CN113626951A - 一种评测变力弹簧吊架受力状态的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种评测变力弹簧吊架受力状态的方法，通过对常见规格的吊杆进行数据采集，得到应变‑载荷关系图以及频率‑载荷关系图后，根据关系图快速得到荷载变化量，通过仪器监测快速得到弹簧的实际刚度，并通过实际刚度与理论刚度的对比，快速判断弹簧的状态，相较于传统测量方法，本发明方法成本低、操作便利、设备便携、可实现大规模快速测量，大大提高了工作效率，并且提出了两种快速监测的方法，即应力监测和频率检测二选一即可，经实际反复验证，未出现误判，测试效果良好，因此，本发明方法可以实现大批量的快速测量，且测量精度较高，使用方便，效果好，是变力弹簧吊架受力状态评测方法上的创新，有良好的社会和经济效益。

Description

一种评测变力弹簧吊架受力状态的方法

技术领域

本发明涉及支吊架检测设备技术领域，具体涉及对在役变力弹簧吊架受力状态的评测方法。

背景技术

变力弹簧支吊架适用在运行中产生热位移的各种管道和设备上，用以承受载荷、减缓振动，由于其具有支吊稳定、安装方便、运行可靠等特点，因此被广泛应用锅炉本体和各种管道上。

变力弹簧吊架一般用于位移在0～120mm范围内的地方，位移范围内弹簧载荷变化处于弹性区，满足胡克定律。现场的支吊架一般露天布置，长期运行后由于吊杆材料的老化、弹簧自身松弛、刚度不足等原因导致管道支吊架受力发生变化，应力松弛现象对其工作性能和承载能力有严重影响。同时机组经过长期运行和反复起停，加上原始设计、制造、安装等方面可能存在的问题，管道支吊架状态会发生变化，管道支吊架的状态好坏直接影响管道的实际应力情况。

目前管道支吊架的检查方法主要依靠于检测工人的经验，借助于望远镜及其他工具对支吊架进行目视检查和测试，依据热位移值，运行状态检查时发现部分变力弹簧吊架偏离热态设计状态，停机状态检查时发现部分变力弹簧吊架偏离冷态设计值，以上现象的出现到底是弹簧发生应力松弛自身刚度不足，还是弹簧偏离设计值出现过载或欠载现象，载荷发生重新分配，这就给日常的检查带来了极大的困难。

以往的测量只单独关注如何测得吊杆受力大小或者弹簧刚度，测量方法相对复杂，难度较大，比如专利CN212254553U一种弹簧支吊架内弹簧刚度测量装置测量弹簧刚度弹簧，在弹簧指示面板顶部和弹簧壳体内部加装一个位移液压传感器测量弹簧刚度，首先空间狭小，操作困难，随着载荷的加载，顶部和底部易失衡，受力难以平衡，影响弹簧刚度测量的准确性，其次测量系统和变力弹簧吊架匹配性较差，操作难度较大，费时费力。比如专利CN112033591A一种支吊架载荷辅助测量装置及支吊架载荷测量方法，操作困难，测量复杂。

因此，如何快速测量变力弹簧支吊架载荷以及弹簧刚度是否变化，管系应力是否重新分配显得尤为重要。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之不足，本发明之目的就是提供一种评测变力弹簧吊架受力状态的方法，可有效解决检查中当指针偏离设计值弹簧处于过载或欠载状态时，究竟是弹簧自身松弛刚度不足还是载荷偏移设计值的问题。

本发明解决的技术方案是：

一种评测变力弹簧吊架受力状态的方法，包括以下步骤：

步骤一：确定监测对象

以火电厂四大管道支吊架为基础，以主蒸汽管道和再热热段变力弹簧吊架为监测对象，依据弹簧位移表，首先停机状态下检查弹簧吊架的指针与销钉孔是否吻合，其次检查运行状态下弹簧吊架指针移动值是否与热位置值吻合，最后依据热位移值对冷热态检查结果进行对比，选取冷态下指针与销钉孔偏差大于5mm或热态下实际位移和设计热位移值偏差大于设计位移20％的支吊架为监测对象；

