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

- Thực trạng tại Việt Nam, khi tiến 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

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

Trong những năm gần đây, với sự phát triển vượt 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 tiến 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 bị 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, đánh 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, việc thay thế định kỳ vẫn không đảm bảo cho thiết bị hoạt động an toàn Đã có rất nhiều tai nạn

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, thiết 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 dụng 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 của 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 vực 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:

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

TỔNG QUAN VỀ KIỂM TRA CÁP THÉP

BẰNG PHƯƠNG PHÁP THÉP BẰNG TỪ TÍNH

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 phụ 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 thời 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 đích 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

™ 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 khảo 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 kiểm 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)

- Tao cáp : nhiều sợi cáp bện lại với nhau tạo thành tao cáp, nhiều tao cáp bện

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

Hình minh họa cách bện cáp thép

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)

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

Đường kính dây cáp

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 bện 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 phương 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 đường kính)

Cáp bị ăn mòn bề mặt

Cáp bị mài mòn bề mặt

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

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

Cần trục ôtô

Cầu trục

Cổng trục

Palăng điện

Tời nâng dùng trong khai thác dầu khí

Trục tải khai thác than

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 : tải 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 bằng phương pháp xác định từ thông rò

Để khắc phục các khuyết điểm của phương pháp kiểm tra cáp thép bằng

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 trục 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…

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

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 kết quả kiểm tra

và dễ dàng lồng vào cáp thép kiểm tra

™ 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

™ 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 của 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 -5oC - 45oC

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

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;

fd 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

Một số dạng xung cơ bản phụ thuộc v chiều rộng v chiều dài của khuyết tật

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

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 tiện 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 nghiệm 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

Với 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

KHẢO SÁT- ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA TỪ TÍNH CÁP THÉP

THIẾT BỊ NÂNG TRONG LĨNH VỰC CẦU CẢNG

I GIỚI THIỆU CẢNG SÀI GÒN:

Cảng Sài Gòn, hay Cảng thành phố Hồ Chí Minh, là một hệ thống các cảng biển tại Thành phố Hồ Chí Minh đóng vai trò là cửa ngõ của miền Nam (bao gồm cả Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long) trong các hoạt động xuất khẩu và nhập khẩu Tổng khối lượng hàng hóa thông qua cảng hàng năm là rất lớn

Cụm cảng Sài Gòn bao gồm các khu bến cảng:

• Các khu bến cảng tổng hợp và cảng công te nơ, gồm:

o Hiệp Phước trên sông Soài Rạp: hiện tại có thể tiếp nhận tàu trọng tải đến 20 nghìn DWT, theo quy hoạch sẽ có thể tiếp nhận tàu đến 80 nghìn DWT vào năm 2020,

o Cát Lái trên sông Đồng Nai: có thể tiếp nhận tàu đến 30 nghìn DWT

• Các khu bến cảng tổng hợp địa phương và chuyên dùng trên sông Sài Gòn, Nhà

Bhóa/Hành khách Bhóa/Container Roro/Cont./Hàng rời Hàng bao/Hàng rời

I PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN BỐC DỠ ĐANG SỬ

DỤNG CÁP THÉP

Cảng Sài Gòn là một cảng lớn có tổng sản lượng hàng hóa thông quan hàng năm

đứng đầu cả nước ( xem bảng thống kê ) Việc bốc dỡ, và vận chuyển hàng hóa tại

các cảng thuộc cảng Sài gòn chủ lực là thiết bị nâng, xe nâng

Hàng hoá thông qua các năm:

Container 284,506 TEUs 220,569 TEUs 350,418 TEUs 510,496 TEUs 378,226 TEUs 400,226 TEUs

Tổng sản lượng hàng thông qua Cảng Sài Gòn năm 2010 chỉ đạt 83,4%

Chỉ riêng tháng 11/2010, Cảng Sài Gòn bốc xếp được 904.782 tấn hàng, đưa tổng

sản lượng hàng các loại thông qua cảng trong 11 tháng qua lên gần 10,43 triệu tấn,

đạt 83,4% kế hoạch ban đầu, giảm 27,6% sản lượng so với năm 2009

(Nguyên nhân do mất hẳn hơn 3,5 triệu tấn cát sông theo chủ trương cấm xuất khẩu

mặt hàng này của hai Chính phủ Việt Nam và Campuchia)

