[实用新型]一种起重机金属结构焊缝疲劳裂纹监测系统

说明书

本实用新型涉及一种起重机金属结构焊缝疲劳裂纹监测系统，主要包括：监测主机和监测终端，所述监测主机包括：传感器网络、压电阻抗监测装置和Lamb波监测装置。该系统利用粘贴于起重机金属结构焊缝附近的多个PZT传感器形成监控网络，综合利用压电阻抗技术和主动Lamb波技术的有效结合，实现疲劳裂纹损伤从定性到定量的全过程监测，监控过程可以覆盖疲劳裂纹从萌生到断裂的整个过程。

技术领域

本实用新型属于起重机结构健康监测技术领域，具体涉及一种起重机金属结构焊缝疲劳裂纹监测系统。

背景技术

起重机是承担货物吊装和搬运任务的重要机械，广泛应用于码头、厂房、室内外仓库等场所，在国民生产中起着相当重要的作用。起重机是一种间歇式动作机械，具有短暂、重复、周期性循环的工作特点，且工作环境恶劣，其金属结构失效事故的后果十分严重。引起起重机金属结构失效的故障类型主要有裂纹、局部或整体变形、折断、锈蚀、刚度不足等。其中，疲劳裂纹损伤会显著降低金属结构承载面积，进而引起结构承载能力下降，在外加载荷周期性作用下，疲劳裂纹长度不断增长，最终引起金属结构断裂，发生灾难性事故。

焊缝部位容易存在晶粒粗大、气孔、夹渣等先天缺陷，在后期反复加载过程中成为裂纹萌生和扩展的起点。大型起重机尺寸大、结构复杂，部分金属构架难于接触，在定期检验和日常巡查中存在盲区。在疲劳裂纹损伤的发生初期，损伤尺寸小，外观表现不明显，检验人员靠目视方法很难发现。同时，金属结构出现疲劳裂纹后，在达到一定限度之前，是容许其在规定的寿命期或检修期内安全可靠地工作的。针对大型起重机，当发现存在初始裂纹损伤时，若任其继续工作，则安全生产无法保障；若将其全部作报废处理，因大部分出现损伤的起重机尚在设计使用年限内，报废不仅会影响企业的正常生产，而且会造成巨大经济损失。因此，开发出一种针对起重机金属结构焊缝疲劳裂纹监测装置和方法对于保障起重机安全生产具有重大意义。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种起重机金属结构焊缝疲劳裂纹监测系统，该系统利用粘贴于起重机金属结构焊缝附近的多个PZT传感器形成监控网络，综合利用压电阻抗技术和主动Lamb波技术的有效结合，实现疲劳裂纹损伤从定性到定量的全过程监测，监控过程可以覆盖疲劳裂纹从萌生到断裂的整个过程。

为至少解决上述技术问题之一，本实用新型采取的技术方案为：

本实用新型提出了一种起重机金属结构焊缝疲劳裂纹监测系统，其特征在于，包括：监测主机和监测终端，所述监测主机包括：传感器网络、压电阻抗监测装置和Lamb波监测装置，其中，

所述传感器网络设置于所述金属结构的待监测焊缝处；

所述压电阻抗监测装置分别与所述传感器网络和所述监测终端相连，用于检测所述待监测焊缝处是否存在疲劳裂纹；

所述Lamb波监测装置分别与所述传感器网络和所述监测终端相连，当疲劳裂纹的电阻抗谱谐振峰对应频率的偏移量达到报警设定值时，所述监测终端控制所述Lamb波监测装置检测所述疲劳裂纹的位置和大小。

进一步的，所述监测主机还包括：功率放大模块和接收电压放大模块，所述功率放大模块分别与所述传感器网络的发射传感器和所述Lamb波监测装置的信号发射单元的输出端相连，所述信号发射单元的输入端与所述监测终端相连，所述接收电压放大模块分别与所述传感器网络的接收传感器和所述Lamb波监测装置的信号接收单元相连。