熔融金屬起重裝備及其廠房結(jié)構(gòu)力學(xué)行為遠(yuǎn)程智慧安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警

李貴文

(寶武裝備智能科技有限公司上海金藝檢測(cè)技術(shù)有限公司,上海 201999)

1 概述

熔融金屬起重裝備是冶金工業(yè)生產(chǎn)中的重要裝備,廠房結(jié)構(gòu)是承載其運(yùn)行的關(guān)鍵構(gòu)件,它們均具有承受頻繁重載、工作條件惡劣等特點(diǎn),一旦發(fā)生故障或事故,可能造成全線停產(chǎn)甚至群死群傷事故。

國(guó)家應(yīng)急管理部、原國(guó)家安監(jiān)總局先后發(fā)布的91號(hào)令《冶金企業(yè)和有色金屬企業(yè)安全生產(chǎn)規(guī)定》和《高溫熔融金屬吊運(yùn)安全規(guī)程》(AQ7011—2018)及《冶金行業(yè)重大事故隱患判定標(biāo)準(zhǔn)》,要求推進(jìn)冶金行業(yè)熔融金屬安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控和隱患排查治理體系。

工作頻率較高的熔融金屬起重裝備及廠房結(jié)構(gòu)在使用10年以后,安全指標(biāo)逼近或超出臨界值。當(dāng)前基本是利用停機(jī)進(jìn)行目測(cè)、無(wú)損檢測(cè)、幾何量檢測(cè)等常規(guī)檢測(cè)手段,采集隨機(jī)數(shù)據(jù),無(wú)法實(shí)時(shí)預(yù)警,疲勞壽命檢測(cè)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況相差較大,對(duì)于力學(xué)行為變化趨勢(shì)、安全預(yù)警無(wú)有效的手段。

熔融金屬起重裝備及廠房結(jié)構(gòu)在冶煉車間組成重要相關(guān)的重載系統(tǒng),以450 t起重機(jī)為例,自身質(zhì)量約650 t,滿包質(zhì)量450 t,熔融金屬起重裝備受力狀態(tài)傳遞至廠房結(jié)構(gòu),廠房結(jié)構(gòu)承受單臺(tái)設(shè)備的總質(zhì)量達(dá)1 100 t,若考慮動(dòng)載系數(shù)的影響,廠房結(jié)構(gòu)承載單個(gè)起重裝備車輪輪壓為550 kN,接近廠房結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度安全限值,安全后果非常嚴(yán)重。據(jù)報(bào)道,2015年1月某鋼廠450 t熔融金屬?gòu)S房結(jié)構(gòu)開(kāi)裂,危及整個(gè)廠房的安全使用。在后續(xù)的搶險(xiǎn)、搶修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其他廠房結(jié)構(gòu)均存在裂紋缺陷,直接經(jīng)濟(jì)損失約數(shù)億元(圖1(a))。2019年4月某公司發(fā)生了熔融金屬起重裝備墜落事故,事故由廠房結(jié)構(gòu)梁斷裂引發(fā),損失慘重(圖1(b))。

圖1 熔融金屬?gòu)S房結(jié)構(gòu)開(kāi)裂及墜落事故Fig.1 Structural cracking and falling accidents of molten metal workshop

統(tǒng)計(jì)顯示粗鋼產(chǎn)能1 000萬(wàn)t/a的鋼鐵生產(chǎn)單元有熔融金屬起重裝備及廠房結(jié)構(gòu)綜合生產(chǎn)系統(tǒng)約20臺(tái)(套),大多數(shù)的鋼鐵企業(yè)熔融金屬起重裝備及廠房結(jié)構(gòu)分別屬于不同部門和專業(yè)管理,對(duì)于二者力學(xué)行為狀態(tài)的關(guān)聯(lián)管理也是空白。

隨著科技發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)系越來(lái)越緊密,利用智能傳感、智能診斷、大數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用技術(shù),實(shí)現(xiàn)熔融金屬起重裝備及其廠房結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程智慧監(jiān)測(cè)與預(yù)警,符合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能深度融合、廣度發(fā)展的趨勢(shì)。

2 關(guān)鍵技術(shù)介紹

通過(guò)潛心研究,成功研制了具備航天軍工品質(zhì)、性能指標(biāo)與國(guó)際對(duì)標(biāo)的熔融金屬起重裝備及其廠房結(jié)構(gòu)力學(xué)行為遠(yuǎn)程智慧安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù),率先在國(guó)內(nèi)開(kāi)展應(yīng)用。本項(xiàng)技術(shù)符合智慧制造的趨勢(shì),有機(jī)地融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù),查新和同行評(píng)價(jià)為源自先進(jìn)的理論,采用基于原理和應(yīng)用突破的技術(shù)方法,屬原創(chuàng)性成果,總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