I I THỐNG KÊ THIẾT BỊ NÂNG SỬ DỤNG CÁP THÉP TẠI CẢNG SÀI GÒN

Cẩu khung bánh lốp xếp container bãi 3 1 over 4, 6 wide - 40 MT

Cẩu khung trên ray chất xếp container bãi 2 1 overy 3, 12 wide - 40 MT

3.1 Cảng Nhà Rồng - Khán hội

STT Tên thiết bị Loại cáp Đường kính Tải trọng Chiều dài cáp

3.3 Cảng Tân Th ận I

STT Tên thiết bị Loại cáp Đường kính Tải trọng Chiều dài cáp

Tổng công: 04 thiết bị

3.4 Cảng Sài Gòn chi n ánh BRVT

STT Tên thiết bị Loại cáp Đường kính trọng Tải Chiều dài cáp

Tổng công: 02 thiết bị

IV-ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TỪ TÍNH TRONG

VIỆC KIỂM TRA CÁC THÉP

- Chu kì kiểm tra, thay thế cáp

Do điều kiện làm việc với cường độ cao, điều kiện làm việc ngoài trời Nên việc

kiểm tra đánh giá tình trạng thiết bị cũng như Cáp thép sử dụng rất được quan tâm

Việc kiểm tra đánh giá loại bỏ cáp thép sử dụng cho thiết bị nâng tuân thủ theo

TCVN 4244-2005 và tuân thủ theo chu kỳ:

• Chu kì kiểm tra 3 tháng 1 lần hoặc 1000h làm việc

• Thời gian thay cáp 4000 Æ 6000 h hoạt động của cẩu, tương đương 2 năm

• Phương pháp kiểm tra bằng mắt, thử tải, xem xét điều kiện lại bỏ cáp tuân

theo phụ lục10 TCVN4244:2005 về việc hướng dẫn kiểm tra loại bỏ cáp

thép

- Hiện nay việc kiểm tra tình trạng cáp thép tại toàn đơn vị vẫn là phương pháp trực

quan Như ta đã phân tích ở trên ( các phương pháp kiểm tra ), Phương pháp nầy

còn nhiều mặt hạn chế, mất nhiều thời gian nhưng hiệu quả không cao Do đó việc

kết hợp với phương pháp kiểm tra bằng từ tính cũng là việc hết sức cần thiết cho

đơn vị

Khảo sát tình hình sử dụng cáp thép, kiểm tra, đánh giá tình trạng cáp thép tại Cảng Khánh Hội (Cảng Sài Gòn)

HOẠT ĐỘNG BỐC XẾP HÀNG HÓA TẠI CẢNG SÀI GÒN

KHẢO SÁT- ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA TỪ TÍNH CÁP THÉP

THIẾT BỊ NÂNG TRONG NGÀNH THAN

Theo Tập đoàn Than khoáng sản Việt Nam, trữ lượng than tại Việt Nam rất lớn: riêng ở Quảng Ninh khoảng 10.5 tỷ tấn, trong đó đã tìm kiếm thăm dò 3.5 tỷ tấn (chiếm khoảng 67% trữ lượng than đang khai thác trên cả nước hiện nay), chủ yếu

Quảng Ninh có 7 mỏ than hầm lò sản xuất với công suất trên dưới 2 triệu tấn than nguyên khai/năm; chiếm hơn 45% tổng sản lượng khai thác than của Tập đoàn Than khoáng sản Việt Nam Quảng Ninh có 5 mỏ lộ thiên lớn sản xuất với công suất trên

2 triệu tấn than nguyên khai/năm là: Cọc Sáu, Cao Sơn, Hà Tu, Đèo Nai, Núi Béo, cung cấp đến 40% sản lượng cho Tập đoàn Than khoáng sản Việt Nam

I - PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN ĐANG SỬ DỤNG CÁP THÉP

Trong tập đoàn Than Việt nam có 20 mỏ khai thác hầm lò, trong đó có 7 hầm lò

có công suất từ 1.000.000 tấn than/năm trở lên gồm mỏ Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu, Hà Lầm, Mông Dương, Khe Tràm

Hầu hết các mỏ còn lại đã được cải tạo để đạt được công suất mức: 300.000 tấn - 800.000 tấn/năm Ở hầu hết các mỏ hầm lò, sơ đồ khai thông, mở vỉa được áp dụng

Hiện nay thiết bị chủ yêu để vận chuyển than trong các hầm lò là băng tải con lăn , trục tải mỏ … Tuy nhiên với các hầm lò có độ dốc lớn thì phương tiện chủ yếu, thích hợp để vận tải than là các loại trục tải giếng nghiêng và có độ dốc khác nhau

