[發(fā)明專利]一種塔式起重機結(jié)構(gòu)的非接觸振動檢測方法

無效

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• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN103033253A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚峰林;趙婕;寧少慧;高崇仁
• 申請（專利權(quán)）人: 太原科技大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種塔式起重機結(jié)構(gòu)的非接觸振動檢測方法，屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

起重機的金屬結(jié)構(gòu)的振動檢測方法中最常用的是用電測法對塔機結(jié)構(gòu)進行應(yīng)變應(yīng)力測量。應(yīng)變電測法是用電阻應(yīng)變片測出構(gòu)件的應(yīng)變，再根據(jù)應(yīng)力、應(yīng)變的關(guān)系式來確定構(gòu)件應(yīng)力狀態(tài)的一種實驗應(yīng)力分析方法。其測量系統(tǒng)通常由應(yīng)變片、應(yīng)變儀、記錄儀及計算分析設(shè)備等4部分組成。這種實驗方法要求在起重機上貼多個應(yīng)變片，由于起重機是運動的，而且外形尺寸巨大，不可能完全使用導(dǎo)線把應(yīng)變片的信號集中起來，所以信號要引入專用無線信號發(fā)射設(shè)備，再使用接收設(shè)備在來接收信號。通過接收到的信號使用專用的分析設(shè)備，對信號進行分析，來分析結(jié)構(gòu)的振動，并驗證結(jié)構(gòu)的安全可靠性。這種方法設(shè)備復(fù)雜，操作復(fù)雜，實驗時還要使用人工敲擊的方法，并且會影響起重機的生產(chǎn)，也不能反映真實的工作情況下的振動。

近年來，由于傳感器的可靠性大大提高也有人使用加速度傳感器對起重機的振動進行檢測。這種測試使用了性能比應(yīng)變片更為可靠穩(wěn)定的加速度傳感器和信號存儲和分析系統(tǒng)?？梢暂^好的采集振動信息。然而，這種方法，由于加速度傳感器價格昂貴，安裝困難，電線敷設(shè)都相當復(fù)雜；另外，測量的點的數(shù)目也很有，使得其應(yīng)用的范圍受限。

隨著虛擬儀器技術(shù)的興起，虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于起重機的振動檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可一次測試十幾個測點，稍加擴展可測試幾十個甚至上百個測點，且具有測試速度快、精度高和成本低等特點。虛擬儀器技術(shù)也必須使用應(yīng)變片或者傳感器，只不過它們可以使用總線技術(shù)和軟件技術(shù)，代替了過去昂貴的專用數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理硬件，取而代之的是一種虛擬儀器技術(shù)。但是，虛擬儀器技術(shù)還是無法擺脫安裝應(yīng)變片、加速度傳感器，電線敷設(shè)復(fù)雜，測量的點還是有限。也使得這種技術(shù)在起重機中的應(yīng)用受到限制。

此外，隨著計算機技術(shù)的進步和大型通用有限元程序的應(yīng)用，使用軟件仿真對起重機的振動的研究變?yōu)榭赡?。使用有限元軟件對起重機結(jié)構(gòu)建立有限元模型，必須對各個桿件和節(jié)點的處理必須根據(jù)其真實的受力特點進行合理的分析和優(yōu)化，這樣才可以使計算模型更接近于實際結(jié)構(gòu)，得到的計算結(jié)果才更加真實可信，從而可以在一定程度上代替現(xiàn)場測試。而且利用計算機程序進行計算時，只需知道材料的有關(guān)性能和結(jié)構(gòu)情況，且能夠?qū)Σ煌瑯?gòu)件(材料、幾何形狀和尺寸等)進行優(yōu)選。有限元法速度快，大大減少了試驗經(jīng)費，提高了工作效率。然后，只有在了解結(jié)構(gòu)的振動特性的基礎(chǔ)上，并且使用合理的模型簡化才能使起重機的結(jié)構(gòu)振動仿真可信。

振動檢測是起重機安全評價重要方面：

在國外，塔機技術(shù)中出現(xiàn)的遙控技術(shù)、無級調(diào)速技術(shù)都對塔機的操作安全增加了可靠性，加上微機和電子技術(shù)的引入，出現(xiàn)了許多種優(yōu)秀的安全裝置和診斷系統(tǒng)，如利波海爾公司采用的Litronic系統(tǒng)是一種電子式顯示監(jiān)控系統(tǒng)，它通過塔機實際工作時所發(fā)生的信號和預(yù)先儲存的安全工作數(shù)值進行比較，達到報警的目的；法國華爾夫公司采用的PLCS控制系統(tǒng)能對各工作機構(gòu)進行監(jiān)控并自動診斷故障。從發(fā)展趨勢來看，國內(nèi)外生產(chǎn)企業(yè)對塔機的安全使用都極為重視，在結(jié)構(gòu)上使用了各種安全裝置以保證塔機的安全使用。

隨著我國塔機的生產(chǎn)量、擁有量不斷增加的同時，事故也在不斷增加，所造成的損失也越來越大。由于塔機不僅具有一般建筑機械都有的不利因素：工作環(huán)境惡劣、連續(xù)作業(yè)、頻繁轉(zhuǎn)換場地等，同時還有比一般建筑機械更高的安全要求，其突出的特點有二：①塔機本身是高達幾十米到百余米、重十幾噸到幾十噸的龐然大物，且不論在工作狀態(tài)還是非工作狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)件都處于受力狀態(tài)，這樣一個處于不平衡狀態(tài)的高大結(jié)構(gòu)件一旦發(fā)生事故，其損失十分巨大，影響甚為惡劣；②塔機的轉(zhuǎn)場必須拆卸運輸和重新安裝，因此其安全度和質(zhì)量不是設(shè)計或制造出廠就能永久得到保證，維修正確與否或操作使用都可能影響其安全性和可靠性，因此塔機的安全問題應(yīng)提高到首要的位置，安全指標應(yīng)是考察塔機性能最重要的指標。

在起重機金屬結(jié)構(gòu)當中廣泛存在著振動疲勞問題，嚴重危及起重機的結(jié)構(gòu)安全可靠性，振動又往往又是造成疲勞的直接原因。由于塔機的工作情況復(fù)雜，其性能安全檢測評價標準較難確定。我國GB13752“塔式起重機設(shè)計規(guī)范”中要求循環(huán)次數(shù)大于16000的塔機結(jié)構(gòu)件要進行疲勞計算，設(shè)計壽命按15～30年計算，GB3811“起重機設(shè)計規(guī)范”中也沒有提出使用年限問題，僅規(guī)定A6級以上級別應(yīng)進行疲勞強度驗算。