CN102431918B - 一种判断塔机塔身钢结构损伤方位的方法 - Google Patents

Abstract

一种判断塔机塔身钢结构损伤方位的方法，属于塔式起重设备检测技术领域。塔机在完好状态下空载回转一周，采集塔身中心线顶端倾角，建立塔身中心线顶端倾角特征模型。判断塔身钢结构是否出现损伤的方法是：当所测得的塔身中心线顶端倾角超出特征模型时，判断起重臂下方主肢代表的方位出现损伤。本发明所述判断塔机钢结构损伤的方法简单易行，有效缩减目前对塔机全面检修的程序，提高效率，便于自动诊断。

Description

一种判断塔机塔身钢结构损伤方位的方法

技术领域

本发明涉及一种判断塔机塔身钢结构损伤方位的方法，属于塔式起重设备检测技术领域。

背景技术

塔式起重机(塔机)是应用于现代工业和土木工程的重要工程机械之一，因其较高的工作效率、广泛的适用范围、大的回转半径、较高的升降高度及简单的操作，使用数量越来越多。由于塔机结构庞大，工作环境恶劣、负荷量大，容易导致塔身出现连接螺栓松动，关键焊缝损伤等安全隐患，如不及时排除存在的安全隐患往往会造成严重后果。

中国专利CN 101183000一种视觉倾角测量方法及其装置、中国专利CN 201177499倾角测量装置、中国专利CN201245408塔式起重机防倾翻监测仪，以上3项专利所述的倾角检测装置(仪)均可对塔机塔身中心线顶端倾角进行测量，即与本发明所提到的判断塔机塔身钢结构损伤方位的装置结构原理相同。但以上专利却未记载怎样判断塔机塔身钢结构损伤的方位。虽然定期对塔机进行检查是消除安全隐患的方法，但塔机结构庞大，全面检查是一件费时费力的工作，目前还未有自动检测塔身钢结构损伤方位的方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种判断塔机塔身钢结构损伤方位的方法。

术语解释：

塔机完好状态：即符合国家标准并验收合格的塔机。

塔机塔身钢结构损伤：塔身钢结构刚度发生变化或地基不均匀沉降。

发明概述：

塔机空载回转过程中作用在塔机主肢上的力为压力或者拉力：当损伤主肢受到压力作用时，损伤主肢对塔身中心线顶端倾角的影响很小：当损伤主肢受到拉力作用时，损伤主肢对塔身中心线顶端倾角的影响较大。

根据以上原理，建立完好状态下塔身中心线顶端倾角特征模型。当所测得的塔身中心线顶端倾角超出特征模型时，判断起重臂下方主肢代表的方位出现损伤。

发明详述：

本发明的技术方案如下：

一种判断塔机塔身钢结构损伤方位的方法，方法如下：

1)将倾角测量装置安装在塔机回转塔身的任一主肢或与塔身轴心线存在平行度要求的结构上；

2)利用倾角测量装置实时测量塔机空载回转时平衡臂分别压在4个主肢上时塔身中心线顶端倾角：

当塔机平衡臂压在主肢3时，塔身中心线顶端倾角为(θ_3x，θ_3y)；

当塔机平衡臂压在主肢4时，塔身中心线顶端倾角为(θ_4x，θ_4y)；

当塔机平衡臂压在主肢5时，塔身中心线顶端倾角为(θ_5x，θ_5y)；

当塔机平衡臂压在主肢6时，塔身中心线顶端倾角为(θ_6x，θ_6y)；

当平衡臂压在塔机主肢3上时，起重臂则压在与塔机主肢3相对的塔机主肢5上；

当平衡臂压在塔机主肢4上时，起重臂则压在与塔机主肢4相对的塔机主肢6上；

3)根据步骤2)中的塔身中心线顶端倾角与塔机完好状态下塔身中心线顶端倾角特征模型的位置关系，判断塔机塔身钢结构损伤方位，其中主肢3、4、5、6分别与塔机A、B、C和D方位的钢结构相对应：