步骤二：得到弹簧理论刚度K_t

查支吊架位移载荷表，得到安装载荷F_a、工作载荷F_w以及竖直向上的热态位移△Z，由胡克定律，得到弹簧理论刚度K_t；

步骤三：得到应变和载荷关系图

选取与待测支吊架同材质、同规格的吊杆作为测试对象，通过万能试验机在设定速率下将载荷从零加载至不同设定载荷下，由此得到应变和载荷的关系，从而建立应变和载荷关系图；

步骤四：得到频率和载荷关系图

选取与待测支吊架同材质、同规格的吊杆作为测试对象，通过万能试验机和索力仪在设定速率下将载荷从零加载至不同设定载荷下保载一定时间，通过橡皮锤间歇性敲击吊杆得到频谱信号，对频谱信号进行频谱分析，即可得到频率和载荷的关系，从而建立频率和载荷的关系图；

步骤五：根据应变监测得到第一弹簧实际刚度K_a1

停机状态下将应变片粘贴固定在监测对象所在的弹簧吊架吊杆上，以应变值零为起始点，随后开始全过程监测，当负荷稳定在某一值时，此时的应变值也稳定在某一值，读取应变值以及支吊架指针位移变化值△Z₁，对照步骤三得到的得到应变和载荷关系图，通过应变值变化可以得到对应的载荷变化值△F，根据胡克定律得到第一弹簧实际刚度K_a1；

步骤六：根据频率监测得到第二弹簧实际刚度K_a2

将索力仪固定在监测对象所在的弹簧吊架吊杆上，通过橡皮锤以一定的力度连续锤击吊杆，由索力仪得到的振动响应图谱可得到基频，对照步骤四得到的频率和载荷的关系图，由基频可得到对应频率下的载荷，分别测量停机状态时的基频f₁和运行状态下基频f₂，对照频率和载荷的关系图即可得到停机状态时的安装载荷F₁和运行状态下的工作载荷F₂，根据弹簧吊架由停机状态下到运行状态时弹簧指针位移变化值△Z₂，由胡克定律得到弹簧实际刚度K_a2；

步骤七：判断弹簧吊架受力状态

选取第一弹簧实际刚度K_a1和第二弹簧实际刚度K_a2二者中的较大值作为最终的弹簧实际刚度K_a，并将该弹簧实际刚度K_a和步骤二得到的弹簧理论刚度K_t代入以下公式得到刚度变化量△K：

△K＝∣(K_a-K_t)/K_t∣

当刚度变化量△K大于5％时，可判断弹簧发生松弛，自身刚度不足；

当刚度变化量△K小于5％时，可判断此处支吊架载荷发生变化，管系应力需要重新进行分配。

一种快速评测变力弹簧吊架受力状态的方法，包括以下步骤：

步骤一：确定监测对象

首先停机状态下检查弹簧吊架的指针与销钉孔是否吻合，其次检查运行状态下弹簧吊架指针移动值是否与热位置值吻合，最后依据热位移值对冷热态检查结果进行对比，选取冷态下指针与销钉孔偏差大于5mm或热态下实际位移和设计热位移值偏差大于设计位移20％的支吊架为监测对象；

步骤二：得到弹簧理论刚度K_t

查支吊架位移载荷表，得到安装载荷F_a、工作载荷F_w以及竖直向上的热态位移△Z，由胡克定律，得到弹簧理论刚度K_t；

步骤三：得到应变和载荷关系图

选取与待测支吊架同材质、同规格的吊杆作为测试对象，通过万能试验机在设定速率下将载荷从零加载至不同设定载荷下，由此得到应变和载荷的关系，从而建立应变和载荷关系图；

步骤四：根据应变监测得到第一弹簧实际刚度K_a1

停机状态下将应变片粘贴固定在监测对象所在的弹簧吊架吊杆上，以应变值零为起始点，随后开始全过程监测，当负荷稳定在某一值时，此时的应变值也稳定在某一值，读取应变值以及支吊架指针位移变化值△Z₁，对照步骤三得到的得到应变和载荷关系图，通过应变值变化可以得到对应的载荷变化值△F，根据胡克定律得到第一弹簧实际刚度K_a1；

