[发明专利]起重机械的健康诊断与安全监控方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及起重机械，更具体地说，是涉及一种建筑用起重机械的健康诊断与安全监控方法及其装置。

背景技术

目前我国正处于大规模建设的发展阶段，建筑起重机械事故在建筑行业事故中占有很高的比例。据统计，我国每年仅塔式起重机的事故发生率就在5‰以上，造成的生命、财产损失十分巨大。研究新的建筑起重机械安全检测、评估、健康诊断及监控方法，已成为安全生产的迫切需求。

建筑起重机械发生事故的原因是多方面的，由建筑起重机械本身缺陷与设备老化、基础设计与施工缺陷、维护保养与使用操作不当等等。近年来，随着建筑起重设备“老龄化”程度的加剧，由金属结构疲劳、锈蚀与磨损引发的安全事故呈上升趋势。

国内目前推行的“建筑起重机工作状态监控及记录仪”只能保护与记录起重机的起重量、起重力矩、起重幅度、起重高度等参数，这些功能在保护范围上与起重机原有的安全装置基本重复，局限性大，不能满足如上所述因基础失稳、安装错误、设备老化等大多数原因引发事故所需安全保护及防御的要求。

实践证明建筑起重机械发生危险的原因是多种多样的，甚至有时是多种因素共同作用的结果，但通常情况下，这些原因在导致事故前是有预兆的，只要掌握了其内在的规律很多事故是可以预防的。有鉴于此，寻求一种能够全面评价与监控起重机械安全状况的监测方法成为该领域技术人员的追求目标。本发明通过对起重机械动力特性的研究，提出了通过建立健康档案对起重机械的安全健康状况进行测量、跟踪与监控的装置。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种起重机械的健康诊断与安全监控方法及其装置。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

根据本发明的第一方面，提供了一种起重机械的健康诊断与安全监控方法，该健康诊断与安全监控方法的具体步骤为：

A．健康档案建立步骤，即生产或检测单位在确认起重机械符合使用要求的情况下，根据起重机械的幅度及起重量，建立基于不同工作幅度以及不同起重量为工况条件下的若干个塔身自振频率参考值、若干个塔身变形量参考值、若干个臂架自振频率参考值以及若干个臂架变形量参考值；

B．健康诊断步骤，即在现场的起重机械，根据与建立健康档案时相同的工况条件，检测若干个塔身自振频率检测值、若干个塔身变形量检测值、若干个臂架自振频率检测值以及若干个臂架变形量检测值；

将步骤B中各检测值与步骤A中相对应的参考值相比，若两值之差都在预设的误差范围内，则起重机械属于健康状态，继续使用；

将步骤B中各检测值与步骤A中相对应的参考值相比，若两值之差超出预设的误差范围，则起重机械属于非健康状态，停止使用。

所述起重机械的健康诊断与安全监控方法还包括实时监控步骤，即在现场的起重机械，根据实时工况条件下的幅度以及起升钢丝绳起重量，获得实时塔身自振频率检测值、实时塔身变形量检测值、实时臂架自振频率检测值以及实时臂架变形量检测值；

监测实时工况条件下起重机塔身与臂架的自振频率与变形量，在以步骤A建立的健康档案中找出与该工作条件相邻的二个工作幅度以及二个起重量，并由此在健康档案中查出起重机在二相邻工况下工作的结构振动频率及其变形值，再采用二维线性插值法获得起重机在实时工况条件下工作的塔身自振频率参考修正值、塔身变形量参考修正值、臂架自振频率参考修正值以及臂架变形量参考修正值；

将上述各实时检测值与相对应的参考修正值相比，若两值之差在预设的误差范围内，则起重机械属于健康状态，继续使用；

将上述各实时检测值与相对应的参考修正值相比，若两值之差超出预设的误差范围，则起重机械属于非健康状态，停止使用。

所述臂架自振频率以及臂架变形量的测量通过设于臂架外端的速度传感器或加速度传感器获得。

所述塔身自振频率以及塔身变形量的测量通过设于塔身上端的速度传感器或加速度传感器获得。

根据本发明的第二方面，还提供了一种起重机械的健康诊断与安全监控装置，包括CPU模块，所述CPU模块分别与存储模块、A/D转换模块、键盘以及显示屏实现双向通信，所述A/D转换模块与声光报警输出模块相连，A/D转换模块还与速度传感器或/和加速度传感器相连；

所述速度传感器或加速度传感器设于臂架的外端；

所述速度传感器或加速度传感器还设于塔身的上端。

根据本发明的第三方面，还提供了一种起重机械的健康诊断与安全监控方法，该健康诊断与安全监控方法的具体步骤为：