2.1 總體技術(shù)思路

在分析起重裝備和廠房結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為理論、優(yōu)化配置力學(xué)傳感器的基礎(chǔ)上,構(gòu)建傳感網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)場(chǎng)分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);利用4G/5G信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸,基于研發(fā)的應(yīng)力狀態(tài)和疲勞壽命數(shù)學(xué)模型、負(fù)荷監(jiān)測(cè)數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用基于瀏覽器/服務(wù)器(B/S)架構(gòu)的軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警和報(bào)警,從而實(shí)現(xiàn)熔融金屬起重裝備受力狀態(tài)的分析、廠房結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的分析、起重裝備與廠房結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的相關(guān)性研究。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視熔融金屬起重裝備及廠房結(jié)構(gòu)安全狀態(tài),而且能夠及時(shí)預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)、及時(shí)推送信息?？傮w技術(shù)思路流程見(jiàn)圖2。

圖2 總體技術(shù)思路流程圖Fig.2 Overall technical concept flow chart

2.2 力學(xué)行為智慧監(jiān)測(cè)與預(yù)警

2.2.1 力學(xué)行為基礎(chǔ)理論

基礎(chǔ)理論研究包括有限元分析和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力測(cè)試,將二者結(jié)合確定關(guān)鍵受力部位及測(cè)點(diǎn)的安裝位置等。

2.2.1.1 大型復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)力學(xué)建模與模型驗(yàn)證的理論與方法

分析熔融金屬起重裝備的機(jī)電耦合特性,提出切實(shí)有效的建模方法和解耦策略;將大系統(tǒng)分解為子系統(tǒng),由局部到整體建立參數(shù)化耦合動(dòng)力學(xué)模型;融合各子系統(tǒng)模型建立全局耦合動(dòng)力學(xué)模型,并進(jìn)行模型驗(yàn)證和參數(shù)修改。

2.2.1.2 基于載荷/應(yīng)力/應(yīng)變測(cè)試的起重裝備及廠房結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)分析

搭建巨型熔融金屬起重裝備及廠房結(jié)構(gòu)主梁應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試環(huán)境,研究應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律并編制載荷譜,確定主梁薄弱環(huán)節(jié),為多力學(xué)行為傳感器優(yōu)化配置提供依據(jù);研究大尺度箱形梁及工字梁焊接構(gòu)件疲勞破壞的類型和特點(diǎn),特別是起重裝備箱型梁跨中拉壓應(yīng)力、廠房結(jié)構(gòu)工字梁端部剪應(yīng)力情況,分析其疲勞裂紋的形成與擴(kuò)展機(jī)理,確定裂紋報(bào)警門限與準(zhǔn)則(圖3)。

圖3 起重裝備及廠房結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)分析Fig.3 Analysis of weak links in lifting equipment and plant structure

2.2.1.3 基于負(fù)荷—時(shí)間跟蹤監(jiān)測(cè)的起重裝備及廠房全部載荷運(yùn)行記錄

建立“負(fù)荷—時(shí)間”分析曲線。有針對(duì)性地建立數(shù)學(xué)分析模型,并將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析。通過(guò)時(shí)間積累可以將數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化,計(jì)算出負(fù)荷跟蹤下的構(gòu)件壽命周期,單次“負(fù)荷—時(shí)間”計(jì)算的開(kāi)始負(fù)荷閾值和停止負(fù)荷閾值可設(shè)定,實(shí)時(shí)顯示單次“負(fù)荷—時(shí)間”值與累積“負(fù)荷—時(shí)間”值,為負(fù)荷關(guān)聯(lián)性研究提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.2.2 力學(xué)行為傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

2.2.2.1 傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成理論與技術(shù)及傳感器優(yōu)化配置

針對(duì)熔融金屬起重裝備及廠房結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)尺寸大、狀態(tài)信息種類多等特點(diǎn),在研究薄弱環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上,研究基于雙準(zhǔn)則或多準(zhǔn)則目標(biāo)函數(shù)的傳感器優(yōu)化配置算法,合理選擇有效合適的傳感器,如采用磁座式傳感器合理分配有限的傳感器資源;研究傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方式,減少傳感器自身故障對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的影響,建立容錯(cuò)性強(qiáng)、可靠性高的多傳感器檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2.2.2.2 基于應(yīng)力測(cè)試技術(shù)的起重機(jī)輪壓檢測(cè)方法

