CN111721510B - 一种基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法 - Google Patents

一种基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法，包括如下步骤：(1)初始检测：获取检测参数并评级，检测参数包括①疲劳裂缝、②轨道偏心距、③外观质量安全性、④外观质量使用性；(2)实时无线监测：获取监测参数并评级，监测参数包括⑤应变值、⑥挠度值；(3)智慧诊断：根据参数①、②、③、⑤的评级结果进行安全性评级，根据参数④、⑥的评级结果进行使用性评级，在此基础上对钢吊车梁的可靠性进行实时评级。本发明基于实时无线监测手段，可在设备完成初始检测后，在长期无人监管情况下，实时对钢吊车梁安全性、使用性及可靠性评级，随时掌握钢吊车梁状况，节省时间和成本，并为后续分析构件损伤原因、劣化趋势提供依据。

Description

一种基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法
技术领域
本发明涉及结构智慧诊断技术，特别涉及一种基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法，属于建构筑物结构智慧诊断领域。
背景技术
钢吊车梁是工业厂房非常重要的一种结构构件，钢吊车梁能否正常工作直接影响着生产的运行，尤其是炼钢厂房运行重级、特重级工作制吊车的钢吊车梁，通常吨位大，运行频繁。近年来，随着炼钢产业的蓬勃发展，炼钢厂不断增产扩容，进一步加剧了钢吊车梁的工作负荷，钢吊车梁破损、开裂现象时有发生。
目前针对钢吊车梁的诊断技术，一般以现场实测为主。工业厂房内生产繁忙、环境复杂，对钢吊车梁的调查、检测存在诸多不便；且现场实测工作通常只进行一次，无法实时获取钢吊车梁的状态，亟需一种智慧诊断方法解决上述问题。
发明内容
本发明通过对钢吊车梁应变、挠度、疲劳裂缝、轨道偏心、外观质量的实时监测，分析各项数据的变化趋势，综合诊断其对吊车梁可靠性的影响，形成基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法。
为实现上述目的，本发明提供了基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法，包括：
(1)初始检测，检测人员在现场获得钢吊车梁的检测参数，并根据各检测参数进行评级，所述检测参数包括参数①～④：
①疲劳裂缝：检查所述钢吊车梁上疲劳裂缝的数量，进行疲劳裂缝安全性评级，获得疲劳裂缝安全性评级结果；
②轨道偏心距：测量所述钢吊车梁的轨道偏心距△，进行轨道偏心距安全性评级，获得轨道偏心距安全性评级结果；
③外观质量安全性和④外观质量使用性：检查所述钢吊车梁外观缺陷、损伤严重程度，并参照所述评级标准进行评级，获得外观质量安全性评级结果以及外观质量使用性评级结果；
(2)实时无线监测，监测装置实时获取所述钢吊车梁的监测参数，并根据各监测参数进行评级，所述监测参数包括参数⑤、⑥：
⑤应变值：在单个钢吊车梁上安装3个用于应变监测的监测装置的传感器，对所述钢吊车梁进行应变监测，所述用于应变监测的监测装置的传感器实时读取应变值分别为ε1、ε2、ε3，取所述应变值ε1、ε2、ε3中的最大值记为ε，进行应变安全性评级，获得应变安全性评级结果；
⑥挠度值：在单个钢吊车梁上安装3个用于挠度监测的的监测装置的传感器，对所述钢吊车梁进行挠度监测，所述用于挠度监测的的监测装置的传感器实时读取挠度值分别为ν1、ν2、ν3，取所述挠度值ν1、ν2、ν3中的最大值记为ν，进行挠度使用性评级，获得挠度使用性评级结果；
(3)智慧诊断：
根据所述疲劳裂缝安全性评级结果、轨道偏心距安全性评级结果、外观质量安全性评级结果以及应变安全性评级结果，参照所述评级标准对所述钢吊车梁安全性进行评级获得安全性评级结果，
根据所述外观质量使用性评级结果以及挠度使用性评级结果，参照所述评级标准对所述钢吊车梁使用性进行评级获得使用性评级结果；
根据所述安全性进行评级结果和所述使用性进行评级结果，参照所述评级标准对所述钢吊车梁进行可靠性评级获得可靠性评级结果。