当塔机平衡臂压在主肢3时，若塔身中心线顶端倾角为(θ_3x，θ_3y)在塔身中心线顶端倾角特征模型之外，则判断C方位钢结构出现损伤；

当塔机平衡臂压在主肢4时，若塔身中心线顶端倾角为(θ_4x，θ_4y)在塔身中心线顶端倾角特征模型之外，则判断D方位钢结构出现损伤；

当塔机平衡臂压在主肢5时，若塔身中心线顶端倾角为(θ_5x，θ_5y)在塔身中心线顶端倾角特征模型之外，则判断A方位钢结构出现损伤；

当塔机平衡臂压在主肢6时，若塔身中心线顶端倾角为(θ_6x，θ_6y)在塔身中心线顶端倾角特征模型之外，则判断B方位钢结构出现损伤。

优选的，所述倾角测量装置为中国专利CN 101183000一种视觉倾角测量方法及其装置。

所述的塔机完好状态下塔身中心线顶端倾角特征模型的建立步骤为：

1)建立模型坐标系

以O为坐标系原点，其中0为塔身回转平面与塔身中心垂线的交点，所述塔身回转平面为塔身回转支承回转平面，所述的塔身中心垂线为与垂直于地面且过塔身在地面固定截面的中心点的直线，坐标轴x正方向为起重臂在平行于地面时，远离塔身方向，坐标轴z正方向为垂直于地面向上，坐标轴y正方向为垂直于起重臂轴线方向且与x、z轴符合右手螺旋法则；

2)在模型坐标系xyz中，建立塔身中心线顶端倾角特征模型：

利用倾角测量装置(如中国专利CN 201177499所述的倾角测量装置)测量塔机塔身中心线顶端倾角，将倾角测量装置安装在塔机完好状态下的回转塔身任一主肢或与塔身轴心线存在平行度要求的结构上，塔机空载时回转360度后，采集塔机空载时塔身中心线顶端倾角数据集合：

(θ_kxi，θ_kyi)  (i＝1-n₁)

得，塔机空载中心点坐标： ${\mathrm{\θ}}_x=\frac{\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{kxi}}}{n_1}$ ${\mathrm{\θ}}_y=\frac{\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{kyi}}}{n_1};$

塔机塔身中心线顶端倾角模型为一个长L_θ＝sub(max(θ_kxi)，θ_x))K_x，宽L_θ’＝sub(max(θ_kyi)，θ_y)K_y的矩形，其中，K_x，K_y为调整系数，根据安全要求设定，K_x的取值范围是0.8～5，K_y的取值范围是0.8～5。

本发明的优势在于：

本发明所述判断塔机钢结构损伤的方法简单易行，大大缩减目前对塔机全面检修的程序，提高效率，便于自动诊断。

附图说明

图1完好状态下塔身中心线顶端倾角特征模型；

图2为塔机损伤主肢判断方法示意图，

图3是倾角测量装置；

图4塔身水平截面及主肢对应方位示意图；

在图1-4中，1、空载中心点；2、塔身中心线顶端倾角特征模型；3、塔身主肢3；4、塔身主肢4；5、塔身主肢5；6、塔身主肢6；(θ_3x，θ_3y)、(θ_4x，θ_4y)、(θ_5x，θ_5y)和(θ_6x，θ_6y)分别是塔机空载时回转一周时平衡臂分别压到主肢3、主肢4、主肢5、主肢6时测得的塔身中心线顶端倾角点；7、紧固抱箍；8、回转塔身主肢(或与塔身轴心线存在平行度要求的结构)；9、长螺栓；10、倾角传感器；11、螺母；12、V形口；13、显示记录报警模块；14、电缆线；其中主肢3、4、5、6分别与塔机A、B、C和D方位的钢结构相对应。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

