[發(fā)明專利]工程起重機的安全評估決策系統(tǒng)及其安全評估決策方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310036500.6
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103149042A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王欣;蔡福海;宋曉光;楊紹偉;黃一;潘志毅;黃燕
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)（徐州）工程機械研究中心;大連理工大學(xué);常州益利亞重工機械科技有限公司;大連益利亞工程機械有限公司;徐州益利亞工程機械有限公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 徐琳淞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程起重機的安全評估決策系統(tǒng)及其安全評估決策方法。

背景技術(shù)

工程起重機包括多種類型的起重機，包括汽車起重機、履帶起重機、輪胎起重機、塔式起重機、隨車起重機等多種類型，其顯著的特點有兩個，一個是高度的機動性和移動性，另一個是具有一個或多個臂架作業(yè)系統(tǒng)，完成對載荷的起吊和作業(yè)。工程起重機廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟建設(shè)過程中，由于載荷的長期作用，起重機的主要承載部件臂架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)臺、下車等主要的結(jié)構(gòu)件會產(chǎn)生一定的損傷并可能發(fā)生疲勞破壞，這個產(chǎn)生的原因一方面是由于結(jié)構(gòu)件本身的原始焊接缺陷擴大導(dǎo)致失效，另一方面可能是由于使用過程中的各種不確定因素導(dǎo)致材料或者部件過載失效。一旦起重機的主要結(jié)構(gòu)件如臂架系統(tǒng)失效，有可能會產(chǎn)生嚴(yán)重的事故，因此，對于起重機的載荷進行記錄并根據(jù)載荷進行疲勞壽命的評估對起重機的安全使用具有重要的實用價值和經(jīng)濟意義。

目前，針對起重機的載荷記錄及剩余壽命評估預(yù)測采用的都是分離式設(shè)備，即載荷記錄采用一套硬件檢測裝置，而且采用的都是臨時應(yīng)變片貼片技術(shù)進行檢測，時效性很差。疲勞壽命評估預(yù)測采用的是單獨的計算機進行計算，無法實時對起重機的數(shù)據(jù)進行分析并預(yù)警，預(yù)測精度低，難以有效實時預(yù)警，影響評估精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)こ唐鹬貦C的結(jié)構(gòu)剩余壽命進行計算，并自動給出安全評估結(jié)論及維保建議的安全評估決策系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：工程起重機的安全評估決策系統(tǒng)，包括外部數(shù)據(jù)檢測模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊、顯示輸入模塊、接口模塊和存儲模塊；所述外部數(shù)據(jù)檢測模塊安裝在工程起重機上；所述外部數(shù)據(jù)檢測模塊和數(shù)據(jù)采集模塊之間通過模擬量數(shù)據(jù)信號通訊聯(lián)接；所述數(shù)據(jù)采集模塊與控制模塊之間通過以太網(wǎng)通訊連接；所述顯示輸入模塊、接口模塊和存儲模塊均與控制模塊電連接。

所述外部數(shù)據(jù)檢測模塊包括用于采集工程起重機的變幅拉力信息的變幅拉力傳感器，用于采集工程起重機的臂架角度信息的臂架角度傳感器，以及用于采集工程起重機的臂架長度信息的臂架長度傳感器。

所述外部數(shù)據(jù)檢測模塊的臂架角度傳感器的測量范圍為0°至180°。

所述存儲模塊中存儲有各種型號的工程起重機的力學(xué)模型數(shù)據(jù)庫。

本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供工程起重機的安全評估決策系統(tǒng)的安全評估決策方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：工程起重機的安全評估決策系統(tǒng)的安全評估決策方法，包括以下步驟：

①變幅拉力傳感器、臂架角度傳感器、臂架長度傳感器通過數(shù)據(jù)采集模塊分別將工程起重機的變幅拉力信息、臂架角度信息和臂架長度信息傳送至控制模塊；

②檢測人員由顯示輸入模塊人工輸入工程起重機型號至控制模塊；

③控制模塊根據(jù)工程起重機的型號從力學(xué)模型數(shù)據(jù)庫中調(diào)用該型號的工程起重機的受力模型，同時根據(jù)變幅拉力信息、臂架角度信息和臂架長度信息，通過載荷-應(yīng)力映射關(guān)系，計算并記錄事先確定的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)點應(yīng)力；

④控制模塊通過數(shù)據(jù)記錄，計算得到一段時間內(nèi)工程起重機的載荷譜數(shù)據(jù)；?

⑤檢測人員根據(jù)起重機的設(shè)計要求，對起重機的各個關(guān)鍵部位進行重點監(jiān)測，以工程起重機各個關(guān)鍵部位的受力分析來表征整體起重機的安全指標(biāo)；

⑥控制模塊根據(jù)四種疲勞壽命評估方法對工程起重機需要進行疲勞壽命評估的部位分別進行計算；所述四種疲勞壽命評估方法分別為基于模糊損傷的名義應(yīng)力法、局部應(yīng)力應(yīng)變法、基于有限元的斷裂力學(xué)法、以及基于前述三種方法融合的計算方法；

⑦四種方法計算完畢后，采用相應(yīng)的疲勞累積損傷理論將損傷進行累積，并最終計算出工程起重機需要評估部位的疲勞壽命；

⑧控制模塊根據(jù)工程起重機設(shè)計規(guī)范要求的循環(huán)次數(shù)和載荷記錄，計算現(xiàn)役工程起重機安全作業(yè)等級，并給出合適的維護保養(yǎng)建議和安全評估結(jié)論；所述評估結(jié)論包括報廢處理或降級使用或維修使用或繼續(xù)安全使用。

采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下的有益效果：（1）本發(fā)明在工程起重機上安裝外部數(shù)據(jù)檢測模塊，通過外部數(shù)據(jù)檢測模塊采集的數(shù)據(jù)并結(jié)合工程起重機的受力模型，以及載荷-應(yīng)力映射關(guān)系，計算并記錄事先確定的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)點應(yīng)力，成本低，實現(xiàn)了對工程起重機數(shù)據(jù)的實時分析和預(yù)警功能。

（2）本發(fā)明的存儲模塊中存儲有各種型號的工程起重機的力學(xué)模型數(shù)據(jù)庫，極大地減少了對起重機相關(guān)部位的直接應(yīng)力檢測，通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫，可以通過起升或者變幅載荷，直接計算得到各個部位的載荷數(shù)據(jù)，簡化了通用的應(yīng)力采集渠道。