可选的，所述评级标准为《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144。
可选的，所述钢吊车梁上疲劳裂缝的数量为单个钢吊车梁上分布的疲劳裂缝的数量，所述疲劳裂缝的安全性评级标准为：若有0条，则为a级，若有1条，则为c级，若有不少于2条，则为d级。
可选的，所述轨道偏心距△的安全性评级标准为：若△≤0.5t，则为a级，若0.5t＜△≤t，则为c级，若t＜△，则为d级，其中，所述t为腹板厚度。
可选的，所述应变值的安全性评级标准为:若2.06*105*ε≤钢材抗拉强度设计值f(单位MPa)，则为a级，若f＜2.06*105*ε≤f/0.95，则为b级，若f/0.95＜2.06*105*ε≤f/0.88，则为c级，若f/0.88＜2.06*105*ε，则为d级。
可选的，所述挠度值的使用性评级标准为：若ν≤1/1000*L(单位mm)，则为a级，若1/1000*L＜ν≤1.5/1000*L(单位mm)，则为b级，若1.5/1000*L＜ν，则为c级。
可选的，根据实时获取的监测参数，实时更新所述钢吊车梁的可靠性评级结果。
可选的，所述用于应变监测的监测装置的传感器和所述用于挠度监测的监测装置的传感器均安装在钢吊车梁下翼缘底部。
可选的，所述用于应变监测的监测装置的传感器包括：振弦传感器，所述用于挠度监测的监测装置的传感器包括：电感式位移传感器。
可选的，所述监测装置包括传感器、无线网关、数据处理装置。
本发明提供的基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法是一种钢构件的鉴定方法。基于实时无线监测手段，可在初始调查及检测后，在长期无人监管情况下，实时掌握钢吊车梁现状，并对钢吊车梁安全性、使用性及可靠性进行实时评级。这种诊断方法既减少了设备布线、安装过程，节省时间和成本，又可随时掌握钢吊车梁状况；在此基础上，实时存入数据库的监测数据还可为后续分析损伤原因、劣化趋势、加固修复等各阶段工作提供依据。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
附图说明
图1为本发明中实施方式提供的基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施例作进一步详细描述。
图1为本发明中实施方式提供的基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法的流程图，图2为本发明一实施例提供的基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法的流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：
(1)初始检测。检测人员在现场获得钢吊车梁的检测参数，并根据各检测参数进行评级，所述检测参数包括参数①～④：
①疲劳裂缝，检查单个钢吊车梁上疲劳裂缝的数量，并在厂房巡检时观察疲劳裂缝数量的变化，根据疲劳裂缝的安全性评级标准给出疲劳裂缝安全性评级结果，具体的，所述疲劳裂缝的安全性评级标准为：若有0条，则为a级，若有1条，则为c级，若有不少于2条，则为d级。
②轨道偏心距，测量钢吊车梁上轨道偏心距△，根据轨道偏心距△的安全性评级标准给出轨道偏心距安全性评级结果，具体的，所述轨道偏心距△的安全性评级标准为：若△≤0.5t，则为a级，若0.5t＜△≤t，则为c级，若t＜△，则为d级，其中，所述t为腹板厚度。
③外观质量安全性、④外观质量使用性：检查钢吊车梁外观缺陷、损伤，并根据严重程度依照评级标准——《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144分别给出外观质量安全性评级结果以及外观质量使用性评级结果。
(2)实时无线监测。监测装置实时获取所述钢吊车梁的监测参数，并根据各监测参数进行评级，所述监测参数包括参数⑤、⑥：
⑤应变值，对钢吊车梁进行应变监测，进而测得其应力状态。优选的，用于应变监测的监测装置包括传感器、无线网关、数据处理装置，用于应变监测的传感器可以是振弦传感器，振弦传感器安装位置为钢吊车梁下翼缘底部跨中位置，单个钢吊车梁安装3个振弦传感器。各振弦传感器实时读取应变数值分别为ε1、ε2、ε3，分析时取ε＝max{ε1、ε2、ε3}。根据应变值的安全性评级标准确定应变安全性评级结果，具体的，所述应变值的安全性评级标准为：若2.06*105*ε≤钢材抗拉强度设计值f(以下简称“f”，单位MPa)，则为a级，若f＜2.06*105*ε≤f/0.95，则为b级，若f/0.95＜2.06*105*ε≤f/0.88，则为c级，若f/0.88＜2.06*105*ε，则为d级。
