港口起重机械金属结构检测与安全性评估

港口起重机械金属结构检测与安全性评估

发表时间：2019-06-21T10:57:22.820Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：方挺[导读] 摘要：港口大型起重机械是港口码头货物装卸的核心设备，准确评估其技术性能状态，具有重要的意义和较大的工程运用价值。

(宁波大榭招商国际码头有限公司) 摘要：港口大型起重机械是港口码头货物装卸的核心设备，准确评估其技术性能状态，具有重要的意义和较大的工程运用价值。本文首先分析了港口起重机械金属结构的安全监测要求，接下来详细阐述了技术性能评估体系的建立以及港口起重机械金属结构实际安全问题的检测检验分析，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。

关键词：港口；起重机械；金属结构；安全技术；安全问题检测引言

随着经济的发展，港口建设成为海西建设的重点建设领域。门座起重机、岸边集装箱起重机、装卸桥、轨道式集装箱起重机、轮胎式集装箱起重机等港口大型起重机械是港口码头货物装卸的核心设备。这些设备且使用频繁、工作级别高，整体结构和受力状况较为复杂，使用较长年限后，容易产生金属结构腐蚀断裂变形、重要零部件损坏、电气控制系统老化等现象。设备故障率增加，容易形成较大的安全隐患。另一方面，港口大型起重机械设备价值较大，更新周期较长，因此如何准确评估在用港口大型起重机的技术性能，对起重机故障进行预见性分析，并形成有效的维护管理，对起重机使用单位具有重要的意义和较大的工程应用价值。 1港口起重机械结构安全性评估技术的发展对于金属结构的安全评估技术的研究,美国、德国、法国和俄罗斯等国在这一领域的工作开展己久,并有多项科研成果公布,这些成果在汽车、航空等工业领域有成功的应用。从1993年9月在上海召开的“第七届亚太地区无损伤检测会议”及1994年6月在北京召开的“第二届可靠性、维修性和安全性国际年会”的情况看,国内外的研究对象、方法、手段大致相当。国内一些高校和研究院所就诊断方法与控制技术开展了不少有益的研究,如对焊接裂纹预测及诊断建立了知识库,并运用专家系统就水电站高压岔管的裂纹进行分析;用有限元法对龙门起重机的应力进行分析,用Miner线性积累损伤理论及蒙特卡罗法对其疲劳寿命进行预测;利用可靠性中的“应力-强度干涉理论”,通过对应力循环的等效变换及随机载荷历程的数据处理,实现了叉车门架的疲劳强度的可靠性设计计算。综合国内外的发展情况,目前的研究对象大多数是机械零件或机械传动件,研究手段多是应用疲劳、振动和可靠性理论,采用测试、数据分析与控制等方法。对大型金属结构,尤其是对受变载、重载、含缺陷的港口起重机械金属结构的安全评估,以及维修和护理方面的研究尚未广泛深入地开展,也未形成适合各种港口机械特点的系统的安全性检测、分析与评估方法。目前,国内港口起重机械金属结构的安全性评估,主要是采用名义应力法进行结构疲劳分析与寿命评估。通过现场应力检测,结合材料的S—N曲线,计算结构的疲劳寿命,扣除设备过去的工作时间,以此估算金属结构的剩余寿命。应用名义应力法计算疲劳寿命,理论简单,易于分析,但是由于结构材料内部往往已经存在着这样那样的初始缺陷,加上设备的历史记录不全或不准确,这样就严重影响了这种方法的准确性和可靠性。 2技术性能评估体系的建立建立合理的港口大型起重机械的技术性能评估体系，对于准确的掌握大型起重机械的状态，加强对起重机的安全技术管理，有效控制起重机使用风险，减少各类事故的发生，降低人员伤亡和经济损失，具有重要的意义。为能准确地反映港口大型起重机的技术性能状态，其评估体系的建立，应遵循系统、全面、科学、可操作性等原则。（1）系统性。目前，对起重机械技术性能的评估的研究，往往只局限于起重机械的金属结构或者安全防护措施，并不能完全反映整机状态。起重机械技术性能受到各个部件的影响，因此，评估体系的建立应综合考虑对起重机械技术性能产生影响的各个环节。针对港口大型起重机械的结构特点，参照起重机械定期检验、安装改造维修监督检验规则和相关的国家标准、行业标准等技术规范，将港口大型起重机械技术性能分为不同的部类进行评价。2）全面性。在技术性能评估中，对风险的识别是其重要的内容之一。风险的识别应包含所有可能存在危险的有害因素，正常工作状态下的危险有害因素要识别，检修状态及一些意外状态（如台风等恶劣天气）的危险有害因素也不能忽略。因此，在对港口大型起重机械进行上述部类划分后，还应将各部类分解成不同的检验项目，每个检验项目根据其特点及要求，由不同的要素来进行综合评定。检验要素就是港口大型起重机械技术性能评估的基础内容，其内容应覆盖全面，不仅应包含现行检验规范要求，还应参照其他国家标准和行业标准。可操作性。起重设备的技术性能通过各检验单项的评价综合得到，这个过程需要有一个科学、合理、可操作的方法进行。该方法不仅要能反映各部件的重要程度，也要突出缺陷（不符合要求项）对整机评估的影响。模糊层次分析法是建立港口大型起重机技术性能评估体系的重要方法，可实现从检验要素评价到整机评估整个过程。权重和计算方法是模糊层次分析法重要内容，通过无量纲化和同向化处理，将评价因素统一为0～1之间的指标，通过专家构权法分配权重，得到相应检验项目得分。 3港口起重机械金属结构的安全监测技术

3.1传感监测技术

①应力监测：传感监测技术可以对港口起重机械的整体安全健康状态进行全面分析监测，获取起重机械金属结构的运行工作状态参数。光纤光栅安全监测技术相对于传统应变片监测技术具有一定的进步优势性，其可有效规避电磁干扰、锈蚀、高温环境影响等问题，对于港口起重机械金属结构的整体物理参数进行精准的监测。其在室外工作环境中的长期应用不受限制，安全监测效果佳。②声发射信号监测：声发射信号监测技术主要监测港口起重机械产生的声发射信号，判定起重机械在运行状态下的受损情况。声发射信号监测技术易于受到起重机械复杂结构的影响，产生多发性声发射源，不利于信号的识别判定，因此其适用于简单型起重机械的安全监测，且仅适用于短距离传输声发射源的信号接收判定。

3.2监测和诊断系统

对于港口起重机械的监测诊断系统包含离线监测系统、便携式状态监测及故障诊断系统以及在线状态监测系统。离线监测系统可进行简单的数据分析，同时可进行实时数据记录分析。便携式状态监测系统可实现数据的一体化收集、监测分析，相对于离线监测系统，其可实现起重机械金属结构反馈数据的储存，并进行趋势预测，但数据的储存量有限，且其无法实现对于起重机械金属结构的实时性监测。在线状态监测系统则是在离线检测系统基础上，完善增加无线通讯技术，实现起重机械金属结构监测数据的实时无线传输，是目前应用效果最佳的安全监测系统。