步骤五：判断弹簧吊架受力状态

选取第一弹簧实际刚度K_a1作为最终的弹簧实际刚度K_a，并将该弹簧实际刚度K_a和步骤二得到的弹簧理论刚度K_t代入以下公式得到刚度变化量△K：

△K＝∣(K_a-K_t)/K_t∣

当刚度变化量△K大于5％时，可判断弹簧发生松弛，自身刚度不足；

当刚度变化量△K小于5％时，可判断此处支吊架载荷发生变化，管系应力需要重新进行分配。

一种快速评测变力弹簧吊架受力状态的方法，包括以下步骤：

步骤一：确定监测对象

首先停机状态下检查弹簧吊架的指针与销钉孔是否吻合，其次检查运行状态下弹簧吊架指针移动值是否与热位置值吻合，最后依据热位移值对冷热态检查结果进行对比，选取冷态下指针与销钉孔偏差大于5mm或热态下实际位移和设计热位移值偏差大于设计位移20％的支吊架为监测对象；

步骤二：得到弹簧理论刚度K_t

查支吊架位移载荷表，得到安装载荷F_a、工作载荷F_w以及竖直向上的热态位移△Z，由胡克定律，得到弹簧理论刚度K_t；

步骤三：得到频率和载荷关系图

选取与待测支吊架同材质、同规格的吊杆作为测试对象，通过万能试验机和索力仪在设定速率下将载荷从零加载至不同设定载荷下保载一定时间，通过橡皮锤间歇性敲击吊杆得到频谱信号，对频谱信号进行频谱分析，即可得到频率和载荷的关系，从而建立频率和载荷的关系图；

步骤四：根据频率监测得到第二弹簧实际刚度K_a2

将索力仪固定在监测对象所在的弹簧吊架吊杆上，通过橡皮锤以一定的力度连续锤击吊杆，由索力仪得到的振动响应图谱可得到基频，对照步骤四得到的频率和载荷的关系图，由基频可得到对应频率下的载荷，分别测量停机状态时的基频f₁和运行状态下基频f₂，对照频率和载荷的关系图即可得到停机状态时的安装载荷F₁和运行状态下的工作载荷F₂，根据弹簧吊架由停机状态下到运行状态时弹簧指针位移变化值△Z₂，由胡克定律得到弹簧实际刚度K_a2；

步骤五：判断弹簧吊架受力状态

选取第二弹簧实际刚度K_a2作为最终的弹簧实际刚度K_a，并将该弹簧实际刚度K_a和步骤二得到的弹簧理论刚度K_t代入以下公式得到刚度变化量△K：

△K＝∣(K_a-K_t)/K_t∣

当刚度变化量△K大于5％时，可判断弹簧发生松弛，自身刚度不足；

当刚度变化量△K小于5％时，可判断此处支吊架载荷发生变化，管系应力需要重新进行分配。

本发明方法简单，通过对常见规格的吊杆进行数据采集，得到应变-载荷关系图以及频率-载荷关系图后，根据关系图快速得到荷载变化量，通过仪器监测快速得到弹簧的实际刚度，并通过实际刚度与理论刚度的对比，快速判断弹簧的状态，相较于传统测量方法，本发明方法成本低、操作便利、设备便携、可实现大规模快速测量，大大提高了工作效率，并且提出了两种快速监测的方法，即应力监测和频率检测二选一即可，经实际反复验证，未出现误判，测试效果良好，因此，本发明方法可以实现大批量的快速测量，且测量精度较高，使用方便，效果好，是变力弹簧吊架受力状态评测方法上的创新，有良好的社会和经济效益。

