起重設備應力測試與分析

摘 要：為保證電廠工作的大型起重設備的長時間工作時的穩定性，需要基于應力測試理論，結合其工作時的負載工況，對其進行應力承受能力評價。本文將對發電廠的起重設備進行現場應力測試，并通過相應的參數處理將其轉化為應力。這種應力測試對于后續的典型載荷計算和疲勞壽命轉換也具有重要意義。

關鍵詞：起重設備；應力測試；科技；解析

0 引言

起重機是一種大型貨物輸送設備，一般都裝有減速器、電機、制動器、鋼絲繩、滑輪等，用于舉升、降落貨物，并令它們沿水平與上下移動。主要用于搬運重物并運送到其他地方。該設備使用多個簡單的機構來實現，從而使其移動超出人類正常能力的負載。起重機通常用于的貨物裝卸，在建設中工業用于材料的運動，以及用于重型設備組裝的制造業。當發電廠使用結構損壞的起重機時，會對生產造成很大的安全風險。因此，探討其應力測試技術是非常有必要。

1 電阻應變片的工作原理

應變片是用于測量的裝置的應變的物體上。1938年由愛德華 E 西蒙斯和阿瑟 C 魯格發明的，最常見的應變儀類型包括：支持金屬箔圖案的絕緣柔性背襯；常規通過合適的粘合劑如氰基丙烯酸酯粘附到物體。當物體變形時，箔變形，導致其電阻改變。這種電阻變化通常用惠斯登電橋測量，與稱為應變因子的應變有關。

R=QL/S

算式內，R 是導電體電阻、Q 是導體原料電阻率、L 是導電體長度、S 是導電體橫切面面積。

應變片利用電導的物理特性及其對導體幾何形狀的依賴性。當電導體在其彈性極限范圍內拉伸以使其不會斷裂或永久變形時，電導體將變得越來越窄，變化增大其電阻。相反，當導體被壓縮以使其不會變形時，它會變寬并縮短，從而減小其電阻端對端的變化。基于應變儀的測量電阻，可以推斷出應力的大小。

一個典型的應變片將一條細長的導電條排列成平行線的鋸齒形圖案。這不會增加靈敏度，因為對于整個之字形的給定應變的電阻百分比變化與任何單一跡線的相同。但是，單一的線性跡線必須非常薄，因此易于過熱（這會改變其電阻并導致其擴展），或者必須以更低的電壓工作，使得難以測量電阻變化準確。

2 起重設備金屬構造應力檢測

起重設備金屬結構的應力檢測是起重設備金屬結構安全性能試驗的關鍵。包括現場測試和遠程監測測兩種模式。現場測試與遠程監測的相同點是：他們都必須通過規劃科學實驗計劃，構建檢測系統，并使用設備來測量和記錄被測試起重設備的金屬結構的應變變化。處理必要的參數和其他技術方式，以獲取被測受體的相關信息，為起重設備的安全改造，規劃和優化以及剩余疲勞壽命周期的研究和供應提供參考。現場測試與遠程監測的差別是：現場測試通常可以測量起重設備的指標和數據，為起重設備的金屬部件的型式檢測和調試檢查提供參考。該技術通常根據既定的指南和安全技術規范進行控制，并且可以在一天內完成。例如，準備標準負載，執行標準操作等。遠程監測旨在為金屬部件的起重設備的安全預測和壽命評估提供參考。該技術通常與正在調試的起重設備同步執行，或者與起重設備安裝同步進行，耗時更長。現場測試和遠程監測可以相互補充。首先，現場檢查與負載測試同步進行，所以存在一定的缺陷：只有在已知條件的前提下，經典工況下起重設備的安全條件才不符合要求；但是，在特定的操作條件下，不可能對可能導致起重設備安全隱患的不可控因素進行權衡。遠程監測能夠對吊裝設備上的各種不可控因素的影響進行映射，這是由于與吊裝設備同時操作，從而彌補了現場檢測中的缺陷。因此，遠程監測的參數必須比現場測試更準確。此外，遠程監測可用于監控和控制具有高風險因素的起重設備，識別故障并修復故障。此外，遠程監測因為是長時間的測試，所以也有缺陷：如果測量點數量過大，則收集的實際參數數量過大，從而導致參數分析出現某些問題。為了解決這一問題，在對起重設備進行監測之前，應根據轉換結果對起重設備進行全方位的現場測試，然后根據測試結果對遠程監測測試點進行優化。

3 起重設備應力測試展望

對于電阻式應力檢測，為了滿足起重設備現場測試的要求，應變計測點多而且分布面廣，導線的連接長度長，現場干擾因素多。以后會被光纖應變計加無線代替；光纖傳遞的抗干擾功能更強，而且光纖線纜布置更方便、無需焊接且可以串接，對于基于光纖類的應力測試，結構檢測將更加專業化，使其能夠滿足驗證起重設備的要求。該檢測方法作為監控大型起重設施安全的手段，以確保大型起重正常運行。

4起重設備應力測試技術簡析

筆者以某起重設備為例，完成一次全方位的結構與載荷應力檢測，并解釋了起重設備在動態模式下整機的結構應力變化規律，并對其進行頻譜分析，并根據其整體特征研究其結構或部件的剛度和強度。根據起重機梁的結構特點和應力狀態，本次重點試驗選擇了頻繁運行的起重機梁進行應力應變試驗。在起重機橫梁的橫截面上布置應變片、進行應力實測。監測方案基于門式起重機金屬結構的受力位置和應力集中變截面位置，在檢查現場表面被處理后，使用電阻應變傳感裝置進行現場監測。通過數據采集系統實現參數的有效采集，并使用專業分析軟件對初始數據進行后續處理和分析。根據測試計劃進行動態測試，在測試過程中，根據試驗周期的工作狀態和試驗結果，試驗最大動態位移是否在“工業結構可靠性評估標準”（GB50144-2008）規定的范圍內。通過應力的振動頻率范圍和振幅分析，判斷起重設備的結構振動參數是否處于人體符舒狀態。為改善工作環境，減少工作環境中震動對起重機等生產設備的不利影響，需要加強起重梁的承載能力和耐久性，改善起重設備整機剛度，并采取適當措施加強整體結構。

5 結束語

綜上所述，通過筆者所述應力檢測方法在起重設備中的應用，可以支持起重設備的安全監督檢測和評估。該技術的推廣對起重設備的健康監測，檢測和開發具有重大科技價值。而且，起重設備的安全性和合理性也可以得到檢測，為起重設備的安全使用奠定了基礎。此外，應力檢測技術可以作為起重設備安全保障的條件與手段。

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作者簡介：

徐建華（1968.06--）；性別：男，民族：漢，籍貫：安徽省當涂縣，學歷：大專，畢業于：杭州電力職工技術學院；現有職稱：助理工程師。