冶金起重机主梁应力、温度检测系统的制作方法

本发明属于起重运输机械领域，特征涉及冶金起重机主梁应力、温度检测系统。

背景技术：

冶金起重机是吊运液态金属的设备，结构件可靠性要求很高，冶金起重机结构件的失效表现为强度失效、刚度失效、稳定性失效。因此对主梁强度(应力)与温度进行在线检测十分必要。目前，国内外对冶金起重机主梁应力和温度主要采用电阻应变片进行检测，其不足在于：(1)因为检测点数少，不能及时掌握主梁的强度变化，同时受检测点数量的限制还会影响检测精度，导致检测结果不准。(2)电阻应变片的粘接工艺决定其使用时间较短不利于在线长期检测。

近年发展起来的光纤光栅传感技术是一种先进传感技术，它有效克服当前电学类传感系统在长期稳定性、耐久性和分布范围方面存在的不足，可满足冶金起重机主梁应力和温度检测的高精度、远距离、分布式和长期、实时、在线的技术要求，具有传统技术无可比拟的优势。

针对大型冶金起重机主梁应力与温度检测，结合大型冶金起重机低速重载、变速冲击、间歇工作和三维移动等特点，提供一种获取应力、温度信息，并对检测信号进行综合处理的系统是目前亟待解决的技术问题。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种冶金起重机主梁应力、温度检测系统，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得清晰，或者部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一种示例性实施例，提供一种冶金起重机主梁应力、温度检测系统，其特征在于，包括：

光源；

多个光纤光栅传感器，设置于冶金起重机主梁上的多个检测点，用于检测所述多个检测点的应力和温度；

计算装置，用于将检测到的所述多个检测点的应力和温度分别与一应力阈值和一温度阈值进行比较，并根据比较结果发送一报警信号；

报警装置，用于接收到所述报警信号发出报警。

在本公开的一种示例性实施例中，所述多个光纤光栅传感器包括：

光纤；

多个光纤光栅，通过所述光纤连接，用于将所述光源向所述光纤发出的一入射信号经所述光纤光栅反射得到一反射信号。

在本公开的一种示例性实施例中，所述多个光纤光栅包括:

第一光纤光栅,设置于所述冶金起重机的主梁上盖板，用于检测所述主梁上盖板上的第一检测点的应力和温度；

第二光纤光栅，设置于所述冶金起重机的主梁下盖板，用于检测所述主梁下盖板上的第二检测点的应力和温度；

第三光纤光栅，设置于所述冶金起重机的主梁覆盖板，用于检测所述主梁覆盖板上的第三检测点的应力和温度。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一检测点包括起重机跨中T型钢中点，所述第二检测点包括起重机跨中主覆板与下盖板焊接处和下盖板与端梁过渡处，所述第三检测点包括起重机跨中T型钢下部和主覆板与端梁过渡处中点。

在本公开的一种示例性实施例中，于检测到的所述检测点的应力大于所述应力阈值或所述检测点的温度大于所述温度阈值时，所述计算装置发送所述报警信号。

在本公开的一种示例性实施例中，于所述检测的所述检测点的温度等于所述温度阈值以及所述检测点的应力等于所述应力阈值时，所述计算装置发送所述报警信号。

在本公开的一种示例性实施例中，所述的冶金起重机主梁应力、温度检测系统，还包括：

信号调理箱，设置于所述多个光纤光栅传感器和所述计算装置之间，用于接收所述多个光纤光栅传感器输出的信号，并将所述信号进行调整处理后输入所述计算装置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述调整处理包括：滤波、放大和/或光电信号转换。

在本公开的一种示例性实施例中，所述的冶金起重机主梁应力、温度检测系统，还包括：

存储器，用于存储所述多个检测点的应力和温度。

在本公开的一种示例性实施例中，所述报警装置通过声音或光进行报警。

根据本公开的一些实施方式，通过采取单一的光纤传感器，实现应力、温度的检测，设置主梁上的特定位置，确定监测预警门限，可进行双参数的同步故障分析和综合判断。

根据本公开的一些实施方式，冶金起重机主梁应力温度光纤在线检测系统也可以应用在各种起重机结构件应力和温度检测上。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出根据本公开一示例实施方式的冶金起重机主梁应力、温度检测系统的总体框图。

