thép
- Xác định bước bện của cáp thép 6x19 (cáp có 6 dánh mỗi dánh có 19 sợi)

y Đo đường kính cáp thép bằng thước cặp



Cách đo đúng Cách đo sai
Đường kính dây cáp

10
1.2.4. Các thông số kỹ thuật cần lưu ý khi chọn cáp thép
- Lực kéo đứt : thông số nầy liên quan tới tải trọng nâng tối đa của cáp
thép và hệ số an toàn sử dụng tương ứng với chế độ làm việc và điều kiện
làm việc của cáp thép.
- Giới hạn bền nén : nói lên khả năng chịu nén khi cáp bị xoắn. Cáp bện
chéo thì có giới hạn bền nén cao hơn cáp bệ
n trái hoặc phải.
- Giới hạn bền mỏi : khả năng chịu uốn của cáp thép và khả năng linh hoạt
của cáp khi cáp luồn qua puly, tang, khi cáp làm việc ở tốc độ cao. Cáp bện
chéo, cáp mà các tao cáp ở lớp bên ngoài có các sợi cáp có đường kính nhỏ
hơn quấn ở ngoài cùng thì có giới hạn bền mỏi cao hơn.
- Hệ số chống mài mòn: khả năng chống mài mòn của cáp thép, phụ thuộc
vào vật liệu và ph
ương pháp chế tạo, tải trọng nâng và tốc độ nâng, hạ.
- Hệ số chống gỉ sét : khả năng chống lại các ảnh hưởng của hóa chất, môi
trường làm việc của cáp thép. Để tăng khả năng nầy các sợi cáp thường
được mạ kẽm, và trong các lõi cáp mềm thường có dầu bôi trơn phù hợp.
1.2.5. Một số dạng hư hỏng thông thường của cáp thép:
Cáp bị mòn (giảm đườ
ng kính)

Cáp bị ăn mòn bề mặt


Cáp bị mài mòn bề mặt



11
Cáp bị mòn không đều (mòn một tao)

Sợi thép bị gãy, đứt vì mỏi


Sợi trong lớp thứ 2 bị gãy, đứt

Cáp bị lõm, bẹp đường kính (Crushing)

Cáp bị đứt, gãy sợi

Cáp bị giảm đường kính cục bộ


12
1.2.6. Tiềm năng ứng dụng kiểm tra độ an toàn của cáp thép sử dụng trong
các lĩnh vực, ngành:
Cáp thép được sử dụng trong nhiều trong các thiết bị nâng: cầu trục, palăng,
cần trục tháp, tời nâng, cổng trục, cần trục ôtô… thuộc nhiều lĩnh vực khác
nhau như : xây dựng, công nghiệp, hầm mỏ, dầu khí, tàu thủy…
Một số hình ảnh minh họa các lĩnh vực, ngành ứng dụng

Cần trục tháp dùng trong xây dựng
Cần trục trên các tàu, xà lan

13







Cần trục ôtô
Cầu trục

14
Cổn
g
trục



Palăng điện

15
Tời nâng dùng trong khai thác dầu khí


















Trục tải khai thác than

16
Cáp treo
Cáp treo



Cáp Giăng - Cầu Bắc Mỹ Thuận


17
1.2.7. Kiểm tra an toàn cáp thép
Các thiết bị sử dụng cáp thép đều có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn về
thiết bị và người sử dụng. Vấn đề đặt ra là làm sao sử dụng cáp thép cho an
toàn và hiệu quả. Do đó việc kiểm tra, đánh giá được tình trạng làm việc an
toàn của cáp thép là hết sức cần thiết.
Cáp thép có tuổi thọ sử dụng nhất định. Cáp thép sau một quá trình sử
dụng, tùy thuộc vào chế độ làm việc : t
ải trọng, chu kỳ làm việc …thì lực
kéo đứt của cáp giảm đi nhanh chóng theo như đồ thị sau