附图说明

图1为不同直径吊杆应变和载荷关系图

图2为直径30mm、不同长度吊杆的频率和载荷关系图。

图3为直径36mm、不同长度吊杆的频率和载荷关系图。

图4为直径42mm、不同长度吊杆的频率和载荷关系图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

本发明一种评测变力弹簧吊架受力状态的方法，包括以下步骤：

步骤一：确定监测对象

以火电厂四大管道支吊架为基础，以主蒸汽管道和再热热段变力弹簧吊架为监测对象，依据弹簧位移表，首先停机状态下检查弹簧吊架的指针与销钉孔是否吻合，其次检查运行状态下弹簧吊架指针移动值是否与热位置值吻合，最后依据热位移值对冷热态检查结果进行对比，选取冷态下指针与销钉孔偏差大于5mm或热态下实际位移和设计热位移值偏差大于设计位移20％的支吊架为监测对象；

步骤二：得到弹簧理论刚度K_t

查支吊架位移载荷表，得到安装载荷F_a、工作载荷F_w以及竖直向上的热态位移△Z，由胡克定律，得到弹簧理论刚度K_t；即K_t＝∣(F_w-F_a)/△Z∣；

步骤三：得到应变和载荷关系图

选取与待测支吊架同材质、同规格的吊杆作为测试对象，通过万能试验机在设定速率下将载荷从零加载至不同设定载荷下，由此得到应变和载荷的关系，从而建立应变和载荷关系图；

具体操作时，分别将各个规格吊杆分别通过夹具牢稳地固定在万能试验机上，同时将应变片粘贴固定在各个吊杆中间部位，首先在万能试验机上对载荷清零，其次将配套的东华DHDAS动态信号采集分析系统中的应变值清零，随后在设定速率下将载荷从零加载至不同设定载荷下，由此得到应变和载荷的关系，如下表所示，分别为常见直径30mm、36mm和42mm的应变和载荷关系数据表：

表1应变和载荷关系数据表

在上表的基础上即可建立应变和载荷关系图，如图1不同直径吊杆应变和载荷关系图所示，其中横坐标为应变(应力应变片采集到的微应变)，纵坐标为荷载。

步骤四：得到频率和载荷关系图

选取与待测支吊架同材质、同规格的吊杆作为测试对象，通过万能试验机和索力仪在设定速率下将载荷从零加载至不同设定载荷下保载一定时间，通过橡皮锤间歇性敲击吊杆得到频谱信号，对频谱信号进行频谱分析，即可得到频率和载荷的关系，从而建立频率和载荷的关系图；

具体操作时，分别将各个规格的吊杆通过夹具牢稳地固定在万能试验机上，同时将索力仪牢固地绑缚在吊杆中间部位，在万能试验机上对载荷清零，在设定速率下将载荷从零加载至不同设定载荷下保载一定时间(如30-60s)，随后用一定质量的橡皮锤(如5kg)有规律地间歇性敲击吊杆(如间隔2-5秒钟敲击1次)得到频谱信号，对频谱信号进行频谱分析，由此得到载荷和频率的关系，如下表所示，分别为常见直径30mm、36mm和42mm的频率和载荷关系数据表：

表2频率和载荷关系数据表

在上表的基础上即可建立频率和载荷关系图，如图2-4所示，为不同直径、不同长度吊杆频率和载荷关系图，其中横坐标为频率(基频)，纵坐标为荷载。

步骤五：根据应变监测得到第一弹簧实际刚度K_a1

停机状态下将应变片粘贴固定在监测对象所在的弹簧吊架吊杆上，首先对系统(东华DHDAS动态信号采集分析系统)中的应变值清零，以应变值零为起始点，随后开始全过程监测，当负荷稳定在某一值时，此时的应变值也稳定在某一值，读取应变值以及支吊架指针位移变化值△Z₁，对照步骤三得到的得到应变和载荷关系图，通过应变值变化可以得到对应的载荷变化值△F，根据胡克定律得到第一弹簧实际刚度K_a1，即K_a1＝∣△F/△Z₁∣；

步骤六：根据频率监测得到第二弹簧实际刚度K_a2

将索力仪固定在监测对象所在的弹簧吊架吊杆上，通过橡皮锤以一定的力度连续锤击吊杆，由索力仪得到的振动响应图谱可得到基频，对照步骤四得到的频率和载荷的关系图，由基频可得到对应频率下的载荷，分别测量停机状态时的基频f₁和运行状态下基频f₂，对照频率和载荷的关系图即可得到停机状态时的安装载荷F₁和运行状态下的工作载荷F₂，根据弹簧吊架由停机状态下到运行状态时弹簧指针位移变化值△Z₂，由胡克定律得到弹簧实际刚度K_a2，即K_a2＝∣(F₂-F₁)/△Z₁∣；