Một số hình ảnh cửa giếng than

I I-THỐNG KÊ THIẾT BỊ NÂNG DÙNG CÁP THÉP TRONG NGÀNH THAN

Trục tải là thiết bị chủ yếu trong vận chuyển than trong các hầm lò khai thác than Trục tải đã được sư dụng trong ngành than với nhiều kích thước, công suất khác nhau để phục vụ vận chuyển người, vật tư, hay công tác kiểm tra v.v…Theo thống

kê hiện nay số lượng thiết bị trục tải sử dụng khoảng 148 thiết bị trục tải các loại

Bảng thống kê số ượng thiết bị nâng sử dụng cáp thép trong ngành than n:

Tải trọng (Tấn)

Đường kính cáp (mm)

01 Công ty Than Mông Dương 15 Trục tải 2,0 ÷ 11,2 18,5 ÷ 42,0

02 Công Ty Than Vàng Danh 13 Trục tải 1,0 ÷ 9,0 15,0 ÷ 35,5

03 Công Ty Than Khe Tràm 19 Trục tải 1,0 ÷ 14,0 15,0 ÷ 42,0

04 Công Ty Than Quang Hanh 17 Trục tải 1,0 ÷ 6,0 15,0 ÷ 22,0

05 Công Ty Than Thống Nhất 7 Trục tải 5,0 ÷ 19,0 21,5

06 Công Ty Xây Dựng Mỏ

Hầm Lò I

Một số hình ảnh các thiết bị trục tải mỏ đang sử dụng trong các mỏ than

Bảng thống kê chủng o i cáp đang sử dụng cho các thiết bị trục tải:

Đườn kính cáp (mm) Stt Mã hiệu thiết bị trục tải

IV-ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TỪ TÍNH TRONG VIỆC KIỂM TRA CÁC THÉP

Hiện nay việc kiểm tra cáp tại các đơn vị trong tập đoàn than Việt Nam được thực hiện theo QCVN 01:2011/BCT Quy chuẩn an tòan trong ngành than (Ban hành kèm theo Thông tư số 03/2011/TT-BCT ngày 15 tháng 02 năm 2011 của Bộ trưởng Bộ Công Thương (từ điều 302 đến điều 325), và việc kiểm tra được thực hiện thường xuyên, thử nghiệm định kỳ cáp được thực hiện theo đúng quy định của Quy chuẩn Phần

2- Đo đường kính cáp bằng thước cặp so sánh với kích thước ban đầu để xác định

độ hao mòn tiết diện

Hạn chế của phương pháp này là :

- Chỉ kiểm tra được một đoạn cáp định trước ở đầu hoặc cuối đoạn cáp, không kiểm tra được toàn bộ cáp Với các trục tải giếng đứng có độ sâu hơn 400 m như công ty CP Than Hà Lầm thì chiều dài cáp rất lớn Thực tế chiều dài cáp có thể lớn hơn 1000 mét , do đó việc kiểm tra này không đánh giá chính xác tình trạng kỹ thuật toàn bộ sợi cáp

- Tại Công ty Mỏ than khe chàm 2 ,Công ty than mạo khê hiện đang sử dụng trục tải bằng cáp cáp vô tạn, do đó việc cắt cáp thử là không thực hiện được

Do vậy việc kiểm tra cáp thép bằng các phương pháp khác, tiên tiến hơn không phải cắt mẫu để cáp, có thể kiểm tra toàn diện hơn cả bên trong, ngoài cáp thép là một việc làm rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho con người và trong sản xuất

Hiện nay tại Nhật bản, đã ứng dụng phương pháp từ tính để chế tạo các thiết bị kiểm tra cáp thép

Các thiết bị đang được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt trong ngành than, tại các hầm lò đã gắn trực tiếp các thiết bị đo kiểm tra cáp thép trên các thiết bị khai thác, vận chuyển than nhằm mục đích có thể kiểm tra tình trạng bên trong, bên ngài cáp, đo kích thước hình học các sợi cáp liên tục trong quá trình sản xuất Tóm lại, với tính ưu việt của phương pháp kiểm tra cáp bằng phương pháp từ tính là không phá hủy cáp thử, có thể kiểm tra liên tục không phải ngưng thiết bị, đảm bảo an toàn, không ảnh hưởng tới sản xuất, thì việc phổ biến áp dụng trong công tác kiểm tra cáp bằng phương pháp từ tính tại các hầm lò khai thác than tại Việt Nam là rất cần thiết

KHẢO SÁT- ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA TỪ TÍNH CÁP THÉP