Sự suy giảm lực kéo đứt của cáp thép do sự mất đi của kim loại trên tiết
diện ngang của cáp thép bởi các nguyên nhân sau : mài mòn, ăn mòn, gỉ sét,
đứt sợi cáp, do sự thay đổi cấu trúc cáp thép…Do đó việc tìm ra các
phương pháp đánh giá tình trạng làm việc an toàn của cáp thép là rất quan
trọng đối với an toàn của thiết bị, con người và lợi nhuận của doanh nghiệp
khi sử dụng các thiết bị nâng, hạ.
1.3. Kiểm tra cáp thép bằ
ng phương pháp xác định từ thông rò.
Để khắc phục các khuyết điểm của phương pháp kiểm tra cáp thép bằng
trực quan thì từ những năm 1930 người ta đã phát triển phương pháp kiểm
tra cáp thép bằng phương pháp xác định từ thông rò, với từ trường không
đổi được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu.
Tải trọng kéo đứt thực tế %
Số chu kỳ làm việc của cáp %

Vị trí loại bỏ cáp
Vị trí cáp bị đứt

18
Phương pháp nầy dựa vào sự bão hòa từ trường do nam châm vĩnh cửu tạo
ra và dựa vào sự thay đổi của cường độ từ trường xung quanh cáp thép và
sự thay đổi của từ thông thay đổi trong tiết diện cáp thép. Khi cáp thép di
chuyển qua đầu dò của thiết bị kiểm tra nếu có các bất liên tục trong cáp
thép như sợi cáp bị đứt, các điểm hoặc vùng bị gỉ sét thì có sự rò gỉ từ thông
hướng tâm hay hướng trụ
c trong tiết diện của cáp thép kiểm tra và sự rò gỉ
nầy được phát hiện bởi các cảm biến (sensor LF và LMA).


- N, S : cực Bắc, Nam của nam châm vĩnh cửu;
- Flux Leakage : từ thông bị rò;
- Magnetic Flux : từ thông do nam châm vĩnh cửu tạo ra trong cáp thép;
- Magnetising circuit : vòng từ trường;
- Rope : cáp thép kiểm tra;
- LF sensor, LMA sensor : cảm biến phát hiện khuyết tật LF, LMA;
- LF: các bất liên tục bên ngoài, bên trong cáp thép do đứt sợi cáp, sợi cáp
bị gỉ sét ;
- LMA : các bất liên tục bên ngoài, bên trong cáp thép do sự mất kim loại
trên tiết diện ngang của cáp thép. Khuyết tật nầy chủ yếu do tác động của
môi trường, bôi trơn cáp kém, chế
độ làm việc, ma sát…

19
1.3.1. Hệ thống thiết bị kiểm tra
Thiết bị kiểm tra cáp thép bằng phương pháp từ dựa vào sự thay đổi từ

thông qua tiết diện cáp kiểm tra. Thiết bị bao gồm : đầu đo LRM-MH-80,
bộ chuyển đổi - mã hóa chuyển động của cáp thép, thiết bị ghi vi xử lý.
7
2
3
6
4
1
8
-
LRM-MH-
5

1. Đầu đo từ tính LRM
®
-MH-80
2. Bộ chuyển đổi-mã hóa chuyển động của cáp
3. Bộ ghi LRM-XXI
4. Defectograph LRM
®
-XXI
5. Máy tính
6. Cáp kết nối đầu đo với bộ ghi
7. Cáp kết bối bộ giải mã với đầu ghi head
8. Cáp kiểm tra
1.3.2. Cấu tạo đầu dò
Đầu đo được làm bằng nam châm vĩnh cửu để tạo ra từ trường không đổi.
Đầu đo có dạng hình trụ, gồm 2 nửa hình trụ gắn khít với nhau để không
tạo khe hở để giảm bớt các ảnh hưởng của môi trường đến k
ết quả kiểm tra

và dễ dàng lồng vào cáp thép kiểm tra.