实施例

本实施例中塔机工作时环境风速不大于3m/s。

一种判断塔机塔身钢结构损伤方位的方法，方法如下：

1)将倾角测量装置安装在塔机回转塔身的任一主肢8上，所述的倾角测量装置由倾角传感器10与显示记录报警模块13组成，倾角传感器10安装于任一回转塔身主肢8上，通过紧固抱箍7、长螺栓9、螺母11与回转塔身主肢8固连，能够实时测量塔身中心线顶端倾角，显示记录报警模块13通过电缆线14与倾角传感器10电连接，显示记录报警模块13安装在司机室中，实时显示塔机工作的相关信息，当检测到受损主肢时，显示记录报警模块13声光报警，同时记录信息；

2)利用倾角测量装置实时测量塔机空载回转时平衡臂分别压在4个主肢上时塔身中心线顶端倾角：

当塔机平衡臂压在主肢3时，塔身中心线顶端倾角为(θ_3x，θ_3y)；

当塔机平衡臂压在主肢4时，塔身中心线顶端倾角为(θ_4x，θ_4y)；

当塔机平衡臂压在主肢5时，塔身中心线顶端倾角为(θ_5x，θ_5y)；

当塔机平衡臂压在主肢6时，塔身中心线顶端倾角为(θ_6x，θ_6y)；

当平衡臂压在塔机主肢3上时，起重臂则压在与塔机主肢3相对的塔机主肢5上；

当平衡臂压在塔机主肢4上时，起重臂则压在与塔机主肢4相对的塔机主肢6上；

3)根据步骤2)中的塔身中心线顶端倾角与塔机完好状态下塔身中心线顶端倾角特征模型的位置关系，塔身中心线顶端倾角特征模型不变的前提下，塔机塔身钢结构损伤方位：

当塔机平衡臂压在主肢3时，若塔身中心线顶端倾角为(θ_3x，θ_3y)在塔身中心线顶端倾角特征模型之外，则判断C方位钢结构出现损伤；

当塔机平衡臂压在主肢4时，若塔身中心线顶端倾角为(θ_4x，θ_4y)在塔身中心线顶端倾角特征模型之外，则判断D方位钢结构出现损伤；

当塔机平衡臂压在主肢5时，若塔身中心线顶端倾角为(θ_5x，θ_5y)在塔身中心线顶端倾角特征模型之外，则判断A方位钢结构出现损伤；

当塔机平衡臂压在主肢6时，若塔身中心线顶端倾角为(θ_6x，θ_6y)在塔身中心线顶端倾角特征模型之外，则判断B方位钢结构出现损伤。

如图2所示，塔身中心线顶端倾角为(θ_6x，θ_6y)在塔身中心线顶端倾角特征模型2之外，则判断与主肢4相对应的B方位钢结构出现损伤。

步骤3)中完好状态下塔身中心线顶端倾角特征模型的建立步骤为：

1)建立模型坐标系

以O为坐标系原点，其中0为塔身回转平面与塔身中心垂线的交点，所述塔身回转平面为塔身回转支承回转平面，所述的塔身中心垂线为与垂直于地面且过塔身在地面固定截面的中心点的直线，坐标轴x正方向为起重臂在平行于地面时，远离塔身方向，坐标轴z正方向为垂直于地面向上，坐标轴y正方向为垂直于起重臂轴线方向且与x、z轴符合右手螺旋法则；

2)在模型坐标系xyz中，建立塔身中心线顶端倾角特征模型：

利用倾角测量装置(如中国专利CN 201177499所述的倾角测量装置)测量塔机塔身中心线顶端倾角，将倾角测量装置安装在塔机完好状态下的回转塔身主肢上，塔机空载时回转360度后，采集塔机空载时塔身中心线顶端倾角数据集合：

(θ_kxi，θ_kyi)  (i＝1-n₁)

得，塔机空载中心点坐标： ${\mathrm{\θ}}_x=\frac{\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{kxi}}}{n_1}$ ${\mathrm{\θ}}_y=\frac{\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{kyi}}}{n_1};$