熔融金屬起重裝備大車車輪是起重裝備和大車軌道之間傳力的唯一零部件,廠房結(jié)構(gòu)的受力直接來(lái)源于大車車輪。起重裝備在大車軌道運(yùn)行時(shí),車輪對(duì)軌道產(chǎn)生鉛垂方向的力,會(huì)使軌道產(chǎn)生應(yīng)變。據(jù)此特點(diǎn),應(yīng)力傳感器安裝在被測(cè)車輪走過(guò)的軌道側(cè)面,當(dāng)車輪走過(guò)時(shí)傳感器隨著軌道一起變形。動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)將電阻變化轉(zhuǎn)換成應(yīng)變值并記錄下來(lái),通過(guò)對(duì)應(yīng)變值的分析換算,以實(shí)現(xiàn)荷載起重機(jī)輪壓的分析,完成起重機(jī)力學(xué)行為對(duì)于廠房結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)影響的關(guān)聯(lián)判斷和綜合分析預(yù)警。

2.3 遠(yuǎn)程智慧監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)

2.3.1 系統(tǒng)組成

遠(yuǎn)程智慧監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)主要由4個(gè)部分組成:熔融金屬起重裝備應(yīng)力在線及負(fù)荷監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、廠房應(yīng)力在線及負(fù)荷監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、4G/5G通信系統(tǒng)、基于B/S架構(gòu)軟件系統(tǒng)等。

對(duì)熔融金屬起重裝備及廠房結(jié)構(gòu)同步進(jìn)行力學(xué)行為監(jiān)測(cè),特別是負(fù)荷狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為綜合分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)熔融金屬起重裝備及廠房結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)同步采集、關(guān)聯(lián)計(jì)算分析起重裝備對(duì)于廠房結(jié)構(gòu)的受力影響,發(fā)現(xiàn)異常,及時(shí)報(bào)警;之后可持續(xù)不間斷監(jiān)測(cè),同時(shí)可對(duì)生產(chǎn)工藝的參數(shù)設(shè)定進(jìn)行優(yōu)化,有效防止金屬結(jié)構(gòu)意外損傷。

2.3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

整個(gè)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)框架邏輯上分為3層架構(gòu)(圖4):數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)分析層及管控應(yīng)用層。

圖4 遠(yuǎn)程智慧監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)Fig.4 Architecture of remote intelligent monitoring and early warning system

第一層為數(shù)據(jù)采集層,簡(jiǎn)稱采集層。為各個(gè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)采集系統(tǒng),主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)和負(fù)荷狀態(tài)的采集,以及設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)短期存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)診斷設(shè)備狀態(tài)、智能預(yù)警模型、狀態(tài)報(bào)警、傳輸和推送。

采集層服務(wù)器采集力學(xué)行為狀態(tài)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)等信息,同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邊緣特征值計(jì)算并判定狀態(tài),并結(jié)合設(shè)定預(yù)警模型進(jìn)行數(shù)據(jù)狀態(tài)判定,同時(shí)上送各類采集、狀態(tài)及分析數(shù)據(jù)信息至數(shù)據(jù)分析處理中心。

第二層為數(shù)據(jù)分析層,簡(jiǎn)稱分析層。主要由熔融金屬起重裝備及廠房結(jié)構(gòu)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)用、數(shù)據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)分析處理中心等組成。主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)及分析,實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)挖掘、分析診斷模型、標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化和智能信息推送”等。

第三層為管控應(yīng)用層,簡(jiǎn)稱應(yīng)用層。主要負(fù)責(zé)設(shè)備力學(xué)行為的匯總,并結(jié)合生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)為設(shè)備管理方提供專業(yè)可視化的數(shù)據(jù)信息。設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)分析處理中心對(duì)各區(qū)域服務(wù)器上送數(shù)據(jù)信息進(jìn)行融合、分類存儲(chǔ),同時(shí)結(jié)合存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行再一次分析處理,確認(rèn)各類分析診斷結(jié)果,幫助用戶提高裝備安全管理水平。

2.4 基于無(wú)線通信的數(shù)學(xué)模型及軟件系統(tǒng)

2.4.1 多層金屬屏蔽無(wú)線信號(hào)的通信

熔融金屬吊運(yùn)環(huán)境惡劣,又涉及高溫,布置通信光纜受到制約。我們選擇4G/5G進(jìn)行無(wú)線傳輸,但是由于整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)分布式采集系統(tǒng)的通信部分一般安置在起重裝備主梁內(nèi)和廠房結(jié)構(gòu)內(nèi),同時(shí)起重裝備在間歇移動(dòng)作業(yè),這些金屬屏蔽層嚴(yán)重影響了信號(hào)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸。于是從多維度著手增強(qiáng)與改進(jìn)信號(hào)傳輸,升級(jí)路由器、選用增強(qiáng)型的信號(hào)天線、延長(zhǎng)信號(hào)天線長(zhǎng)度,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程信號(hào)不間斷的實(shí)時(shí)傳輸。

