港口起重機械金屬結(jié)構(gòu)安全技術(shù)與檢測檢驗分析

任祖全

（瀘州市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗所，四川 瀘州 646000）

起重機械屬于國家明文規(guī)定的涉及人身、財產(chǎn)安全的大型特種設(shè)備，強化其安全監(jiān)測以及維修保養(yǎng)，尤其是應(yīng)用年限過長存在疲勞破壞起重機械的安全監(jiān)測以及維修保養(yǎng)至關(guān)重要[1,2]。多數(shù)港口大型起重機械的使用壽命在20年～25年左右，對于港口起重機械服役到期后的處理問題一直困擾著港口管理人員。因此，對于港口起重機械金屬結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測以及故障問題檢測分析維修成為解決以上問題的最佳選擇[1]。

1 港口起重機械金屬結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測要求

對于港口起重機械金屬結(jié)構(gòu)的基本安全監(jiān)測要求是確保其運行的安全性、適用性以及耐久性。港口起重機械在實際工作中應(yīng)確保起重機械金屬結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固，避免疲勞破壞等現(xiàn)象。再者，即為防治腐蝕，保持耐用持久性，避免影響起重機械的整體使用壽命。

①承載能力安全性:為確保承載能力的安全性，對于港口起重機械的安全監(jiān)測包含整體強度監(jiān)測、穩(wěn)定性監(jiān)測以及疲勞強度監(jiān)測。

②正常使用安全性:由于工作級別選型低于實際使用環(huán)境工作級別，造成過度疲勞磨損，從而降低正常使用壽命，致使設(shè)備提前報廢。為確保正常使用安全性，對于港口起重機械的安全監(jiān)測包含靜態(tài)的抗彈性變形剛度以及動態(tài)的抗大幅振動剛度。

③連接安全性:為確保連接安全性，對于港口起重機械的安全監(jiān)測包含金屬結(jié)構(gòu)的焊接牢固性、高強度螺栓的連接穩(wěn)固性。

④各安全工作部件的可靠性:為確保安全部件的可靠性，應(yīng)對港口起重機械行程限位器、高度限制器、起重量限制器、力矩限制器、回轉(zhuǎn)限制器等進行安全檢查，確保港口起重機械正常操作的安全性。

2 港口起重機械金屬結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測技術(shù)

在港口起重機械的金屬結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測中應(yīng)按照外觀檢查、靜態(tài)測量、試驗考核、分析判斷的完整程序進行，安全監(jiān)測中需要融合考慮環(huán)境因素、檢測部位硬度以及試驗要求因素對于安全監(jiān)測結(jié)果的影響[2]。

2.1 傳感監(jiān)測技術(shù)

①應(yīng)力監(jiān)測：傳感監(jiān)測技術(shù)可以對港口起重機械的整體安全健康狀態(tài)進行全面分析監(jiān)測，獲取起重機械金屬結(jié)構(gòu)的運行工作狀態(tài)參數(shù)。光纖光柵安全監(jiān)測技術(shù)相對于傳統(tǒng)應(yīng)變片監(jiān)測技術(shù)具有一定的進步優(yōu)勢性，其可有效規(guī)避電磁干擾、銹蝕、高溫環(huán)境影響等問題，對于港口起重機械金屬結(jié)構(gòu)的整體物理參數(shù)進行精準(zhǔn)的監(jiān)測。其在室外工作環(huán)境中的長期應(yīng)用不受限制，安全監(jiān)測效果佳。②聲發(fā)射信號監(jiān)測：聲發(fā)射信號監(jiān)測技術(shù)主要監(jiān)測港口起重機械產(chǎn)生的聲發(fā)射信號，判定起重機械在運行狀態(tài)下的受損情況。聲發(fā)射信號監(jiān)測技術(shù)易于受到起重機械復(fù)雜結(jié)構(gòu)的影響，產(chǎn)生多發(fā)性聲發(fā)射源，不利于信號的識別判定，因此其適用于簡單型起重機械的安全監(jiān)測，且僅適用于短距離傳輸聲發(fā)射源的信號接收判定。

2.2 監(jiān)測和診斷系統(tǒng)

對于港口起重機械的監(jiān)測診斷系統(tǒng)包含離線監(jiān)測系統(tǒng)、便攜式狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)以及在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。離線監(jiān)測系統(tǒng)可進行簡單的數(shù)據(jù)分析，同時可進行實時數(shù)據(jù)記錄分析。便攜式狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的一體化收集、監(jiān)測分析，相對于離線監(jiān)測系統(tǒng)，其可實現(xiàn)起重機械金屬結(jié)構(gòu)反饋數(shù)據(jù)的儲存，并進行趨勢預(yù)測，但數(shù)據(jù)的儲存量有限，且其無法實現(xiàn)對于起重機械金屬結(jié)構(gòu)的實時性監(jiān)測。在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)則是在離線檢測系統(tǒng)基礎(chǔ)上，完善增加無線通訊技術(shù)，實現(xiàn)起重機械金屬結(jié)構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時無線傳輸，是目前應(yīng)用效果最佳的安全監(jiān)測系統(tǒng)。