20
 Các chi tiết trên đầu dò:
- Cảm biến LF gồm 2 cặp được gắn đối xứng trên đầu đo để phát hiện sự
thay đổi về tiết diện cáp thép như đứt sợi, đứt tao
- Cảm biến chiều dài đoạn cáp bị thay đổi tiết diện LMA, do cáp thép bị ăn
mòn liện tục kéo dài hay do các nguyên nhân khác.
- Vành dẫn hướng cáp phù hợp với đường kính cáp thép kiểm tra
- Bộ chuyển đổi-mã hóa chuyển
động của cáp thép. Tín hiệu trên bộ chuyển
đổi-mã hóa dùng để :
+ Ghi lại các tín hiệu đo vào bộ nhớ
+ Bù tín hiệu từ các cảm biến
+ Đo tốc độ di chuyển của cáp thép
- Thông số kỹ thuật của đầu đo LRM-MH-80
+ Đường kính cáp kiểm tra 26mm – 60mm
+ Chiều dài của đầu đo 600 mm
+ Chiều rộng của đầu đo 200 mm
+ Chiều cao của đầu đo 210 mm
+ Khối lượng của đầu
đo và bộ ghi 23 kg
1.3.3. Hệ thống thiết bị phân tích, đánh giá cáp thép
Hệ thống thiết bị phân tích đánh giá cáp thép dùng để phân tích, ghi nhận
nhận dữ liệu từ đầu đo và hiển thị ra kết quả kiểm tra. Tín hiệu từ đầu dò
được ghi vào bộ nhớ tạm (flash memory LRM-XXI recorder) và trong
thiết bị vi xử lí.

21

 Hệ thống thiết bị bao gồm :
- Bộ ghi (LRM-XXI Recorder) : có chức năng như là bộ nhớ trung gian
giữa đầu đo và bộ vi xử lí, hỗ trợ quá trình xử lí, ghi nhận số liệu cũng như
đảm bảo sự vận hành thông suốt của bộ phân tích.
ª Quá trình hoạt động của hệ thống:
• Điều khiển thông số đầu vào, xử lí và hiển thị các thông số c
ủa quá
trình ghi dữ liệu
• Điều khiển đo và hiển thị tốc độ kiểm tra và chiều dài cáp.
• Chuyển đổi và bù các ảnh hưởng của tốc độ cáp kiểm tra vào giá trị LF
+ Máy tính : hiển thị và xuất ra kết quả kiểm tra
+ Các phím, nút điều khiển
ª Thông số kỹ thuật của hệ thống
• Số kênh ghi 4
• Kiểu ghi kỹ thuật số
• Độ nhạy của sensor LF: 5, 10, 25, 50, 100 mV/div
• Độ nhạy của sensor LMA do sự thay đổi : 0-100% theo chiều dài của
tiết diện cáp
• Dải bù trừ do ảnh hưởng của tốc độ kiểm tra: 0,1-2,5m/s cho cảm biến
• Dải hiện thị tốc độ cáp thép: 0,1-10m/s bởi 0,1m/s
• Dải hiện thị chiều dài cáp thép: 1- 9999 m
• Dải nhiệt độ làm việc -5
o
C - 45
o
C
ª Nguồn điện cấp

+ Nguồn pin bên trong 6-12 giờ
+ Nguồn cấp bên ngoài 7,5V, DC
1.3.4.Tín hiệu xuất ra của hệ thống kiểm tra
Đánh giá khuyết tật hoặc các bất liên tục của cáp thép kiểm tra được xác định
dựa trên biên độ xung và phân tích hình dạng xung. Khuyết tật phát hiện được
là tổng thể các khuyết tật ở vị trí đó được ghi nhận từ cả hai cảm biến của
đầu
đo.

22

L:Tín hiệu thu được từ cảm biến LF OUTER (bên trái);
R: Tín hiệu thu được từ cảm biến LF INNER (bên phải);
M: Tín hiệu thu được từ cảm biến LMA;
f
d
Phần giảm tiết diện ngang của cáp;
s : khoảng hở giữa 2 đầu sợi đứt;
r : độ lệch tâm của khuyết tật;
LMA : độ hư hại về tiết ngang bên ngoài theo chiều dài của cáp thép.

