重型塔式起重機故障診斷及處理方法研究

0 引言

在現代建筑行業蓬勃發展的進程中，重型塔式起重機作為關鍵的垂直運輸設備，廣泛應用于各類大型建筑項目，承擔著吊運建筑材料、構建大型結構等重要任務，對工程進度和質量起著舉足輕重的作用。然而，由于其工作環境復雜，長期處于高負荷、高強度的運行狀態，不可避免地會出現各種故障[1-2]。這些故障不僅可能導致施工停滯，增加工程成本，還可能引發嚴重的安全事故，危及人員生命和財產安全。因此準確、高效地進行重型塔式起重機的故障診斷，并及時采取有效的處理方法，成為保障建筑工程順利進行的關鍵所在[3]。

本文收集了過去5年期間，來自50個不同建筑項目中537起重型塔式起重機的故障案例，深入分析各類故障的發生情況。通過對故障類型占比的統計，明確了機械結構、電氣系統、液壓系統等主要故障類型及其占比，剖析了背后的致因。同時，以季度為單位統計某臺起重機近5年故障發生頻率，研究其隨時間和施工季節的變化規律。通過這些研究，為重型塔式起重機故障診斷技術的完善和處理方法的優化提供有力的數據支持和理論依據，助力建筑行業提升設備管理水平，降低故障風險，保障施工安全與效率。

1工程概況

1.1 工程基本狀況

本次研究立足于本單位貴州省烏當（羊昌）至長順高速公路TJ-3標段，該標段位于貴州修文縣谷堡鎮、清鎮市衛城鎮境內，起止里程 K44+750～K54+780 ，線路全長 10.03km 。標段內金旗特大橋為全線控制性工程，采用 雙塔雙索面雙幅斜拉橋結構，上部結構采用鋼混結合梁，橋梁全長 672m 。線路分幅設置，線間距為 17m ，主橋單幅橋寬為 21.05m ，兩幅橋主墩凈距為 7.95m 。

斜拉索為平面雙索面、扇形密索體系，斜拉橋標準索距為 12m ，斜拉索梁段采用錨拉板鋪固。斜拉索采用高強低松弛鍍鋅鋼絞線。橋塔采用A形塔，為鋼筋混凝土薄壁空心鉆石形結構，烏當側1#主塔高 300.6m ，長順側2#主塔高238.6m，上部結構采用鋼混疊合梁結構。

1.2塔式起重機配備與監測狀況

施工過程中，1#塔配備塔式起重機3臺，其中XGT135064S（319.2m）型塔式起重機1臺，XGT7528A-18S1（306m）型塔式起重機2臺。2#塔配備塔式起重機3臺，其中XGT1350-64S（265.38m）型塔式起重機1臺，XGT7528A-18S1（252m） 型塔式起重機2臺。這些起重機承擔著繁重的吊運任務，從基礎施工階段吊運鋼筋、水泥等基礎建材，到主體施工階段吊運大型預制構件。

在整個施工期間，研究團隊緊密與施工方協作，在3年時間里，全方位監測起重機運行狀況。通過定期巡檢、實時數據采集以及故障及時記錄等方式，累計收集到重型塔式起重機故障案例。這些豐富的數據為深入剖析起重機故障類型及發生頻率提供了詳實依據，有助于精準把握該工程中起重機故障規律，為后續制定針對性的維護策略奠定基礎。

2重型塔式起重機故障診斷技術機理

重型塔式起重機故障診斷依托多維度原理與先進技術。振動分析原理是利用設備運行時產生的振動信號，通過分析振動的頻率、幅值等特征，判斷機械部件是否存在磨損、松動等故障。如當回轉支承出現故障時，其振動頻率會出現異常峰值。油液檢測原理則是通過對起重機液壓油、潤滑油等進行理化分析，檢測油液中的污染物、金屬顆粒含量，以此判斷液壓系統、傳動系統的磨損情況。

在技術基礎方面，傳感器技術至關重要。其中，位移傳感器可實時監測起重臂的伸縮位置；壓力傳感器能精準反饋液壓系統壓力，一旦壓力異常波動，就可能預示著液壓泵故障或油管泄漏。信號處理技術則對傳感器采集到的原始信號進行濾波、放大、特征提取等處理，將復雜的信號轉化為便于分析的有效信息。此外，人工智能技術在故障診斷中的應用也日益廣泛，通過機器學習算法對大量故障數據進行訓練，構建故障診斷模型，實現對起重機故障的智能預測與診斷[4]。

3重型塔式起重機故障診斷技術應用

3.1故障類型占比分析

為全面了解重型塔式起重機故障分布特征，收集了過去5年期間，來自50個不同建筑項目中重型塔式起重機的故障數據，共計537起故障案例。經過細致分類統計，機械結構故障發生次數達206次，占總故障數的 38.4% ；電氣系統故障為157次，占比 29.2% ；液壓系統故障114次，占比 21.2% ；其余故障60次，占比11.2% 。各故障類型占比數據圖如圖1所示。