⑥挠度值，对钢吊车梁进行变形监测，获得其挠度值。优选的，用于挠度监测的监测装置包括传感器、无线网关、数据处理装置，用于挠度监测的传感器可以是电感式位移传感器，电感式位移传感器安装位置为钢吊车梁下翼缘底部跨中位置，单个钢吊车梁安装3个电感式位移传感器。各电感式位移传感器实时读取挠度数值分别为ν1、ν2、ν3，分析时取ν＝max{ν1、ν2、ν3}。根据挠度值的使用性评级标准确定挠度使用性评级结果，具体的，所述挠度值的使用性评级标准为：若ν≤1/1000*L(单位mm)，则为a级，若1/1000*L＜ν≤1.5/1000*L，则为b级，若1.5/1000*L＜ν，则为c级。
(3)智慧诊断。
根据所述疲劳裂缝安全性评级结果、轨道偏心距安全性评级结果、外观质量安全性评级结果以及应变安全性评级结果，参照评级标准——《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144对所述钢吊车梁安全性进行评级获得安全性评级结果，具体为：取所述疲劳裂缝安全性评级结果、轨道偏心距安全性评级结果、外观质量安全性评级结果以及应变安全性评级结果的最低等级作为安全性评级结果；
根据外观质量使用性评级结果以及挠度使用性评级结果，参照评级标准——《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144对所述钢吊车梁使用性进行评级获得使用性评级结果，具体为：取外观质量使用性评级结果以及挠度使用性评级结果的最低等级作为使用性评级结果；
根据所述安全性进行评级结果和使用性进行评级结果，参照评级标准——《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144对所述钢吊车梁进行可靠性评级获得可靠性评级结果，具体见表1：
表1
Figure BDA0002516291860000051
当实时无线监测参数发生变化，钢吊车梁的可靠性评级结果则根据上述方法自动调整。本发明基于实时无线监测手段，可在设备完成初始检测后，在长期无人监管情况下，实时对钢吊车梁安全性、使用性及可靠性评级，这种诊断方法既减少了设备布线、安装过程，节省时间和成本，又可随时掌握钢吊车梁状况；在此基础上，实时存入数据库的监测参数还可为后续分析损伤原因、劣化趋势、加固修复等各阶段工作提供依据。
例如，在一个具体实施例中，某钢吊车梁跨度L＝12m，采用Q345钢材，钢吊车梁总高2.15m，上翼缘尺寸为580*25mm，腹板厚t＝12mm，下翼缘尺寸为520*20mm(抗拉强度设计值f＝295MPa)。初始检测中未见疲劳裂缝，参数①直接评为a级；初始检测中轨道偏心距为3mm＜0.5t＝6mm，参数②直接评为a级；外观质量在安全性及使用性方面均未见明显缺陷，参数③、参数④直接评为a级。在某一时刻的实时监测数据中，参数⑤应变值ε为1.45*10-3，由于满足f＜2.06*105*ε≤f/0.95，参数⑤安全性评为b级；参数⑥挠度值ν为8mm，；由于满足ν≤1/1000*L，参数⑥使用性评为a级。再根据表1，可诊断出该钢吊车梁可靠性评级结果为b级，即当前不影响安全和正常使用，可不采取措施；在后续的实时无线监测中仍可进一步观察、诊断。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法，其特征在于，包括：
(1)初始检测，检测人员在现场获得钢吊车梁的检测参数，并根据各检测参数进行评级，所述检测参数包括参数①～④：
①疲劳裂缝：检查所述钢吊车梁上疲劳裂缝的数量，进行疲劳裂缝安全性评级，获得疲劳裂缝安全性评级结果；
②轨道偏心距：测量所述钢吊车梁的轨道偏心距△，进行轨道偏心距安全性评级，获得轨道偏心距安全性评级结果；
③外观质量安全性和④外观质量使用性：检查所述钢吊车梁外观缺陷、损伤严重程度，并参照评级标准进行评级，获得外观质量安全性评级结果以及外观质量使用性评级结果；