步骤七：判断弹簧吊架受力状态

选取第一弹簧实际刚度K_a1和第二弹簧实际刚度K_a2二者中的较大值作为最终的弹簧实际刚度K_a，并将该弹簧实际刚度K_a和步骤二得到的弹簧理论刚度K_t代入以下公式得到刚度变化量△K：

△K＝∣(K_a-K_t)/K_t∣

当刚度变化量△K大于5％时，可判断弹簧发生松弛，自身刚度不足；

当刚度变化量△K小于5％时，可判断此处支吊架载荷发生变化，管系应力需要重新进行分配。

最终判据5％的阈值是根据标准GB17116.1-2018第9.3.2条中的记载：整机性能试验中变力弹簧荷载偏差度不应超过5％的要求以及当使用待用材料时邻近支吊架工作荷载变化超过8％时应进行应力分析并对支吊架荷载重新调整的理论依据而确定的。

本发明一种快速评测变力弹簧吊架受力状态的方法，包括以下步骤：

步骤一：确定监测对象

以火电厂四大管道支吊架为基础，以主蒸汽管道和再热热段变力弹簧吊架为监测对象，依据弹簧位移表，首先停机状态下检查弹簧吊架的指针与销钉孔是否吻合，其次检查运行状态下弹簧吊架指针移动值是否与热位置值吻合，最后依据热位移值对冷热态检查结果进行对比，选取冷态下指针与销钉孔偏差大于5mm或热态下实际位移和设计热位移值偏差大于设计位移20％的支吊架为监测对象；

步骤二：得到弹簧理论刚度K_t

查支吊架位移载荷表，得到安装载荷F_a、工作载荷F_w以及竖直向上的热态位移△Z，由胡克定律，得到弹簧理论刚度K_t；即K_t＝∣(F_w-F_a)/△Z∣；

步骤三：得到应变和载荷关系图

选取与待测支吊架同材质、同规格的吊杆作为测试对象，通过万能试验机在设定速率下将载荷从零加载至不同设定载荷下，由此得到应变和载荷的关系，从而建立应变和载荷关系图；

步骤四：根据应变监测得到第一弹簧实际刚度K_a1

停机状态下将应变片粘贴固定在监测对象所在的弹簧吊架吊杆上，首先对系统(东华DHDAS动态信号采集分析系统)中的应变值清零，以应变值零为起始点，随后开始全过程监测，当负荷稳定在某一值时，此时的应变值也稳定在某一值，读取应变值以及支吊架指针位移变化值△Z₁，对照步骤三得到的得到应变和载荷关系图，通过应变值变化可以得到对应的载荷变化值△F，根据胡克定律得到第一弹簧实际刚度K_a1，即K_a1＝∣△F/△Z₁∣；

步骤五：判断弹簧吊架受力状态

选取第一弹簧实际刚度K_a1作为最终的弹簧实际刚度K_a，并将该弹簧实际刚度K_a和步骤二得到的弹簧理论刚度K_t代入以下公式得到刚度变化量△K：

△K＝∣(K_a-K_t)/K_t∣

当刚度变化量△K大于5％时，可判断弹簧发生松弛，自身刚度不足；

当刚度变化量△K小于5％时，可判断此处支吊架载荷发生变化，管系应力需要重新进行分配。

本发明一种快速评测变力弹簧吊架受力状态的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：确定监测对象

以火电厂四大管道支吊架为基础，以主蒸汽管道和再热热段变力弹簧吊架为监测对象，依据弹簧位移表，首先停机状态下检查弹簧吊架的指针与销钉孔是否吻合，其次检查运行状态下弹簧吊架指针移动值是否与热位置值吻合，最后依据热位移值对冷热态检查结果进行对比，选取冷态下指针与销钉孔偏差大于5mm或热态下实际位移和设计热位移值偏差大于设计位移20％的支吊架为监测对象；

