[发明专利]基于刚度的塔身钢结构完好状态监测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于刚度的塔身钢结构完好状态监测方法，具体是建立了塔机塔身钢结构完好状态刚度空间模型，并以此模型为判断标准监测塔机塔身钢结构是否处于完好状态。

背景技术

塔式起重机（简称塔机）作为一种能够实现垂直和水平运输物料的机械，特别是因其起升高度高、起升重量大、工作幅度大等特点，在建筑业得到了广泛的应用。但是，由于塔机结构较庞大，加之工作环境恶劣，工作负荷量大，极容易出现联接螺栓松动，焊缝结构被削弱，地基出现不均匀沉降等破坏塔机钢结构完好的不良因素，而这些因素往往不容易被人发现，当塔机带着这些安全隐患工作时会造成意想不到的严重后果，轻者财产损失，重者家破人亡，这些都给国家造成了巨大的损失。

由于塔机结构复杂，维护费用很高，实际使用过程中定期对塔机进行安全检查需要大量的人力物力，而一般的人员也不具备塔机安全检查的相关技术知识，这就给塔机安检带来了不便，而对塔身钢结构完好状态的检查又是十分必要的。

塔机完好状态：即符合国家标准并验收合格的塔机。

发明内容

基于以上不足及实际需要，本发明提供了一种基于塔身刚度的塔机塔身钢结构完好状态实时监测方法及实施该方法的装置，使得监测更方便和实时。

为实现上述目的本发明提供了一种基于刚度的塔身钢结构完好状态监测方法，包括以下步骤：

第一步：建立了塔身钢结构完好状态刚度空间模型：

在塔机额载时，塔身顶端端点沿塔机起重臂—平衡臂方向上最大位移值                                                ，塔机在空载时，塔身顶端端点沿塔机起重臂—平衡臂方向上最大位移值，得，塔机塔身顶端端点在沿起重臂-平衡臂方向上最大位移值范围（，）， =， =；其中，E为塔身的弹性模量；I为塔身的惯性矩；M₀为额定载荷下塔身受到的弯矩，M₁为空载状态下塔身受到的弯矩，为独立状态塔身高度或附着状态下最高附着点以上塔身高度；根据国家标准要求塔身轴心线的侧向垂直度允差为4/‰，即塔身顶端端点在坐标轴y’上的最大位移范围为：（-4/‰，4/‰）；

塔机完好状态下塔机塔身刚度模型为：在坐标系x' y' z'中，一个长L= -，宽L’= 8/‰*K的矩形，K为安全刚度调整系数；

第二步：在空载或工作状态时，根据塔身顶端坐标是否处于塔机完好状态刚度模型范围之内，判断塔机塔身钢结构是否处于完好状态。

塔身顶端坐标通过安装在回转塔身主肢上的刚度检测传感器测得。

本发明还提供了一种应用于上述方法的基于刚度的塔身钢结构完好状态监测装置，该装置包括塔身刚度检测传感器4、显示记录报警装置7，刚度检测传感器4固定连接在塔机的回转塔身主肢2上，刚度检测传感器4通过电缆线8与显示记录报警装置7连接。

刚度检测传感器4上有V形口6并通过V形口6卡在回转塔身主肢2上，刚度检测传感器4并通过抱箍1和长螺栓3与回转塔身主肢2固定联接。

塔机工作时，刚度检测传感器4由于与塔机回转主肢2固联，所以当塔身发生倾斜时，刚度检测传感器4即可得到塔身顶端位移信息，该信息通过电缆线8传递到显示记录报警装置7，显示记录报警装置7将刚度检测传感器4所测得并传递过来的信号进行处理，然后计算出该塔身顶端当前的坐标，并与塔身钢结构完好状态刚度模型比较，如果塔身顶端坐标处于塔身钢结构完好状态刚度模型范围之内，则可判断塔机刚度处于完好状态；如果塔身顶端坐标处于塔身钢结构完好状态刚度模型范围之外，显示记录报警装置7报警，可判断塔机刚度处于不完好状态。

本发明结构简单、操作简便，对塔机安全检查知识要求不高，又能实时进行监测。

附图说明

图1是塔机正常状态的力学模型简图；

图2是正常状态下塔身的形变简图；

图3是建立的塔机坐标系示意图；

图4是塔身钢结构完好状态刚度模型；

图5是塔身刚度检测装置的安装方式。

其中，1、抱箍，2、回转塔身主肢，3、长螺杆，4、刚度检测传感器，5、螺母，6、V形口，7、显示记录报警装置，8、电缆线。

具体实施方式

塔身刚度定义为塔身结构在一定载荷作用下的位移量的倒数。该方法以塔身顶端位移为刚度测量量建立塔机塔身钢结构完好状态刚度空间模型，并以此模型来监测塔身钢结构是否处于完好状态。