桥式起重机智能化技术的应用

（1）精确定位与防摇摆技术

起重机防电气摇摆自动定位控制技术，综合悬挂物摇摆的物理特性和起重载荷摇摆的实测数据，经建模和计算可预测出载荷摇摆的幅值和相位。其利用智能化防摇摆自动定位控制理论和控制方法，通过可编程控制、现场总线通信、变频调速驱动等现代电气控制技术，可实时地控制起重机的运行速度。

精确定位及防摇摆技术的研究内容主要需围绕 3 个方面展开：一是检测装置的选用，二是信号传输方式、检测系统构架、抗干扰能力、分辨率、可扩展性的确定，三是可视化操作技术与 PLC 控制技术的综合应用。具体包括以下 3个方面研究内容：一是开发出新型实用起重机防摇摆控制理论和方法，二是开发出新型实用起重机自动精确定位控制理论和方法，三是开发出适合推广应用的起重机电气防摇摆自动定位控制系统。电气防摇摆自动定位控制系统打破了人们一直以来对起重机载荷摇摆问题的固有认知，使起重机转变成为新型的“起重机器人”成为可能。

（2）故障诊断及安全保护系统

智能故障诊断及安全保护系统主要包括数据采集、控制、处理、储存、导出、远程监视平台等单元。为保障起重机械运行高效安全，可将动态运行状态、快速维护、部件监测等内容列为重点。具体内容包括 3 项：一是规划数据采集范围、控制方案，提出数据处理、储存、导出要求；二是明确远程监视平台功能要求；三是建立智能故障诊断及安全保护系统研发框架等。

（3）自动控制系统

智能自动控制主要体现在起重机械能够适应不同环境，能够精确灵活、安全可靠自动运行。随着现代控制技术、网络技术、模糊控制等技术的不断发展，起重机智能自动控制运行研发基础逐渐成型，并在垃圾起重机、全自动冶金起重机等领域的应用已取得一定的成效。起重机自动控制研究重点在于在线运行空间检测、负载特性、物料扫描。研发人员可根据现场生产工艺布局和

施工路线，通过与吊钩定位、智能故障诊断系统、安全保护系统以及专用吊具的结合，提出智能控制系统实现自动运行的功能方案。

（4）在线监测及安全评估技术

此项技术的关键是起重机安全光纤光栅传感数字化监测系统的基本理论和应用技术。基于光纤光栅起重机安全监测系统，形成的起重机专用光纤光栅传感器及光纤光栅高速解调器等新装置，如图所示。对于研发人员而讲，可根据大型桥式起重机结构特点、在线监测要求，确立起重机专用光纤光栅传感器设计方法和封装与埋设工艺。

此外，研发人员结合大型桥式起重机结构的特点，应用基于光纤光栅传感技术还可构建应变监测和结构健康监测评价系统。基于光纤传感的在线应用如图所示。根据桥式起重机运行时动态应变数据信息量大、系统频响快的特点，采用先进的 C/S 结构和 3D 建模技术，可模拟桥式起重机动态作业过程，形成友好的人机交互环境。

（5）材料损伤寿命评价技术

该技术是指采用声发射检测技术，研究起重机金属结构材料与焊接结构材料的过载形变损伤及疲劳损伤的信号特征，并依据测试数据研究预测桥式起重机械材料的损伤状态或剩余寿命。采用声发射检测技术检测起重机钢结构如图所示。

该技术从断裂力学入手，引入声发射能量理论，并结合实验室或现场监测数据预测缺陷尺寸、增长状态及结构失效概率，建立参数拟合模型、概率预测模型及神经网络分析等模型。然后根据上述模型进行缺陷扩张情况预测，并结合临界缺陷尺寸及损伤容限探讨，预测金属结构剩余寿命。