步骤二：得到弹簧理论刚度K_t

查支吊架位移载荷表，得到安装载荷F_a、工作载荷F_w以及竖直向上的热态位移△Z，由胡克定律，得到弹簧理论刚度K_t；即K_t＝∣(F_w-F_a)/△Z∣；

步骤三：得到频率和载荷关系图

选取与待测支吊架同材质、同规格的吊杆作为测试对象，通过万能试验机和索力仪在设定速率下将载荷从零加载至不同设定载荷下保载一定时间，通过橡皮锤间歇性敲击吊杆得到频谱信号，对频谱信号进行频谱分析，即可得到频率和载荷的关系，从而建立频率和载荷的关系图；

步骤四：根据频率监测得到第二弹簧实际刚度K_a2

将索力仪固定在监测对象所在的弹簧吊架吊杆上，通过橡皮锤以一定的力度连续锤击吊杆，由索力仪得到的振动响应图谱可得到基频，对照步骤四得到的频率和载荷的关系图，由基频可得到对应频率下的载荷，分别测量停机状态时的基频f₁和运行状态下基频f₂，对照频率和载荷的关系图即可得到停机状态时的安装载荷F₁和运行状态下的工作载荷F₂，根据弹簧吊架由停机状态下到运行状态时弹簧指针位移变化值△Z₂，由胡克定律得到弹簧实际刚度K_a2，即K_a2＝∣(F₂-F₁)/△Z₁∣；

步骤五：判断弹簧吊架受力状态

选取第二弹簧实际刚度K_a2作为最终的弹簧实际刚度K_a，并将该弹簧实际刚度K_a和步骤二得到的弹簧理论刚度K_t代入以下公式得到刚度变化量△K：

△K＝∣(K_a-K_t)/K_t∣

当刚度变化量△K大于5％时，可判断弹簧发生松弛，自身刚度不足；

当刚度变化量△K小于5％时，可判断此处支吊架载荷发生变化，管系应力需要重新进行分配。

当监测数量大，时间短时，即可采用上述单独监测应力或频率来进行弹簧状态评价。

本发明局方法经实际应用，也取得了良好的技术效果，列举如下：

应用例1：

某300MW机组主蒸汽管道主汽门前水平段24号弹簧吊架，荷载位移表中安装荷载为60560N，工作荷载为53701N，热态位移向上14mm，杆长为2332mm，吊杆直径36mm，由胡克定律知理论刚度为490Nmm。宏观检查此支吊架冷态时指针与销钉孔吻合，索力仪测量停机状态下吊杆一阶激发频率为0.590，对应下的荷载为60560N，运行状态下指针位移为18mm，运行状态下吊杆一阶激发频率为0.556，对应下的载荷为53704N，由胡克定律知实际刚度为381N/mm；应变片测量得到的应变值为31.8个微应变，通过软件计算得出载荷变化值为6800N，由胡克定律知实际刚度为378N/mm，弹簧发生明显松弛，自身刚度不足。应用例2：

某600MW机组主蒸汽管道竖直段P1090弹簧吊架，荷载位移表中安装荷载为47313N，工作荷载为38000N，热态位移向上51mm，杆长为3630mm，吊杆直径30mm，由胡克定律知理论刚度183N/mm。宏观检查此支吊架冷态时指针与销钉孔偏离20mm，索力仪测量停机状态下吊杆一阶激发频率为0.474，对应下的荷载为65770N，运行状态下指针位移为51mm，运行状态下吊杆一阶激发频率为0.440，对应下的载荷为56560N，由胡克定律知实际刚度为181N/mm；应变片测量得到的应变值为62.2个微应变，通过软件计算得出载荷变化值为9230N，由胡克定律知实际刚度为181N/mm，弹簧刚度未发生变化，管系应力重新分配。