圖1各故障類型占比數據圖

從機械結構故障占比最高可看出，起重臂、塔身、回轉支承等關鍵部件長期承受巨大的機械應力和交變載荷，材料疲勞、磨損以及安裝不當等因素，使得機械結構成為故障高發區域。電氣系統故障占比較高，主要歸因于電氣元件的老化、施工現場復雜的電磁環境干擾以及頻繁的電氣操作。液壓系統故障相對較少，但由于其對設備的平穩運行至關重要，一旦發生故障，也會對施工造成較大影響，其故障多由液壓油污染、密封件老化以及液壓泵長時間工作導致的性能下降引起。

3.2故障發生頻率隨時間變化分析

以季度為時間單位，統計某臺重型塔式起重機近5年的故障發生次數，并繪制變化曲線。故障發生頻率隨時間的變化曲線如圖2所示。

圖2故障發生頻率隨時間的變化曲線

從圖2可以看出，故障呈現出明顯的隨時間變化趨勢。在前2年，設備處于相對穩定的運行狀態，故障發生頻率較低，平均每季度故障次數在2～3次。隨著設備使用年限增加，從第3年開始，故障發生頻率逐漸上升，到第5年時，平均每季度故障次數達到了7～10次。進一步分析發現，在每年的施工旺季（春季和秋季），故障發生頻率也會有顯著提高。這是因為施工旺季時，設備使用頻率大幅增加，工作時長和強度遠超平常，設備各部件得不到充分的休息和維護，從而導致故障頻發。

4重型塔式起重機故障處理方法

4.1 故障處理措施

當重型塔式起重機出現故障時，需采取針對性強且高效的處理措施。對于機械結構故障，若起重臂出現輕微變形，可通過專業的校正設備進行冷校正。若變形嚴重或有裂紋，則需更換受損部件，更換過程嚴格遵循安裝工藝，確保結構強度和穩定性。回轉支承磨損時，需依據磨損程度選擇修復或更換，修復后要進行精度檢測，保證其正常運轉。

面對電氣系統故障，若電氣元件老化，應及時更換同型號、高質量的元件，更換后進行電氣性能測試。若是線路短路，需使用專業檢測工具確定短路點，修復或更換受損線路，并做好絕緣防護。

針對液壓系統故障，若液壓油污染，需徹底更換液壓油，并清洗油箱和過濾器。若油管泄漏，先確定泄漏位置，小的泄漏點可采用密封膠修復，嚴重泄漏則更換油管，更換后進行壓力測試，確保系統無泄漏且壓力穩定，保障起重機安全、穩定運行[5]。

4.2處理后故障數據分析

4.2.1處理后故障類型占比分析

在對重型塔式起重機實施一系列故障處理措施后，研究團隊繼續跟蹤收集了后續5年期間的故障數據。故障處理前后類型占比數據圖如圖3所示。

圖3故障處理前后類型占比數據圖

從圖3可以看出，針對來自黑龍江省某城市板塊大型商業綜合體建設工程中這5臺起重機，總計收集到313起故障案例，相較于未處理前降低了 41.7% 。其中機械結構故障發生111次，相較于未處理前降低了 46.1% 電氣系統故障97次，相較于未處理前降低了 38.2% ；液壓系統故障67次，相較于未處理前降低了 41.2% ；其余故障38次，相較于未處理前降低了 36.7% 。與處理前的數據相比，重型塔式起重機各類故障次數顯著降低。這充分說明，針對機械結構、電氣系統和液壓系統等采取的精準處理措施發揮了關鍵作用。

4.2.2處理后故障發生頻率分析

對處理后5年期間某臺起重機的故障發生次數進行統計，并繪制變化曲線。故障處理前后故障發生頻率隨時間的變化曲線如圖4所示。

從圖4可以看出，整體故障發生頻率相較于處理前有了明顯下降。在前2年，平均每季度故障次數穩定在1～2次，設備運行狀態較為良好。隨著時間推移，從第3年開始，故障發生頻率雖有小幅度上升，但上升趨勢較為平緩。到第5年時，平均每季度故障次數為4～6次。

在每年的施工旺季，故障發生頻率依然會有所提高，但與處理前相比，提高的幅度明顯減小。這表明，故障處理措施以及根據設備使用年限和施工季節制定的差異化維護計劃發揮了積極作用，有效降低了起重機故障發生的頻率，增強了設備在高負荷運行情況下的穩定性。

5 結束語

重型塔式起重機的故障診斷依托振動分析、油液檢測等原理，借助傳感器、信號處理和人工智能技術實現系統化診斷。其中，振動分析通過振動信號特征判斷故障，油液檢測依據油液理化指標分析磨損狀態，多種技術結合為準確診斷提供了有力支持。

本研究通過對50個建筑項目中537起重型塔式起重機故障案例的統計分析，明確了機械結構、電氣系統和液壓系統為主要故障類型。針對不同故障類型采取相應處理方法，機械結構故障視情況校正或更換部件，電氣系統故障更換老化元件、修復短路線路，液壓系統故障更換污染油液、修復或更換泄漏油管。經針對性處理后，總故障案例減少 41.7% ，且各類故障次數均顯著下降，充分驗證了差異化處理措施在降低故障發生率方面的有效性。同時，處理后前2年故障穩定在1～2次／季度，第5年4～6次／季度，頻率上升趨勢變緩，表明處理和維護計劃效果顯著。

圖4故障處理前后故障發生頻率隨時間的變化曲線

參考文獻

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