3 港口起重機械金屬結(jié)構(gòu)實際安全問題的檢測檢驗分析

（1）金屬結(jié)構(gòu)銹蝕問題的檢測檢驗分析：對于港口起重機械金屬，由于港口水汽以及鹽霧等大氣環(huán)境問題，起重機械的金屬結(jié)構(gòu)常存在不同程度的銹蝕現(xiàn)象。對于港口起重機械的防腐蝕施工要求較為嚴(yán)格，表層清潔不徹底可加速腐蝕速度，增加腐蝕嚴(yán)重程度。因此應(yīng)強化起重機械的金屬結(jié)構(gòu)銹蝕問題檢測檢驗與防腐蝕管理。

（2）金屬結(jié)構(gòu)焊接裂紋問題的檢測檢驗分析：港口起重機械的金屬結(jié)構(gòu)部分并非一體化形成，而是有金屬進行焊接拼接而成。長期受力作業(yè)狀態(tài)下，可造成金屬結(jié)構(gòu)疲勞損壞，出現(xiàn)焊接裂紋現(xiàn)象。在變應(yīng)力作用下，焊接裂紋由小變大，整體承載受力面積不斷縮小，長此以往，受力值超過可承受強度后，則出現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)零部件斷裂的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響起重機械的使用，并造成港口流動人員人身安全以及財產(chǎn)安全威脅。

（3）金屬連接件的檢驗檢測：在港口起重機械金屬結(jié)構(gòu)檢測中，應(yīng)仔細檢測螺栓、銷、軸、傳動部件等情況，及時發(fā)現(xiàn)連接件松動現(xiàn)象，確保無缺件以及損壞件情況。對于連接件缺失、裂縫、螺紋磨損嚴(yán)重以及表面剝脫現(xiàn)象，及時進行連接件更換，避免因連接件松動或者缺失損壞造成的安全隱患。

（4）安全結(jié)構(gòu)部件檢測檢驗分析：安全部件由于長期暴露于室外，受作業(yè)環(huán)境影響，存在構(gòu)件失效，或連接線路老化失效等現(xiàn)象。對于極限位置限制器等安全部件檢查，檢查變幅機構(gòu)、起升機構(gòu)以及運行機構(gòu)達到設(shè)置位置時是否出現(xiàn)報警現(xiàn)象，是否自動切斷運行至危險方向的源動力，檢查各安全機構(gòu)的動作可靠性。如門座式起重機的力矩限制器，對于力矩限制器的檢測檢驗可采取增重法以及增幅法，整體測定起重機械的力矩限制器靈敏性、可靠性以及報警設(shè)置等。通過動作試驗，達到檢查安全部件有效性的目的，并對失效部件進行及時維修或更換。

4 結(jié)語

對于各大型港口的物資搬運、集裝箱吊裝等均離不開港口起重機械的輔助轉(zhuǎn)運作業(yè)。常見港口起重機械的類型包含橋式起重機械、門式起重機械、船用起重機械以及門座式起重機械等，各大港口起重機械可有效提升港口物資轉(zhuǎn)運的效率性，操作安全便捷。但港口起重機械受到大氣環(huán)境、長期承重壓力、服役使用年限等多方面因素的影響，常存在不同程度的銹蝕、金屬焊接斷裂、失穩(wěn)性、低強度性等金屬結(jié)構(gòu)安全問題，嚴(yán)重阻礙港口生產(chǎn)發(fā)展，影響港口流動人員的安全。明確港口起重機械金屬結(jié)構(gòu)的基本安全監(jiān)測要求，采用適用性港口起重機械的金屬結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測技術(shù)，進行全方位的港口起重機械金屬結(jié)構(gòu)實際安全問題的檢測檢驗分析，是確保港口起重機械安全運轉(zhuǎn)的必要保證。

[1]許遵勇,孫遠韜.港口起重機械裂紋診斷系統(tǒng)原理、應(yīng)用及其改進[J].中國水運（理論版）,2007,5(3):204-206.

[2]劉毅.動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)在大型金屬結(jié)構(gòu)檢驗中的應(yīng)用研究[D].中國地質(zhì)大學(xué)(武漢),2010.