在图1中：塔机塔身中心线顶端倾角模型为一个长L_θ＝sub(max(θ_kxi)，θ_x))K_x，宽L_θ’＝sub(max(θ_kyi)，θ_y)K_y的矩形，其中，K_x，K_y为调整系数，根据安全要求设定，K_x的取值是1.1，K_y的取值是1.1。

Claims (1)

1.一种判断塔机塔身钢结构损伤方位的方法，其特征在于，方法如下：

1）将倾角测量装置安装在塔机回转塔身的任一主肢上；

2）利用倾角测量装置实时测量塔机空载回转时平衡臂分别压在4个主肢上时塔身中心线顶端倾角：

当塔机平衡臂压在主肢3时，塔身中心线顶端倾角为（θ_3x,θ_3y）；

当塔机平衡臂压在主肢4时，塔身中心线顶端倾角为（θ_4x,θ_4y）；

当塔机平衡臂压在主肢5时，塔身中心线顶端倾角为（θ_5x,θ_5y）；

当塔机平衡臂压在主肢6时，塔身中心线顶端倾角为（θ_6x,θ_6y）；

当平衡臂压在塔机主肢3上时，起重臂则压在与塔机主肢3相对的塔机主肢5上；

当平衡臂压在塔机主肢4上时，起重臂则压在与塔机主肢4相对的塔机主肢6上；

3）根据步骤2）中的塔身中心线顶端倾角与塔机完好状态下塔身中心线顶端倾角特征模型的位置关系，判断塔机塔身钢结构损伤方位，其中主肢3、4、5、6分别与塔机A、B、C和D方位的钢结构相对应：

当塔机平衡臂压在主肢3时，若塔身中心线顶端倾角（θ_3x,θ_3y）在塔身中心线顶端倾角特征模型之外，则判断C方位钢结构出现损伤；

当塔机平衡臂压在主肢4时，若塔身中心线顶端倾角（θ_4x,θ_4y）在塔身中心线顶端倾角特征模型之外，则判断D方位钢结构出现损伤；

当塔机平衡臂压在主肢5时，若塔身中心线顶端倾角（θ_5x,θ_5y）在塔身中心线顶端倾角特征模型之外，则判断A方位钢结构出现损伤；

当塔机平衡臂压在主肢6时，若塔身中心线顶端倾角（θ_6x,θ_6y）在塔身中心线顶端倾角特征模型之外，则判断B方位钢结构出现损伤；

所述的塔机完好状态下塔身中心线顶端倾角特征模型的建立步骤为：

1）建立模型坐标系

以O为坐标系原点，其中O为塔身回转平面与塔身中心垂线的交点，所述塔身回转平面为塔身回转支承回转平面，所述的塔身中心垂线为与垂直于地面且过塔身在地面固定截面的中心点的直线，坐标轴x正方向为起重臂在平行于地面时，远离塔身方向，坐标轴z正方向为垂直于地面向上，坐标轴y正方向为垂直于起重臂轴线方向且与x、z轴符合右手螺旋法则；

2)在模型坐标系xyz中，建立塔身中心线顶端倾角特征模型：

利用倾角测量装置测量塔机塔身中心线顶端倾角，将倾角测量装置安装在塔机完好状态下的回转塔身任一主肢上，塔机空载时回转360度后，采集塔机空载时塔身中心线顶端倾角数据集合：

（θ_kxi，θ_kyi）    （i=1-n₁）

得，塔机空载中心点坐标： ${\mathrm{\θ}}_x=\frac{\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{kxi}}}{n_1}$ ${\mathrm{\θ}}_y=\frac{\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{kyi}}}{n_1};$

塔机塔身中心线顶端倾角特征模型为一个长L_θ=sub(max(θ_kxi),θ_x))K_x，宽L_θ’=sub(max(θ_kyi),θ_y)K_y的矩形，其中，K_x，K_y为调整系数，根据安全要求设定，K_x的取值范围是0.8～5，K_y的取值范围是0.8～5。

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