特種設(shè)備中的起重機檢測技術(shù)研究

肖偉 藺超

寶雞市質(zhì)量技術(shù)檢驗檢測中心???陜西寶雞???721000摘??要：起重機是特種設(shè)備中最常見的工程機械，廣泛應(yīng)用于建筑工地、碼頭、物流等領(lǐng)域。起重機安全性直接關(guān)系到工作人員安全，所以起重機檢測技術(shù)研究備受關(guān)注。基于此，通過對起重機檢測技術(shù)的研究，針對起重機的結(jié)構(gòu)和工作原理，介紹常見的起重機結(jié)構(gòu)檢測方法，包括射線檢測、超聲檢測、磁粉檢測、滲透檢測等。在研究中發(fā)現(xiàn)，目前起重機檢測技術(shù)主要采用傳感器和信號處理技術(shù)，能高精度檢測起重機運行情況。然而，起重機檢測技術(shù)仍存在各種問題，包括檢測方法復(fù)雜、成本高昂、實時性不足等問題，工作人員要進一步開展研究工作，集中提高檢測方法的可靠性，合理降低起重機運行成本。

關(guān)鍵詞：起重機???特種設(shè)備???無損檢測技術(shù)???視覺檢測

中圖分類號：TH21

Research?on?the?Detection?Technology?of?Cranes?in?Special?Equipment

XIAO?Wei??LIN?Chao

Baoji?Quality?Technical?Inspection?and?Testing?Center，?Baoji，?Shaanxi?Province，?721000?China

Abstract：?A?crane?is?the?most?common?construction?machinery?in?special?equipment，?which?is?widely?used?in?construction?sites，?docks，?logistics?and?other?fields.?The?safety?of?cranes?is?directly?related?to?the?safety?of?workers，?so?research?on?the?detection?technology?of?cranes?has?attracted?much?attention.?Based?on?this，?through?research?on?the?detection?technology?of?cranes，?for?the?structure?and?working?principle?of?cranes，?this?paper?introduces?the?common?inspection?methods?of?crane?structures，?such?as?X-ray?inspection，?ultrasonic?inspection，?magnetic?particle?inspection?and?penetrant?inspection.?In?research，?it?is?found?that?the?current?detection?technology?of?cranes?mainly?adopts?sensor?and?signal?processing?technologies，?which?can?detect?the?operation?of?cranes?with?high?precision.?However，?there?are?still?various?problems?in?the?detection?technology?of?cranes，?such?as?complex?detection?methods，?high?costs?and?insufficient?instantaneity，?so?the?staff?should?further?carry?out?research，?focusing?on?improving?the?reliability?of?detection?methods?and?reasonably?reducing?the?operating?costs?of?cranes.

key?Words：?Crane;?Special?equipment;?Non-destructive?testing?technology;?Visual?inspection

近年來，隨著工業(yè)化進程不斷深入，特種設(shè)備使用范圍進一步拓展，而起重機作為特種設(shè)備中最常見的設(shè)備，其安全性顯得尤為重要。但由于起重機工作環(huán)境過于惡劣，工作強度較大，起重機時常發(fā)生安全故障問題，給工作人員生命安全造成嚴重威脅。為了解決起重機故障頻發(fā)問題，起重機檢測技術(shù)研究應(yīng)運而生，起重機檢測技術(shù)通過全面檢測起重機各部件性能，實時獲取起重機的工作狀態(tài)，預(yù)測可能出現(xiàn)的安全故障，有利于工作人員及時采取維修措施，確保起重機能正常運行，全面增強其運行安全性[1]。

1???起重機結(jié)構(gòu)與工作原理

起重機是一種用于吊裝和搬運重物的機械設(shè)備，其由起重機構(gòu)、運動機構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)組成。起重機結(jié)構(gòu)主要包括起重機架、抱桿、大車、小車等環(huán)節(jié)，其中起重機架是起重機的主體結(jié)構(gòu)，通常由鋼材焊接而成，具有足夠的強度和剛度，能有效承受重物運動產(chǎn)生的力；抱桿是起重機的臂部，用于延長起重距離[2]；大車是起重機的移動單元，能在起重機架上沿水平方向移動；小車則位于大車上，在垂直方向上移動，主要作用是吊裝重物（如圖1所示）。