2.4.2 基于B/S架構(gòu)的軟件系統(tǒng)

遠(yuǎn)程安全智慧監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)軟件基于B/S構(gòu)架,數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQL Server數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),集數(shù)據(jù)采集分析、圖形顯示、遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)管理于一體,界面簡(jiǎn)潔美觀,操作方便,完整直觀地顯示結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)內(nèi)容。軟件可以對(duì)受力結(jié)構(gòu)的運(yùn)行狀況進(jìn)行24 h不間斷監(jiān)控,利用服務(wù)器的存儲(chǔ)空間記錄結(jié)構(gòu)的狀態(tài)參數(shù)(包括負(fù)荷—時(shí)間、應(yīng)力—時(shí)間等信息),當(dāng)受力結(jié)構(gòu)出現(xiàn)事故前兆或突然變化時(shí),能夠及時(shí)預(yù)警報(bào)警,同時(shí)可為了解事故現(xiàn)象和分析事故原因及造成的結(jié)構(gòu)損傷原因提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

2.4.3 基于數(shù)學(xué)模型的疲勞壽命分析

無(wú)論是熔融金屬起重裝備還是廠房結(jié)構(gòu)均承受疲勞載荷的作用,在這方面國(guó)內(nèi)外采用的技術(shù)有所不同。歐洲設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)的起重機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度分析都采用應(yīng)力比法為依據(jù)的校核技術(shù),日本設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度分析采用應(yīng)力幅法為依據(jù)的計(jì)算技術(shù),我們認(rèn)為采用應(yīng)力幅法更符合實(shí)際情況。該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中,我們形成了一套自己獨(dú)有的分析方法和計(jì)算方法,利用軟件系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分析功能,開(kāi)發(fā)總結(jié)了獨(dú)有的應(yīng)變測(cè)試數(shù)據(jù)處理模塊,可以在軟件環(huán)節(jié)完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、濾波、運(yùn)算、雨流計(jì)算、疲勞分析等,方便快捷[1]。

在分析計(jì)算過(guò)程中,對(duì)數(shù)據(jù)分析處理所用公式也進(jìn)行了修正。在疲勞壽命評(píng)估計(jì)算過(guò)程中,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用、數(shù)據(jù)累積和分析,對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)整分析,結(jié)論更加精準(zhǔn)、更加符合實(shí)際情況。

2.5 可靠性分析與安全評(píng)估技術(shù)

在保障現(xiàn)場(chǎng)分布式采集系統(tǒng)、遠(yuǎn)程智慧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等可靠性的基礎(chǔ)上,通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的性能退化數(shù)據(jù),提出基于兩類關(guān)聯(lián)設(shè)備狀態(tài)的可靠性分析與安全評(píng)估模型;從運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)中提取具有明確物理意義的可靠度指標(biāo),為定量進(jìn)行可靠性分析和安全評(píng)估提供依據(jù);研究應(yīng)用多樣本條件下熔融金屬起重裝備和廠房結(jié)構(gòu)的可靠性分析與安全評(píng)估方法,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)采樣環(huán)境中,遠(yuǎn)程智慧安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警。

3 應(yīng)用案例介紹

某煉鋼廠450 t熔融金屬起重裝備及其廠房結(jié)構(gòu)均是1985年投入使用,2015年開(kāi)始進(jìn)入性能指標(biāo)逐步下降、疲勞損傷逐步顯現(xiàn)的時(shí)間窗。熔融金屬起重主要承擔(dān)鋼水包搬運(yùn)工作,具有工作級(jí)別較高的特點(diǎn)。主梁結(jié)構(gòu)疲勞壽命進(jìn)入末期,AB跨廠房結(jié)構(gòu)疲勞破壞嚴(yán)重,2002年由圓弧端更換為變截面插板式,2015年1月廠房結(jié)構(gòu)A10-A11端部發(fā)生開(kāi)裂,危及整個(gè)廠房的安全使用。