图2示出根据本公开一示例实施方式的冶金起重机主梁应力、温度检测系统的检测点布置图。

图3示出根据本公开一示例实施方式的冶金起重机主梁应力、温度检测系统的计算装置进行分析与诊断的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。

需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能会夸大层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间唯一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。

本公开提供一种冶金起重机主梁应力、温度检测系统，其特征在于，包括：光源；多个光纤光栅传感器，设置于冶金起重机主梁上的多个检测点，用于检测所述多个检测点的应力和温度；计算装置，用于将检测到的所述多个检测点的应力和温度分别与一应力阈值和一温度阈值进行比较，并根据比较结果发送一报警信号；报警装置，用于接收到所述报警信号发出报警。通过采取单一的光纤传感器，实现应力、温度的检测，设置主梁上的特定位置，确定监测预警门限，可进行双参数的同步故障分析和综合判断。此外，本公开的冶金起重机主梁应力、温度检测系统也可以应用在各种起重机结构件应力和温度检测上。

下面结合附图对本公开的冶金起重机主梁应力、温度检测系统进行具体说明，其中，图1示出根据本公开一示例实施方式的冶金起重机主梁应力、温度检测系统的总体框图；图2示出根据本公开一示例实施方式的冶金起重机主梁应力、温度检测系统的检测点布置图；图3示出根据本公开一示例实施方式的冶金起重机主梁应力、温度检测系统的计算装置进行分析与诊断的流程图。

首先结合图1-2就冶金起重机主梁应力、温度检测系统进行详细说明。

图1示出根据本公开一示例实施方式的冶金起重机主梁应力、温度检测系统的总体框图；图2示出根据本公开一示例实施方式的冶金起重机主梁应力、温度检测系统的检测点布置图。

如图1所示，冶金起重机主梁应力、温度检测系统包括：光源；多个光纤光栅传感器，设置于冶金起重机主梁上的多个检测点，用于检测所述多个检测点的应力和温度；计算装置，用于将检测到的所述多个检测点的应力和温度分别与一应力阈值和一温度阈值进行比较，并根据比较结果发送一报警信号；报警装置，用于接收到所述报警信号发出报警。

具体来说，本公开利用光纤光栅传感器进行应力、温度检测的原理在于，采用光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)形式的光纤光栅传感器，光纤布拉格光栅传感器FBG的输出信号的波长会随着应力和温度的变化而变化。当应变变大或温度上升时，光纤布拉格光栅传感器FBG的波峰峰值波长会变大，根据此变化可以得到相应的应力和温度的变化。

在本公开的一种示例性实施例中，所述多个光纤光栅传感器包括：光纤；多个光纤光栅，通过所述光纤连接，用于将所述光源向所述光纤发出的一入射信号经所述光纤光栅反射得到一反射信号。

如图2的检测点布置图所示，在本公开的一种示例性实施例中，所述多个光纤光栅包括:

第一光纤光栅,设置于所述冶金起重机的主梁上盖板①处，用于检测所述主梁上盖板上的第一检测点的应力和温度；

第二光纤光栅，设置于所述冶金起重机的主梁下盖板③、⑤处，用于检测所述主梁下盖板上的第二检测点的应力和温度，也就是说第二光纤光栅有多个；

第三光纤光栅，设置于所述冶金起重机的主梁覆盖板②、④处，用于检测所述主梁覆盖板上的第三检测点的应力和温度，也就是说第三光纤光栅有多个。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一检测点包括起重机跨中T型钢中点，所述第二检测点包括起重机跨中主覆板与下盖板焊接处和下盖板与端梁过渡处，所述第三检测点包括起重机跨中T型钢下部和主覆板与端梁过渡处中点。