(2)实时无线监测，监测装置实时获取所述钢吊车梁的监测参数，并根据各监测参数进行评级，所述监测参数包括参数⑤、⑥：
⑤应变值：在单个钢吊车梁上安装3个用于应变监测的监测装置的传感器，对所述钢吊车梁进行应变监测，所述用于应变监测的监测装置的传感器实时读取应变值分别为ε1、ε2、ε3，取所述应变值ε1、ε2、ε3中的最大值记为ε，进行应变安全性评级，获得应变安全性评级结果；
⑥挠度值：在单个钢吊车梁上安装3个用于挠度监测的的监测装置的传感器，对所述钢吊车梁进行挠度监测，所述用于挠度监测的的监测装置的传感器实时读取挠度值分别为ν1、ν2、ν3，取所述挠度值ν1、ν2、ν3中的最大值记为ν，进行挠度使用性评级，获得挠度使用性评级结果；
(3)智慧诊断：
根据所述疲劳裂缝安全性评级结果、轨道偏心距安全性评级结果、外观质量安全性评级结果以及应变安全性评级结果，参照所述评级标准对所述钢吊车梁安全性进行评级获得安全性评级结果，
根据所述外观质量使用性评级结果以及挠度使用性评级结果，参照所述评级标准对所述钢吊车梁使用性进行评级获得使用性评级结果；
根据所述安全性进行评级结果和所述使用性进行评级结果，参照所述评级标准对所述钢吊车梁进行可靠性评级获得可靠性评级结果。
2.根据权利要求1所述基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法，其特征在于，所述评级标准为《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144。
3.根据权利要求1所述基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法，其特征在于，所述钢吊车梁上疲劳裂缝的数量为单个钢吊车梁上分布的疲劳裂缝的数量，所述疲劳裂缝的安全性评级标准为：若有0条，则为a级，若有1条，则为c级，若有不少于2条，则为d级。
4.根据权利要求1所述基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法，其特征在于，所述轨道偏心距△的安全性评级标准为：若△≤0.5t，则为a级，若0.5t＜△≤t，则为c级，若t＜△，则为d级，其中，所述t为腹板厚度。
5.根据权利要求1所述基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法，其特征在于，所述应变值的安全性评级标准为:若2.06*105*ε≤钢材抗拉强度设计值f(单位MPa)，则为a级，若f＜2.06*105*ε≤f/0.95，则为b级，若f/0.95＜2.06*105*ε≤f/0.88，则为c级，若f/0.88＜2.06*105*ε，则为d级。
6.根据权利要求1所述基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法，其特征在于，所述挠度值的使用性评级标准为：若ν≤1/1000*L(单位mm)，则为a级，若1/1000*L＜ν≤1.5/1000*L(单位mm)，则为b级，若1.5/1000*L＜ν，则为c级，其中L为所述钢吊车梁的跨度，L的计量单位为毫米(mm)。
7.根据权利要求1所述基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法，其特征在于，根据实时获取的监测参数，实时更新所述钢吊车梁的可靠性评级结果。
8.根据权利要求1所述基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法，其特征在于，所述用于应变监测的监测装置的传感器和所述用于挠度监测的监测装置的传感器均安装在钢吊车梁下翼缘底部。
9.根据权利要求1所述基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法，其特征在于，所述用于应变监测的监测装置的传感器包括：振弦传感器，所述用于挠度监测的监测装置的传感器包括：电感式位移传感器。
10.根据权利要求1所述基于实时监测的钢吊车梁智慧诊断方法，其特征在于，所述监测装置包括传感器、无线网关、数据处理装置。
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