23
M
M
ộ
ộ
t
t

s
s
ố
ố


d
d
ạ
ạ
n
n
g
g


x
x
u
u
n
n
g
g


c
c
ơ
ơ

b
b
ả
ả
n
n


p
p
h
h
ụ
ụ


t
t
h
h
u
u
ộ
ộ
c
c

v
v
à
à


c
c
h
h
i
i
ề
ề
u
u


r
r
ộ
ộ
n
n
g
g


v
v

à
à


c
c
h
h
i
i
ề
ề
u
u


d
d
à
à
i
i


c
c
ủ
ủ
a
a

k
k
h
h
u
u
y
y
ế
ế
t
t


t
t
ậ
ậ
t
t

Kiểm tra vùng phát hiện cáp có sợi đứt, gãy bên trong


Bề rộng khuyết tật giảm dần
Tiết diện ngang của cáp thép
Xung của khuyết tật LF
Bề rộng khuyết tật giảm dần
Tiết diện ngang của cáp thép
Xung của khuyết tật LMA
Dùng dụng cụ như hình vẽ tách 2 tao phía trên và
xoay nâng lên để kiểm tra sợi đứt bên trong. Sợi của
lõi bị đứt không thể kiểm tra bằng mắt từ bên ngoài

24
1.4. Ưu, khuyết của phương pháp kiểm tra cáp thép bằng từ tính với từ
trường không đổi và tiềm năng ứng dụng.
1.4.1. Ưu điểm :
- Thời gian kiểm tra nhanh, liên tục, dễ thao tác khi kiểm tra ở các điều kiện
khác nhau: nhà xưởng, hầm mỏ, công trường, . . ở mặt đất hay trên cao;
- Xác định được khuyết tật bên trong và các vị trí cáp bị suy giảm tiết diện;
- Kết nối với máy tính, thuận ti
ện cho việc in ra hay lưu giữ kết quả kiểm tra.
1.4.2. Khuyết điểm
- Phương pháp mới đưa vào ứng dụng nên tư liệu cũng như đào tạo cấp
chứng chỉ chuyên ngành còn hạn chế.
- Chi phí kiểm tra tương đối cao, thị trường khai thác còn hạn chế cần phải
có thời gian tích lũy kinh nghiệm, quen dần với phương pháp mới;
- Công việc phụ thuộc vào kiến thức, kinh nghiệ

m của người kiểm tra;
- Kết quả kiểm tra phụ thuộc vào điều kiện môi trường : Từ, bụi bẩn, nhiệt
độ ảnh hưởng tới đầu đo;
- Chưa xác định được chính xác vị trí đối với các khuyết tận bên trong lệch
tâm và tập trung (cần có thời gian tích lũy kinh nghiệm qua thực tế).
1.4.3. Tiềm năng ứng dụng phương pháp kiểm tra cáp thép bằng từ tính với
từ
trường không đổi ở Việt Nam
Việt Nam đang trong quá công nghiệp hóa nên ngành công nghiệp nặng,
khai thác tài nguyên mỏ, quặng, dầu thô, bốc xếp, vận chuyển hàng hóa ở các
cầu cảng… Đây là những ngành, lĩnh vực có nhu cầu sử dụng cáp thép lớn và
đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật an toàn cao nên phương pháp kiểm tra, đánh giá, dự
báo hư hỏng cáp thép là rất cần thiết và đóng vai tò quan trọng trong hoạt
động sản xuất.
Vớ
i các ưu điểm nổi trội so với phương pháp trực quan, “Phương pháp từ
tính để kiểm tra đánh giá tình trạng cáp thép” sử dụng cho các thiết bị nâng
chuyển, bốc dỡ, hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu của thị trường và phù hợp
với các tiêu chí, tiêu chuẩn quy định hiện hành tại Việt Nam.