对应用例1、2弹簧吊架拆卸送到实验室进行拉伸压缩等强度检测试验，测得实验室下的验证刚度Ka’分别为380N/mm、180N/mm。

具体结果如下表所示：

表3应变与载荷监测结果

表4频率与载荷监测结果

对50组不同规格的弹簧吊架在实验室下进行测量，同时对10组状态异常弹簧吊架进行测量并进行验证，测量效果较好，验证效果良好，具备很好的实际应用价值，具体数据如下表所示：

表5频率与载荷监测结果

表6应变与载荷监测结果

由上表可以看出，通过本方法得到的实测刚度值与验证刚度值误差不大于1.0％，测量准确度非常高，其数据具有很好的参考价值。

同时采用应力监测和采样频率检测得到的实测刚度非常接近，差值不超过1％，并且得到的结论均相同，因此当监测对象的吊杆多，检测周期短时，可采用上述单独监测应力或单独监测频率的快速评测变力弹簧吊架受力状态的方法。

Claims (3)

1.一种评测变力弹簧吊架受力状态的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：确定监测对象

首先停机状态下检查弹簧吊架的指针与销钉孔是否吻合，其次检查运行状态下弹簧吊架指针移动值是否与热位置值吻合，最后依据热位移值对冷热态检查结果进行对比，选取冷态下指针与销钉孔偏差大于5mm或热态下实际位移和设计热位移值偏差大于设计位移20％的支吊架为监测对象；

步骤二：得到弹簧理论刚度K_t

查支吊架位移载荷表，得到安装载荷F_a、工作载荷F_w以及竖直向上的热态位移△Z，由胡克定律，得到弹簧理论刚度K_t；

步骤三：得到应变和载荷关系图

选取与待测支吊架同材质、同规格的吊杆作为测试对象，通过万能试验机在设定速率下将载荷从零加载至不同设定载荷下，由此得到应变和载荷的关系，从而建立应变和载荷关系图；

步骤四：得到频率和载荷关系图

选取与待测支吊架同材质、同规格的吊杆作为测试对象，通过万能试验机和索力仪在设定速率下将载荷从零加载至不同设定载荷下保载一定时间，通过橡皮锤间歇性敲击吊杆得到频谱信号，对频谱信号进行频谱分析，即可得到频率和载荷的关系，从而建立频率和载荷的关系图；

步骤五：根据应变监测得到第一弹簧实际刚度K_a1

停机状态下将应变片粘贴固定在监测对象所在的弹簧吊架吊杆上，以应变值零为起始点，随后开始全过程监测，当负荷稳定在某一值时，此时的应变值也稳定在某一值，读取应变值以及支吊架指针位移变化值△Z ₁，对照步骤三得到的得到应变和载荷关系图，通过应变值变化可以得到对应的载荷变化值△F，根据胡克定律得到第一弹簧实际刚度K_a1；

步骤六：根据频率监测得到第二弹簧实际刚度K_a2

将索力仪固定在监测对象所在的弹簧吊架吊杆上，通过橡皮锤以一定的力度连续锤击吊杆，由索力仪得到的振动响应图谱可得到基频，对照步骤四得到的频率和载荷的关系图，由基频可得到对应频率下的载荷，分别测量停机状态时的基频f₁和运行状态下基频f₂，对照频率和载荷的关系图即可得到停机状态时的安装载荷F₁和运行状态下的工作载荷F₂，根据弹簧吊架由停机状态下到运行状态时弹簧指针位移变化值△Z ₂，由胡克定律得到弹簧实际刚度K_a2；

步骤七：判断弹簧吊架受力状态

选取第一弹簧实际刚度K_a1和第二弹簧实际刚度K_a2二者中的较大值作为最终的弹簧实际刚度K_a，并将该弹簧实际刚度K_a和步骤二得到的弹簧理论刚度K_t代入以下公式得到刚度变化量△K：

△K＝∣(K_a-K_t)/K_t∣

当刚度变化量△K大于5％时，可判断弹簧发生松弛，自身刚度不足；

当刚度变化量△K小于5％时，可判断此处支吊架载荷发生变化，管系应力需要重新进行分配。

2.一种快速评测变力弹簧吊架受力状态的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：确定监测对象

首先停机状态下检查弹簧吊架的指针与销钉孔是否吻合，其次检查运行状态下弹簧吊架指针移动值是否与热位置值吻合，最后依据热位移值对冷热态检查结果进行对比，选取冷态下指针与销钉孔偏差大于5mm或热态下实际位移和设计热位移值偏差大于设计位移20％的支吊架为监测对象；