基于上述狀況,針對(duì)這兩類裝備開(kāi)展了力學(xué)行為遠(yuǎn)程智慧監(jiān)測(cè)與預(yù)警。包括450 t起重裝備主梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)、疲勞壽命分析,起重裝備輪壓變化對(duì)于廠房結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為影響,起重裝備作業(yè)循環(huán)對(duì)于廠房結(jié)構(gòu)本體疲勞壽命的影響,廠房結(jié)構(gòu)力學(xué)行為狀態(tài)變化趨勢(shì)監(jiān)測(cè)等,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程分析、推送及預(yù)警。

結(jié)論對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)起到了保障作用:主梁結(jié)構(gòu)多處應(yīng)力集中區(qū)的疲勞損傷程度嚴(yán)重,主梁疲勞強(qiáng)度可靠性明顯不足。如果生產(chǎn)工況一直未變,主梁結(jié)構(gòu)疲勞壽命應(yīng)達(dá)到626 547個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)每天工作循環(huán)數(shù)取75個(gè)時(shí),已經(jīng)完成的工作量為594 000個(gè)循環(huán),約占主梁壽命的94.8%,主梁結(jié)構(gòu)的疲勞壽命已經(jīng)接近完成。通過(guò)450 t起重裝備狀態(tài)關(guān)聯(lián),研究其輪壓對(duì)于廠房結(jié)構(gòu)的安全影響。根據(jù)歷時(shí)3個(gè)月遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析,為后續(xù)的廠房結(jié)構(gòu)改造提供了有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。AB跨廠房結(jié)構(gòu)舊的吊車梁材料為Q345B,判斷有4根廠房結(jié)構(gòu)梁需要更換新梁,決定更換行車軌道梁采用圓弧式三腹板方案。確定新的吊車梁制造材料牌號(hào)為Q390E,提升其抵御疲勞破壞的能力40%,所謂三腹板即距離端部3.3 m范圍采用三塊腹板,其余部分為單腹板,以增加圓弧端抵抗破壞的能力[2]。

新更換的廠房結(jié)構(gòu)梁同步實(shí)施了力學(xué)行為遠(yuǎn)程安全智慧監(jiān)測(cè)與預(yù)警(圖5),實(shí)現(xiàn)其全生命周期的安全管理,符合標(biāo)準(zhǔn)AQ7011—2018中4.4條的規(guī)定“起重機(jī)改造時(shí),若起重機(jī)自身額定起重量增大及工作級(jí)別提高,應(yīng)對(duì)起重機(jī)的軌道梁、立柱及基礎(chǔ)的承載能力進(jìn)行校核,必要時(shí)應(yīng)采取加固措施”要求,符合應(yīng)急管理部標(biāo)準(zhǔn)AQ7011—2018中關(guān)于熔融金屬吊運(yùn)全生命周期安全管理的要求。

圖5 450 t起重機(jī)及其廠房結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)Fig.5 Remote safety monitoring and warning system for 450 t crane and its plant structure

4 后續(xù)發(fā)展與展望

“工欲善其事,必先利其器”,研究熔融金屬起重裝備及其廠房結(jié)構(gòu)力學(xué)行為遠(yuǎn)程智慧安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù),響應(yīng)和執(zhí)行了國(guó)家相關(guān)要求。過(guò)程中創(chuàng)新性地采用了一些技術(shù)手段,有效提升在高溫熔融金屬吊運(yùn)安全管理水平,促進(jìn)我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域安全技術(shù)的發(fā)展,具有廣闊的應(yīng)用前景。

熔融金屬起重裝備及其廠房結(jié)構(gòu)的研究工作大多數(shù)是分開(kāi)研究,關(guān)聯(lián)性的研究對(duì)象和機(jī)會(huì)也相對(duì)有限。我們所開(kāi)展的工作屬于創(chuàng)新性的,沒(méi)有模板可以借鑒和參考。目前在冶金領(lǐng)域和港口運(yùn)輸領(lǐng)域已經(jīng)成功應(yīng)用,后續(xù)將在建筑、橋梁等領(lǐng)域進(jìn)行推廣應(yīng)用,將這項(xiàng)技術(shù)結(jié)合更多的各種現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)工況,努力深化其技術(shù)功能,力求該項(xiàng)技術(shù)更加完善,在安全管理中發(fā)揮更大的作用[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的詳盡記錄,展現(xiàn)熔融金屬起重裝備及其廠房結(jié)構(gòu)力學(xué)行為遠(yuǎn)程智慧安全監(jiān)測(cè)方法與效果,希望為國(guó)內(nèi)熔融金屬起重裝備及其廠房金屬結(jié)構(gòu)安全保障提供先進(jìn)的技術(shù)手段,也為其他大型機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)提供有效的實(shí)施路線,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能運(yùn)維借鑒和參考。