起重機的工作原理是以力學(xué)原理和電氣控制原理為核心。當起重機要控制重物時，起重機構(gòu)會發(fā)揮重要作用。起重機構(gòu)通常由卷筒、鋼絲繩、滑輪、電機組成，電機通過驅(qū)動卷筒旋轉(zhuǎn)，使鋼絲繩繞在卷筒上。當卷筒旋轉(zhuǎn)時，鋼絲繩被拉緊，能控制重物進行提升操作；起重機運動機構(gòu)包括電機、齒輪、傳動裝置等，用于使起重機在水平方向上移動；金屬結(jié)構(gòu)是整個起重機的支撐系統(tǒng)，其提供較強穩(wěn)定性和剛度，以確保起重機在工作時不會出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象；電氣控制系統(tǒng)通過控制電機運行，從而實現(xiàn)起重機的操作任務(wù)[3]。

2??起重機檢測需求

2.1??安全性需求

由于起重機在操作過程中承載著巨大的負荷，其安全性需求至關(guān)重要。起重機在制造過程中必須符合相關(guān)的安全標準和法規(guī)，起重機制造商必須遵守國家安全規(guī)定，確保起重機的設(shè)計、結(jié)構(gòu)、材料均夠承受預(yù)定的工作負荷，并具備足夠的強度和穩(wěn)定性；起重機要配備必要的安全裝置，如限位器、重量傳感器、超載保護裝置等，以確保在工作過程中能及時發(fā)現(xiàn)安全風(fēng)險，采取有效解決措施處理安全風(fēng)險。同時，起重機操作人員必須經(jīng)過專門的培訓(xùn)和持證上崗，操作人員要熟悉起重機的工作原理、操作流程、安全規(guī)范，并具備正確使用起重機的技能和經(jīng)驗[4]。

2.2??可靠性需求

可靠性需求是指起重機在特定條件下能持續(xù)地工作的能力，涉及起重機的各部件的制造質(zhì)量，以及其在使用過程中的性能表現(xiàn)。可靠性需求主要包括如下方面：（1）起重機結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性，能承受預(yù)計工作負荷和外部環(huán)境條件的影響。主要包括選擇起重機材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝要求，以確保其在使用過程中不會出現(xiàn)斷裂、變形、失效等情況；（2）起重機的電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)要具備高可靠性。合理選擇電氣元件，布置其運行線路，要求起重機能在各種工況下正常運行，并能準確地響應(yīng)操作指令；（3）起重機安全保護系統(tǒng)的可靠性。涉及起重機限位裝置、載荷顯示器、防碰撞裝置等安全設(shè)備的要求，定期檢測維護這些設(shè)備，可靠性需求要求這些安全設(shè)備能及時發(fā)現(xiàn)異常情況，以確保操作人員的生命安全（如圖2所示）。

3??起重機檢測技術(shù)分析

3.1??視覺檢測

視覺檢測技術(shù)是基于數(shù)字圖像處理和計算機視覺的方法，具有非接觸式、高效率、高精度等優(yōu)點，通過攝像頭獲取起重機的圖像數(shù)據(jù)，然后利用圖像處理算法識別這些數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)起重機結(jié)構(gòu)的自動化檢測，有效提高起重機檢測的準確性。在視覺檢測技術(shù)中，首先，通過攝像頭進行起重機成像，攝像頭選擇要考慮到起重機尺寸、工作環(huán)境等因素，以確保能夠獲得清晰的圖像。其次，通過圖像處理算法進行圖像預(yù)處理，主要包括去噪、邊緣檢測、圖像增強等操作，以提高圖像的可用性。最后，利用圖像處理算法提取起重機的圖像特征，通過分析圖像中的線條、輪廓、形狀等特征，準確獲取起重機的結(jié)構(gòu)信息，如梁、柱、臂等部件信息，有效識別起重機標識和編號，以便對比數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)信息。同時，根據(jù)特征提取和目標識別結(jié)果，科學(xué)評估起重機的結(jié)構(gòu)性能，通過比較預(yù)設(shè)標準，判斷起重機是否存在裂紋、腐蝕、變形等安全隱患[5]。

