起重机常见故障 [可视化技术在起重机结构故障管理中的应用]

　　摘要 起重机结构故障管理的传统方法滞后、危险并难以发现部分隐藏的损伤导致结构故障不断出现，造成重大经济损失并给生产安全造成了严重的威胁，并且传统的方法对技术人员的技术水平及经验要求过高也导致起重机结构故障管理难以推广。因此，对新技术的需求在所难免。本文通过对可视化技术作用原理及其在结构故障管理中的优势等方面，论述了可视化技术在起重机结构故障管理中应用。
　　关键词 可视化技术；结构故障；结构故障管理；传统技术
　　中图分类号TH21 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）35-0094-02
　　随着我国经济的持续快速增长，进出口贸易的持续增加，装卸搬运的业务量也在不断的增加，作为装卸作业的主干机械的起重机的工作负荷也日益加重。作为起重机骨架的金属结构，其状态好坏在起重机作业过程中起着举足轻重的作用，然而，许多不同程度的损伤隐藏在金属结构中难以及时发现，致使结构故障不断出现、造成，怎样科学合理的进行起重机结构故障管理以成为刻不容缓的问题。
　　1 起重机结构故障管理的对可视化技术的需求
　　传统的起重机结构管理方法倚重于技术人员的经验、技术，主要是靠技术人员不断的巡视、检查或定期检测，然后凭借长期在一线工作的经验和精湛的技术对起重机金属结构的状态进行判断。一旦发现裂纹，采取的方法多是缩小巡检周期，并根据经验对裂纹等缺陷进行维修[1]。
　　首先，这种基本上滞后性的工作琐碎、复杂，不能有效的缩短故障检测时间、第一时间发现故障并维修，而为了保障安全性、准确性需要技术人员耗费大量的时间在巡查、检查上，无形中使管理成本大大增加；
　　其次，因为起重机复杂的工作环境，很多构件部位也难以检查到位并可能在技术人员携带检测仪器攀爬时产生一定的危险性；
　　最后，大多情况下，对实测数据进行分析时也要求技术人员对起重机结构了解深厚并利用精湛的力学基础进行分析演算，无形中给结构管理工作的推广设置了一道高高的门槛，不利于管理工作的推广。
　　因此，对能够降低结构管理工作实践门槛，使工作能够易于开展并得以更好推广的直观、快捷的技术手段的需求已成为必然。
　　而可视化技术可以将实际检测的数据转化成直观、易懂的图形图像形式，显示出合适的巡查时间、推算出机器的安全寿命及可能出现损坏的部位等，该技术是以损伤容限设计和断裂力学为基础的系统，不需要繁复的演算，大大降低了对技术人员的要求。
　　2 可视化技术的理论方法
　　可视化技术凭借图像处理和电脑图形学等技术，用动画技术、几何图形、色彩、对比度、纹理等手段，将大量琐碎、抽象的数据用图形、图像的形式，形象、直观的显示出来，并相互进行转换处理，将理论、模拟与实际检测结合在一起，是计算机模拟技术的一种延伸。具体作业方法如下：
　　通过电脑将原始数据中的有用数据抽取、转换并映射点、线、面及三维体等几何元素，并将这些几何元素绘制成图形图像显现出来并对反馈信息进行一定的分析的方法，将大量数据（测量或对数据计算、分析的过程中都有可能产生大量数据）后面隐藏的信息转化为可通过视觉效应表达的直观形式，使技术人员能够比较容易的分析起重机的结构状态，提前发现问题、及时处理问题，防患于未然。
　　另外，电脑智能处理数据的速度远远超过人为操作的速度，这样可以使每时每秒输入的数据得到高速、有效的利用。并且技术人员还可以通过改变参数，来实现对相同系列机型、不同载荷工况的分析。
　　3 可视化技术在起重机结构故障管理中的应用
　　在起重机结构故障管理过程中，可视化技术主要是通过以下几方面来体现其价值：
　　1）将与稳定性和结构疲劳的相关的参数、变量及其它结构参数、载荷特性，以图形图像的形式直观的表达出来，使结构故障管理人员更容易解释某一特定点所对应的数据和参数，更易于加深对起重机运行状况的了解，进而有效的避免对起重机结构的不必要的伤害；
　　2）可视化技术将损伤容限设计理论、断裂力学理论应用在结构故障管理中，通过系统对原始数据的分析，产生出以图形图像形式表示的，可以根据机械状态、空间的不同而变换的现象，克服了传统的起重机结构管理方法倚重于技术人员的经验、技术的弊端，排除了主观因素，具有一定的客观性。并且还能大大提高实测数据的利用率，为以后的研究、新系统的开发奠定基础，并极大地降低了结构管理工作的技术门槛；
　　3）该技术包含的分析、评估系统可以建立模型、加载人机交换，通过系统软件把结构受力变形、应力云图等直观的表现出来，结构管理者通过参数输入界面将参数进行更改、分析，就可以得出在不同程度的负荷下起重机结构受力的情况，进一步了解不同的尺寸、厚度的钢板对机器的影响。并且将实际检测的应力数据与系统的分析结果进行对比，合理的改模、分析不足，改进系统；
　　4）利用断裂力学和损伤容限设计等理论对起重机构件的裂纹萌生时间进行评估计算，并将起重机构件裂纹的扩展进程用图片模拟展现，故障管理人员可以以此为根据结合企业实际情况制定出裂纹巡检计划。
　　另外，起重机结构故障管理者还可以在系统内输入起重机主要构成材料型号、结构尺寸、服役时间、服役环境及工作强度等参数，对起重机当前状态下的可能寿命、有无损伤等进行推测，使结构故障管理者和使用者更加清楚起重机的使用状态，对起重机的使用和维护方法进行改进，更好的延长起重机的使用寿命，减少“病假”、提高起重机的“出勤率”。
　　4 结论
　　综上所述，可视化管理技术可以将现场实际检测的数据通过损伤容限设计理论和疲劳断裂力学对起重机结构裂纹的产生和扩展进行模拟，帮助故障管理人员制定出合理的巡检计划。而现场实际检测得出的应力数据又可与系统分析的结果对比，将系统模块分析的不足进行修改，使系统分析能进一步的精确。通过这样的操作模式可以使起重机结构故障管理人员更加深入的了解起重机，更有利于起重机的日常维护和保养，有利于各种故障的预防和排除。同时，也可有利于起重机结构故障管理工作的推广和研究。
　　参考文献
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