上述的检测点布置可以整体反映冶金起重机主梁的应力和温度，同时也是主梁疲劳破坏几率最大的地方，通过以上5点的监测即可实现对主梁应力和温度的实时监控，防止主梁的失效。但本公开不限于此，可以在任何需要或值得关注的地方设置检测点。

下面结合图3对计算装置进行分析与诊断的流程进行具体说明，图3示出根据本公开一示例实施方式的冶金起重机主梁应力、温度检测系统的计算装置进行分析与诊断的流程图。

如图3所示，所述的冶金起重机主梁应力、温度检测系统的计算装置进行分析与诊断的流程为：

首先，输入光纤传感器采集的信号，利用剖分运算，将信号分成奇、偶样本序列，利用偶样本来预测奇样本，利用偏差来更新信号；

然后，进行信号合并、运算，提取特征值，与正常值或标准值进行比较判断，若超限，即报警，若未超限，即返回。

计算装置进行分析与诊断的的核心在于根据应力和温度信号数据曲线的发展趋势进行预测。若数据有多次突变或超标，根据起重机的机型和用途不同，进行判断报警，同时避免误报。

在本公开的一种示例性实施例中，所述冶金起重机主梁应力、温度检测系统还配置有外置存储器，外置存储器与计算装置连接，可在线实时有效地记录故障发生前后的监测信息。可实现对事故追忆，故障发生前后时刻的机组状态数据中包含着丰富的诊断信息，可及时准确地获取故障发生时刻。

但在此需要特别指出的是，外置存储器不是本系统必需的，上述外置存储器的功能同样也可以通过内置于计算装置的内部存储器来实现。

在本公开的一种示例性实施例中，所述的冶金起重机主梁应力、温度检测系统，还包括信号调理箱，设置于所述多个光纤光栅传感器和所述计算装置之间，信号调理箱的作用是进行光纤光栅信号波长的调整处理。将布置在主梁3个待测位置上的光纤光栅传感器通过配线盒与四芯光缆连接，光缆将信号接入四通道光纤光栅波长信号调理箱，调理箱输出信号输入计算装置进行数据处理，并显示输出。

通常的信号调理箱包括光源、耦合器、探测器、滤波器、接收器等部件。

在本公开的一种示例性实施例中，所述调整处理包括：信号隔离、滤波、放大和/或光电信号转换等。

同样在此需要特别指出的是，信号调理箱不是本系统必需的，上述信号调理箱的功能同样也可以由计算装置通过软件处理来实现。

在本公开的一种示例性实施例中，于检测到的所述检测点的应力大于所述应力阈值或所述检测点的温度大于所述温度阈值时，所述计算装置发送所述报警信号。

在本公开的一种示例性实施例中，于所述检测的所述检测点的温度等于所述温度阈值以及所述检测点的应力等于所述应力阈值时，所述计算装置发送所述报警信号。

在本公开的一种示例性实施例中，所述报警装置通过声音或光进行报警。

此需要特别指出的是，本公开的冶金起重机主梁应力、温度检测系统可进行双参数的同步故障分析和综合判断，也就是说在温度监控显示的同时，对应力值进行实时运算，提取特征值，双参数(应力、温度)同步分析。判断准则设定为双参数判断：(1)应力或温度其中一个超标时，报警；(2)应力或温度均未超标，但两者同时达到某一值时，报警。此外，本系统还可以根据报警点和数值提出故障类型。

除了用于冶金起重机主梁应力、温度在线检测外，本系统也可以应用在各种起重机结构件应力和温度检测上。

优选地，本公开的冶金起重机主梁应力、温度检测系统特别适应于要求安全级别很高的大型冶金起重机，但本公开并不局限于此。

通过以上的详细描述，本领域的技术人员易于理解，根据本发明实施例的系统和方法具有以下优点中的一个或几个。

根据本公开的一些实施方式，通过采取单一的光纤传感器，实现应力、温度的检测，设置主梁上的特定位置，确定监测预警门限，可进行双参数的同步故障分析和综合判断。

根据本公开的一些实施方式，冶金起重机主梁应力温度光纤在线检测系统也可以应用在各种起重机结构件应力和温度检测上。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。