步骤二：得到弹簧理论刚度K_t

查支吊架位移载荷表，得到安装载荷F_a、工作载荷F_w以及竖直向上的热态位移△Z，由胡克定律，得到弹簧理论刚度K_t；

步骤三：得到应变和载荷关系图

选取与待测支吊架同材质、同规格的吊杆作为测试对象，通过万能试验机在设定速率下将载荷从零加载至不同设定载荷下，由此得到应变和载荷的关系，从而建立应变和载荷关系图；

步骤四：根据应变监测得到第一弹簧实际刚度K_a1

停机状态下将应变片粘贴固定在监测对象所在的弹簧吊架吊杆上，以应变值零为起始点，随后开始全过程监测，当负荷稳定在某一值时，此时的应变值也稳定在某一值，读取应变值以及支吊架指针位移变化值△Z ₁，对照步骤三得到的得到应变和载荷关系图，通过应变值变化可以得到对应的载荷变化值△F，根据胡克定律得到第一弹簧实际刚度K_a1；

步骤五：判断弹簧吊架受力状态

选取第一弹簧实际刚度K_a1作为最终的弹簧实际刚度K_a，并将该弹簧实际刚度K_a和步骤二得到的弹簧理论刚度K_t代入以下公式得到刚度变化量△K：

△K＝∣(K_a-K_t)/K_t∣

当刚度变化量△K大于5％时，可判断弹簧发生松弛，自身刚度不足；

当刚度变化量△K小于5％时，可判断此处支吊架载荷发生变化，管系应力需要重新进行分配。

3.一种快速评测变力弹簧吊架受力状态的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：确定监测对象

首先停机状态下检查弹簧吊架的指针与销钉孔是否吻合，其次检查运行状态下弹簧吊架指针移动值是否与热位置值吻合，最后依据热位移值对冷热态检查结果进行对比，选取冷态下指针与销钉孔偏差大于5mm或热态下实际位移和设计热位移值偏差大于设计位移20％的支吊架为监测对象；

步骤二：得到弹簧理论刚度K_t

查支吊架位移载荷表，得到安装载荷F_a、工作载荷F_w以及竖直向上的热态位移△Z，由胡克定律，得到弹簧理论刚度K_t；

步骤三：得到频率和载荷关系图

选取与待测支吊架同材质、同规格的吊杆作为测试对象，通过万能试验机和索力仪在设定速率下将载荷从零加载至不同设定载荷下保载一定时间，通过橡皮锤间歇性敲击吊杆得到频谱信号，对频谱信号进行频谱分析，即可得到频率和载荷的关系，从而建立频率和载荷的关系图；

步骤四：根据频率监测得到第二弹簧实际刚度K_a2

将索力仪固定在监测对象所在的弹簧吊架吊杆上，通过橡皮锤以一定的力度连续锤击吊杆，由索力仪得到的振动响应图谱可得到基频，对照步骤四得到的频率和载荷的关系图，由基频可得到对应频率下的载荷，分别测量停机状态时的基频f₁和运行状态下基频f₂，对照频率和载荷的关系图即可得到停机状态时的安装载荷F₁和运行状态下的工作载荷F₂，根据弹簧吊架由停机状态下到运行状态时弹簧指针位移变化值△Z ₂，由胡克定律得到弹簧实际刚度K_a2；

步骤五：判断弹簧吊架受力状态

选取第二弹簧实际刚度K_a2作为最终的弹簧实际刚度K_a，并将该弹簧实际刚度K_a和步骤二得到的弹簧理论刚度K_t代入以下公式得到刚度变化量△K：

△K＝∣(K_a-K_t)/K_t∣

当刚度变化量△K大于5％时，可判断弹簧发生松弛，自身刚度不足；

当刚度变化量△K小于5％时，可判断此处支吊架载荷发生变化，管系应力需要重新进行分配。

Images