肖偉 藺超

寶雞市質(zhì)量技術(shù)檢驗(yàn)檢測(cè)中心???陜西寶雞???721000摘??要：起重機(jī)是特種設(shè)備中最常見的工程機(jī)械，廣泛應(yīng)用于建筑工地、碼頭、物流等領(lǐng)域。起重機(jī)安全性直接關(guān)系到工作人員安全，所以起重機(jī)檢測(cè)技術(shù)研究備受關(guān)注?；诖?，通過(guò)對(duì)起重機(jī)檢測(cè)技術(shù)的研究，針對(duì)起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，介紹常見的起重機(jī)結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法，包括射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)等。在研究中發(fā)現(xiàn)，目前起重機(jī)檢測(cè)技術(shù)主要采用傳感器和信號(hào)處理技術(shù)，能高精度檢測(cè)起重機(jī)運(yùn)行情況。然而，起重機(jī)檢測(cè)技術(shù)仍存在各種問(wèn)題，包括檢測(cè)方法復(fù)雜、成本高昂、實(shí)時(shí)性不足等問(wèn)題，工作人員要進(jìn)一步開展研究工作，集中提高檢測(cè)方法的可靠性，合理降低起重機(jī)運(yùn)行成本。

關(guān)鍵詞：起重機(jī)???特種設(shè)備???無(wú)損檢測(cè)技術(shù)???視覺檢測(cè)

中圖分類號(hào)：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(lái)，隨著工業(yè)化進(jìn)程不斷深入，特種設(shè)備使用范圍進(jìn)一步拓展，而起重機(jī)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(jī)工作環(huán)境過(guò)于惡劣，工作強(qiáng)度較大，起重機(jī)時(shí)常發(fā)生安全故障問(wèn)題，給工作人員生命安全造成嚴(yán)重威脅。為了解決起重機(jī)故障頻發(fā)問(wèn)題，起重機(jī)檢測(cè)技術(shù)研究應(yīng)運(yùn)而生，起重機(jī)檢測(cè)技術(shù)通過(guò)全面檢測(cè)起重機(jī)各部件性能，實(shí)時(shí)獲取起重機(jī)的工作狀態(tài)，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的安全故障，有利于工作人員及時(shí)采取維修措施，確保起重機(jī)能正常運(yùn)行，全面增強(qiáng)其運(yùn)行安全性[1]。

1???起重機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

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

起重機(jī)的工作原理是以力學(xué)原理和電氣控制原理為核心。當(dāng)起重機(jī)要控制重物時(shí)，起重機(jī)構(gòu)會(huì)發(fā)揮重要作用。起重機(jī)構(gòu)通常由卷筒、鋼絲繩、滑輪、電機(jī)組成，電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)，使鋼絲繩繞在卷筒上。當(dāng)卷筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，鋼絲繩被拉緊，能控制重物進(jìn)行提升操作；起重機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、齒輪、傳動(dòng)裝置等，用于使起重機(jī)在水平方向上移動(dòng)；金屬結(jié)構(gòu)是整個(gè)起重機(jī)的支撐系統(tǒng)，其提供較強(qiáng)穩(wěn)定性和剛度，以確保起重機(jī)在工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象；電氣控制系統(tǒng)通過(guò)控制電機(jī)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的操作任務(wù)[3]。

2??起重機(jī)檢測(cè)需求

2.1??安全性需求

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

2.2??可靠性需求

可靠性需求是指起重機(jī)在特定條件下能持續(xù)地工作的能力，涉及起重機(jī)的各部件的制造質(zhì)量，以及其在使用過(guò)程中的性能表現(xiàn)?？煽啃孕枨笾饕ㄈ缦路矫妫海?）起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，能承受預(yù)計(jì)工作負(fù)荷和外部環(huán)境條件的影響。主要包括選擇起重機(jī)材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝要求，以確保其在使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)斷裂、變形、失效等情況；（2）起重機(jī)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(yùn)行線路，要求起重機(jī)能在各種工況下正常運(yùn)行，并能準(zhǔn)確地響應(yīng)操作指令；（3）起重機(jī)安全保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。涉及起重機(jī)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(cè)維護(hù)這些設(shè)備，可靠性需求要求這些安全設(shè)備能及時(shí)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(jī)檢測(cè)技術(shù)分析

3.1??視覺檢測(cè)

