专利名称：一种基于起重机钢丝绳载荷测量的在线检测使用强度和疲劳预报的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种基于起重机钢丝绳载荷测量的在线检测装置及方法，特别涉及一种通过钢丝绳运行全过程连续载荷测量，对钢丝绳使用强度进行在线检测并预报疲劳的装置及方法。
背景技术：
钢丝绳是起重机械中常用的柔性传力构件，是起重机械的重要构成部分，随着钢丝绳长时间使用经常出现疲劳损伤或破断等现象，近年来由此引发的特、重大起重机械事故时有发生，据统计，80%以上的钢丝绳断裂事故是因疲劳引起的。钢丝绳作为起重设备中的“高度危险构件”，始终是安全监管的“盲点”，由于缺少有效的检测和控制手段，一直是影响起重机使用企业安全生产的“重大危险源”。目前钢丝绳的检测方法主要有1、人工观察企业目前普遍采用的检测方法，多采用人工定期观察方法检查钢丝绳使用状况，所采用的基本手段包括卡尺测量绳径，手摸或肉眼寻找缺陷等，由于受人员素质、检测手段等因素制约，只能有限观测钢丝绳明显的表面损伤，而对钢丝绳内部的断丝、 磨损、锈蚀，尤其是疲劳等重大隐患，则根本无法检测，检查结果的可靠性差，往往不能及时发现潜在的安全隐患。2、定期换绳据使用年限或载荷量更换钢丝绳也是钢丝绳使用企业普遍采用的安全管理措施，由于使用者并不确切掌握钢丝绳的实际运行状况，如载荷、循环次数等具体数据，无法预测钢丝绳疲劳寿命，更换周期的确定缺乏科学依据，不仅不能消除钢丝绳安全隐患，而且造成巨大浪费。3、电学、光学和声学检测技术由于检测信号受干扰、或检测结果难以记录、或设备费用太高、或检测性能太差等因素，始终未能走出实验室。4、强磁或漏磁钢丝绳探伤仪一般定期检测，灵敏度低，不能检测钢丝绳的内部损伤；不能对钢丝绳的最大隐患一疲劳进行检测；仅仅完成了对钢丝绳缺陷的记录，确定断丝和其它缺陷的定性定量的工作还是要由人工来完成，最终效果存在一定程度的不确定性。5、弱磁检测技术该方法是基于钢丝绳构件材料铁磁特性，运用磁或电磁原理技术的一种检测方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有钢丝绳疲劳损伤检测方法的不足，提供一种基于钢丝绳运行全过程连续载荷测量的钢丝绳使用强度在线检测及疲劳预报的装置及方法，通过连续测量和记录起重机载荷状况，监测钢丝绳的使用强度，累计载荷强度等效循环次数，确定疲劳预测参数，实现钢丝绳疲劳自动预报。本发明目的通过下述技术解决方案实现一种基于起重机钢丝绳载荷测量的在线检测使用强度和疲劳预报的装置，包括至少一个用于测量起重量的载荷传感器，至少一个位移传感器，至少一个计数器，和一套载荷测量记录装置。测量记录装置包括控制器、传感器信号接口单元、数据通讯单元、显示和操作单元、数据存储单元，载荷传感器、位移传感器安装在起重机上，载荷传感器、位移传感器通过传感器信号接口单元与测量记录装置连接， 计数器与位移传感器连接。本发明采用所述的装置对起重机钢丝绳在线检测使用强度和疲劳预报的方法，具体步骤是①载荷传感器检测起重机一次升降的载荷量，载荷量通过载荷传感器信号接口单元、数据通讯单元，储存在数据存储单元，数据存储单元记录一次升降的载荷数据和运行时间；②根据起重机的运行情况，测量记录装置在线记录起重机每次升降的载荷数据和运行时间，在显示和操作单元显示起重机载荷曲线，载荷曲线纵坐标是载荷量，横坐标是若干次循环过程的运行时间；③将起重机载荷曲线按固定时间间隔划分时间段，采用分时段方式处理记录数据；④控制器根据一个固定时间段内钢丝绳承受载荷和若干次循环过程的运行时间设定强度系数P，一个固定时间段S的强度系数P (S)的计算公式是