THIẾT BỊ NÂNG TRONG NGÀNH DẦU KHÍ

I GIỚI THIỆU:

LD VIỆT-NGA VIETSOVPETRO

Địa chỉ : 105 Lê Lợi, Phường 6, thành phố Vũng tàu, Việt Nam

Vietsovpetro là Xí nghiệp Liên doanh đầu tiên của Việt Nam với nước ngoài trong

lĩnh vực dầu khí và là một biểu tượng của tình Hữu nghị Việt Nam – Liên Bang Nga với Cơ cấu tổ chức hoạt động bao gồm có 14 xí nghiệp thành viên trong đó khảo sát

đánh giá tiềm năng sử dụng cáp thép ở 3 đơn vị có sử dụng nhiều cáp thép:

1.1- XÍ NGHIỆP ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN

• Địa chỉ: 65/1 Đường 30-0, P.Thắng Nhất, TP Vũng Tàu, Việt Nam

XN Địa vật lý giếng khoan đảm nhận hầu hết các yêu cầu dịch vụ địa vật lý giếng

khoan cho XNLD Vietsovpetro và đã thực hiện các dịch vụ này cho trên 200 giếng tại

các vùng mỏ và cấu tạo địa chất mà XNLD đã tiến hành thăm dò và khai thác

Dịch vụ chính

Xí nghiệp Địa vật lý giếng khoan (XN ĐVLGK) thành lập ngày 02 tháng 6 năm 1983 theo Nghị quyết Hội đồng Xí nghiệp Liên doanh VIETSOVPETRO kỳ họp thứ 3, với các nhiệm vụ sau:

1 Giám sát chế độ khoan, cảnh giới trong quá trình khoan

7 Dịch vụ hỗ trợ trong khi khoan

8 Xử lý, minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan

9 Dịch vụ sửa chữa các thiết bị điện tử-cơ khí chuyên dụng

20 Cáp trạm tời số 8,10,11,12,16,19,21 7 Cáp chuyên dùng 7/32(in.) 7x6,500m

21 Cáp trạm tời số 4,5,7,9,13,14,15,17,18,20 10 Cáp chuyên dùng 15/32(in.) 10x7,200m

Cáp thép sử dụng cho các trạm Tời

1.2- XÍ NGHIỆP SỬA CHỮA CƠ ĐIỆN

Xí nghiệp sửa chữa Cơ Điện được thành lập năm 1982 là một thành viên của xí nghiệp

liên doanh dầu khí Vietsopetro

• Địa chỉ : Số 13 Lê Quang Định, P.Thắng Nhất, Tp Vũng Tàu, Việt Nam

Xí nghiệp sửa chữa Cơ Điện có chức năng chính:

• Sản xuất và cung cấp điện năng cho mọi hoạt động trên các công trình biển và

bờ của XNLD “Vietsovpetro”

Sửa chữa, đại tu các thiết bị khoan, khai thác, thiết bị động lực, turbin khí

• Lắp đặt, kiểm tra, hiệu chuẩn, sửa chữa thiết bị điện – đặc biệt các thiết bị

phòng nổ

• Gia công chi tiết máy, phụ tùng thay thế, kết cấu kim loại và cáp treo buộc

hàng

• Vận hành và bảo dưỡng máy phát điện, trạm biến thế, lắp đặt hệ thống cung cấp

điện trên công trình biển và bờ

• Sản xuất khí Ôxy, khí Nitơ cung cấp cho hoạt động sản xuất

Xí nghiệp sửa chữa Cơ Điện hiện đang quản lý một số cơ sở vật chất phục vụ sản xuất

và dịch vụ cho các công trình biển và bờ gồm 03 xưởng sản xuất và 16 Ban Cơ Điện

với trang bị đồng bộ và hiện đại

Danh mục thiết bị sử dụng cáp thép của Xí Nghiệp

Tổng cộng

1.3 XÍ NGHIỆP XÂY LẮP KHẢO SÁT & SỬA CHỮA CÁC CÔNG TRÌNH

DẦU KHÍ:

• Địa chỉ : Số 67, đường 30/4, P Thắng Nhất, TP Vũng Tàu, Việt Nam

Trải qua các thời kỳ phát triển của Xí nghiệp cũng như nhiệm vụ mà hội đồng XNLD

Vietsovpetro giao hàng năm từ cục Xây lắp năm 1990 đổi tên thành Xí nghiệp Xây lắp

công trình biển và năm 2004 đổi tên thành xí nghiệp Xây lắp, khảo sát và sửa chữa