視覺檢測(cè)技術(shù)是基于數(shù)字圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺的方法，具有非接觸式、高效率、高精度等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)攝像頭獲取起重機(jī)的圖像數(shù)據(jù)，然后利用圖像處理算法識(shí)別這些數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化檢測(cè)，有效提高起重機(jī)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。在視覺檢測(cè)技術(shù)中，首先，通過(guò)攝像頭進(jìn)行起重機(jī)成像，攝像頭選擇要考慮到起重機(jī)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(guò)圖像處理算法進(jìn)行圖像預(yù)處理，主要包括去噪、邊緣檢測(cè)、圖像增強(qiáng)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(jī)的圖像特征，通過(guò)分析圖像中的線條、輪廓、形狀等特征，準(zhǔn)確獲取起重機(jī)的結(jié)構(gòu)信息，如梁、柱、臂等部件信息，有效識(shí)別起重機(jī)標(biāo)識(shí)和編號(hào)，以便對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)信息。同時(shí)，根據(jù)特征提取和目標(biāo)識(shí)別結(jié)果，科學(xué)評(píng)估起重機(jī)的結(jié)構(gòu)性能，通過(guò)比較預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，判斷起重機(jī)是否存在裂紋、腐蝕、變形等安全隱患[5]。

3.2??聲學(xué)檢測(cè)

聲學(xué)檢測(cè)作為一種常用的起重機(jī)檢測(cè)技術(shù)，能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)起重機(jī)運(yùn)行中存在的問(wèn)題，并及時(shí)采取有效措施進(jìn)行控制。聲學(xué)檢測(cè)技術(shù)主要通過(guò)分析起重機(jī)發(fā)出的聲音，來(lái)判斷起重機(jī)是否存在異常情況。在實(shí)際應(yīng)用中，聲學(xué)檢測(cè)主要包括無(wú)線監(jiān)測(cè)和有線監(jiān)測(cè)。其中無(wú)線監(jiān)測(cè)是指將聲音傳感器安裝在起重機(jī)的關(guān)鍵部位，通過(guò)傳感器采集到的聲音信號(hào)，利用無(wú)線通信技術(shù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)設(shè)備上進(jìn)行分析。這種方式具有安裝方便、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)起重機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并組織工作人員進(jìn)行處理[6]。聲學(xué)檢測(cè)技術(shù)在起重機(jī)檢測(cè)中主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面。

（1）起重機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)起重機(jī)發(fā)出的聲音，判斷起重機(jī)是否正常運(yùn)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(guò)分析起重機(jī)發(fā)出的聲音，判斷起重機(jī)是否存在故障，并提前進(jìn)行預(yù)警，以便及時(shí)修復(fù)。（3）起重機(jī)部件磨損檢測(cè)。起重機(jī)各部件在長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，通過(guò)分析起重機(jī)發(fā)出的聲音，判斷部件的磨損情況，并安排工作人員進(jìn)行及時(shí)更換。（4）聲音特征分析。通過(guò)對(duì)起重機(jī)發(fā)出的聲音進(jìn)行特征分析，了解起重機(jī)的工作負(fù)荷、運(yùn)行效率等信息，為后續(xù)優(yōu)化提供參考。

3.3??振動(dòng)檢測(cè)

振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)檢測(cè)起重機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，判斷其工作狀態(tài)和健康狀況。起重機(jī)在正常工作狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)振動(dòng)，但如果起重機(jī)存在異常情況時(shí)，其振動(dòng)信號(hào)會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)分析這些振動(dòng)信號(hào)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)起重機(jī)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(dòng)檢測(cè)技術(shù)主要通過(guò)時(shí)間域分析和頻域分析?；跁r(shí)間域的分析主要是通過(guò)采集起重機(jī)的振動(dòng)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為時(shí)間域的波形圖進(jìn)行分析。通過(guò)觀察波形圖變化，能判斷起重機(jī)是否存在故障；基于頻域的分析則是通過(guò)將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻譜圖進(jìn)行分析，從而得到起重機(jī)在不同頻率上的振動(dòng)情況。通過(guò)分析頻譜圖，有效發(fā)現(xiàn)起重機(jī)特定頻率上的異常振動(dòng)，從而判斷其工作狀態(tài)。

4??結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著工業(yè)快速發(fā)展，起重機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。為了確保起重機(jī)的安全性，起重機(jī)檢測(cè)技術(shù)得到進(jìn)一步研究。本文將對(duì)特種設(shè)備中的起重機(jī)檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取起重機(jī)的特征參數(shù)，如應(yīng)力、應(yīng)變、振動(dòng)頻率等，以評(píng)估其結(jié)構(gòu)的健康狀況。同時(shí)，要利用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等算法，對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，以實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)的智能化監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)

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