3.2??聲學(xué)檢測

聲學(xué)檢測作為一種常用的起重機檢測技術(shù)，能準確發(fā)現(xiàn)起重機運行中存在的問題，并及時采取有效措施進行控制。聲學(xué)檢測技術(shù)主要通過分析起重機發(fā)出的聲音，來判斷起重機是否存在異常情況。在實際應(yīng)用中，聲學(xué)檢測主要包括無線監(jiān)測和有線監(jiān)測。其中無線監(jiān)測是指將聲音傳感器安裝在起重機的關(guān)鍵部位，通過傳感器采集到的聲音信號，利用無線通信技術(shù)傳輸?shù)奖O(jiān)測設(shè)備上進行分析。這種方式具有安裝方便、操作簡單的優(yōu)點，能實時監(jiān)測起重機的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障，并組織工作人員進行處理[6]。聲學(xué)檢測技術(shù)在起重機檢測中主要應(yīng)用在以下幾個方面。

（1）起重機的運行狀態(tài)監(jiān)測。通過實時監(jiān)測起重機發(fā)出的聲音，判斷起重機是否正常運行，避免因故障情況出現(xiàn)安全事故。（2）故障診斷與預(yù)警。通過分析起重機發(fā)出的聲音，判斷起重機是否存在故障，并提前進行預(yù)警，以便及時修復(fù)。（3）起重機部件磨損檢測。起重機各部件在長期使用過程中會出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，通過分析起重機發(fā)出的聲音，判斷部件的磨損情況，并安排工作人員進行及時更換。（4）聲音特征分析。通過對起重機發(fā)出的聲音進行特征分析，了解起重機的工作負荷、運行效率等信息，為后續(xù)優(yōu)化提供參考。

3.3??振動檢測

振動檢測技術(shù)是通過檢測起重機在運行過程中產(chǎn)生的振動信號，判斷其工作狀態(tài)和健康狀況。起重機在正常工作狀態(tài)下會產(chǎn)生較強振動，但如果起重機存在異常情況時，其振動信號會發(fā)生變化，通過分析這些振動信號，能及時發(fā)現(xiàn)起重機的安全故障，并采取相應(yīng)的維修措施，從而避免可能發(fā)生的安全事故。振動檢測技術(shù)主要通過時間域分析和頻域分析。基于時間域的分析主要是通過采集起重機的振動信號，并將其轉(zhuǎn)換為時間域的波形圖進行分析。通過觀察波形圖變化，能判斷起重機是否存在故障；基于頻域的分析則是通過將振動信號轉(zhuǎn)換為頻譜圖進行分析，從而得到起重機在不同頻率上的振動情況。通過分析頻譜圖，有效發(fā)現(xiàn)起重機特定頻率上的異常振動，從而判斷其工作狀態(tài)。

4??結(jié)語

綜上所述，隨著工業(yè)快速發(fā)展，起重機在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。為了確保起重機的安全性，起重機檢測技術(shù)得到進一步研究。本文將對特種設(shè)備中的起重機檢測技術(shù)研究進行分析。通過對檢測得到的數(shù)據(jù)進行處理，提取起重機的特征參數(shù)，如應(yīng)力、應(yīng)變、振動頻率等，以評估其結(jié)構(gòu)的健康狀況。同時，要利用機器學(xué)習(xí)和人工智能等算法，對大量數(shù)據(jù)進行建模，以實現(xiàn)對起重機的智能化監(jiān)控。

參考文獻

[1]?王安強.基于PLC控制技術(shù)的橋門式起重機撓度自動化檢測[J].機械制造與自動化，2023，52（2）：135-138.

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[3]?許炳煌.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在門式起重機檢驗檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國金屬通報，2022（12）：240-242.

[4]?張國斌，蘇萬斌，齊子誠，等.大型橋、門式起重機焊縫裂紋產(chǎn)生機理及檢測關(guān)鍵技術(shù)[J].起重運輸機械，2020（5）：75-79.

[5]?賈曉杰.伸縮臂履帶起重機帶載行駛動態(tài)特性研究[D].長春：吉林大學(xué)，2023.

[6]?趙義江.基于干擾觀測器的雙擺效應(yīng)橋式起重機的定位與抗干擾控制[D].杭州：浙江理工大學(xué)，2023.