权利要求
1.一种基于起重机钢丝绳载荷测量的在线检测使用强度和疲劳预报的装置，包括至少一个载荷传感器(1)，至少一个位移传感器G)，至少一个计数器(5)，至少一套测量记录装置O)，其特征是测量记录装置( 包括控制器(21)、传感器信号接口单元(22)、数据通讯单元(23)、显示和操作单元(M)、数据存储单元(25)，载荷传感器(1)、位移传感器(2)安装在起重机上，载荷传感器(1)、位移传感器(4)通过传感器信号接口单元0 与测量记录装置( 连接，计数器( 与位移传感器(6)连接。
2.根据权利要求1所述的装置对起重机钢丝绳在线检测使用强度和疲劳预报的方法， 其特征步骤是①载荷传感器(1)检测起重机一次升降的载荷量，载荷量通过载荷传感器信号接口单元(22)、数据通讯单元(23)，储存在数据存储单元(25)，数据存储单元0 记录一次升降的载荷数据和运行时间；②根据起重机的运行情况，测量记录装置( 在线记录起重机每次升降的载荷数据和运行时间，在显示和操作单元04)显示起重机载荷曲线，载荷曲线纵坐标是载荷量，横坐标是若干次循环过程的运行时间；③将起重机载荷曲线按固定时间间隔划分时间段，采用分时段方式处理记录数据；④控制器根据一个固定时间段内钢丝绳承受载荷和若干次循环过程的运行时间设定强度系数P，一个固定时间段s的强度系数P (s)的计算公式是Yml^ciT 1ρ (s) = -~ (i=l~m)ΣΓ^·式中P (S)为s时段的强度系数，Ln 起重机额定载荷，Ci 第i次升降周期所经历时间，Li 第i次升降周期实际载荷量，m表示在s时段起重机经历了 m次升降周期，i表示s时段内第i次升降周期；⑤根据步骤④的计算结果，控制器获取钢丝绳使用强度曲线，以P(s)-t曲线表示；⑥在控制器中计算累计载荷强度等效循环次数Na，计算公式是
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是钢丝绳载荷强度等效循环疲劳预期值N是一经验参数，N的数值采用在线方式获取，起重机更换新钢丝绳时，按照权利要求2中的步骤 ① ⑥计算，当出现钢丝绳断丝时获取数值N。
全文摘要
本发明涉及一种基于起重机钢丝绳载荷测量的在线检测装置及方法，包括至少一个载荷传感器1，一个位移传感器4，一个计数器5，一套测量记录装置2，载荷传感器1检测起重机的载荷量，载荷量通过载荷传感器信号接口单元22、数据通讯单元23，储存在数据存储单元25，根据起重机的运行情况，测量记录装置2在线记录起重机每次升降的载荷数据和运行时间，在显示和操作单元24显示起重机载荷曲线，控制器21根据一个固定时间段内钢丝绳承受载荷和若干次循环过程的运行时间设定强度系数ρ，计算累计载荷强度等效循环次数Na，Na等于钢丝绳载荷强度等效循环疲劳预期值时，钢丝绳疲劳预报。本发明可实时测量和连续记录起重机载荷数据，易于分析起重机钢丝绳运行特性，定量表示钢丝绳疲劳状况和寿命预期，达到钢丝绳疲劳预报的目的。
文档编号G01N3/32GK102445396SQ201110302280
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者吴婷, 吴雪莲, 喻青, 王中正, 王彩云, 王维佳, 魏炜 申请人:中钢集团武汉安全环保研究院有限公司, 武汉循环经济研究院