智能起重機械技術(shù)研究及檢驗方式

胡 雨

（中核機械工程有限公司，上海 201512）

1 智能起重機械技術(shù)概述

智能起重機械技術(shù)指通過集成智能控制、傳感、驅(qū)動和通信等技術(shù)，實現(xiàn)起重機械設(shè)備的智能化、高效化和安全化運行。該技術(shù)旨在提高起重機械的作業(yè)性能，降低操作難度，提高安全性能和工作效率，同時減少能源消耗和環(huán)境污染。智能起重機械技術(shù)的主要特點為：①智能控制。利用先進(jìn)的計算機控制技術(shù)、人機交互技術(shù)和智能算法，實現(xiàn)起重機械設(shè)備的智能化運行和控制。例如，智能起重機可自動識別貨物重量、尺寸和位置，自動規(guī)劃最優(yōu)起吊路徑，自動調(diào)整吊具姿態(tài)等。②狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。通過安裝各種傳感器和檢測設(shè)備，實時監(jiān)測起重機械設(shè)備的工作狀態(tài)，對可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)測和診斷，以提高設(shè)備的可靠性和可用性。③信息化和網(wǎng)絡(luò)化。利用現(xiàn)代通信技術(shù)，實現(xiàn)起重機械設(shè)備與操作員、管理系統(tǒng)及其他設(shè)備的信息交互和共享，提高設(shè)備的協(xié)同作業(yè)能力和遠(yuǎn)程監(jiān)控水平[1]。

2 智能起重機械技術(shù)的研究進(jìn)展

2.1 智能控制技術(shù)

智能起重機械技術(shù)的智能控制技術(shù)是提高設(shè)備運行性能的關(guān)鍵領(lǐng)域之一，具體包括以下幾方面：①神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)等特點，可提高起重機械設(shè)備的控制精度和魯棒性。研究人員將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于起重機械設(shè)備的運動控制、負(fù)載位移控制等方面，實現(xiàn)了設(shè)備的智能化運行。②模糊控制。模糊控制技術(shù)具有處理不確定性、非線性問題的能力，適用于起重機械設(shè)備的負(fù)載升降、速度控制等。研究人員將模糊控制技術(shù)與PID 控制相結(jié)合，提高了起重設(shè)備的控制性能。③最優(yōu)控制。最優(yōu)控制技術(shù)可在滿足系統(tǒng)約束條件下，實現(xiàn)起重機械設(shè)備的最優(yōu)化運行。研究人員將最優(yōu)控制理論應(yīng)用于起重設(shè)備的路徑規(guī)劃、能耗優(yōu)化等方面，提高了設(shè)備的工作效率。④自適應(yīng)控制。自適應(yīng)控制技術(shù)可根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)和外界環(huán)境的變化，自動調(diào)整控制器參數(shù)，以提高系統(tǒng)的適應(yīng)性。研究人員將自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用于起重設(shè)備的抗干擾控制、振動抑制等方面，提高了設(shè)備的運行穩(wěn)定性。⑤集成控制。集成控制技術(shù)可將多種控制策略相結(jié)合，實現(xiàn)起重機械設(shè)備的綜合優(yōu)化控制。例如，研究人員將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制與PID 控制相結(jié)合，實現(xiàn)了起重設(shè)備的多目標(biāo)優(yōu)化控制。未來，隨著智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展，起重機械設(shè)備的控制精度、工作效率和抗干擾能力將持續(xù)提升。通過將更多先進(jìn)的智能控制技術(shù)應(yīng)用于起重機械領(lǐng)域，將進(jìn)一步推動起重機械行業(yè)的智能化升級。

2.2 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

在智能起重機械技術(shù)的研究進(jìn)展中，狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷具體包括以下幾方面：①傳感器技術(shù)。在起重機械設(shè)備中安裝各種傳感器，如加速度傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等，以實時監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)和關(guān)鍵部件的運行情況。②信號分析技術(shù)。通過對傳感器采集的信號進(jìn)行時域、頻域分析，以識別設(shè)備可能出現(xiàn)的故障或異常狀況。例如，利用小波變換、經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解等方法對振動信號進(jìn)行分析，以診斷設(shè)備的故障部位和原因。③機器學(xué)習(xí)技術(shù)。利用機器學(xué)習(xí)算法，如支持向量機（SVM）、隨機森林（RF）等，訓(xùn)練故障診斷模型，以提高故障診斷的準(zhǔn)確性和泛化能力。④遠(yuǎn)程監(jiān)測與診斷。通過無線通信技術(shù)將起重機械設(shè)備的狀態(tài)信息實時傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心，實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測和故障診斷，提高設(shè)備的維護(hù)效率和安全性。⑤在線診斷與預(yù)測。利用先進(jìn)的診斷方法，如殘差生成對抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）、長短時記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）等，實現(xiàn)設(shè)備故障的實時監(jiān)測、預(yù)測和預(yù)警，以提高設(shè)備的可用性和可靠性。未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在起重機械領(lǐng)域?qū)⒌玫礁訌V泛的應(yīng)用。通過將這些技術(shù)應(yīng)用于起重機械設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，可提高設(shè)備的運行效率，降低維護(hù)成本，為起重機械行業(yè)的發(fā)展提供強大支持。

3 智能起重機械技術(shù)檢驗方式

3.1 靜態(tài)檢驗

靜態(tài)檢驗主要針對設(shè)備的結(jié)構(gòu)、部件和材料進(jìn)行檢驗，其內(nèi)容主要包括以下幾點：①檢查設(shè)備的外觀是否完好，是否存在裂紋、破損、變形等缺陷。同時，檢查設(shè)備的表面涂層是否完好，有無剝落、銹蝕等現(xiàn)象。②對設(shè)備的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行測量，如主梁、吊鉤、軸承等，確保其尺寸符合設(shè)計要求和制造標(biāo)準(zhǔn)。③對設(shè)備的主要部件和材料進(jìn)行材質(zhì)分析，如金屬材料的化學(xué)成分、機械性能等，確保材料質(zhì)量合格且滿足使用需求。④檢查設(shè)備的結(jié)構(gòu)是否合理，有無設(shè)計缺陷或不符合規(guī)定的地方。同時，檢查設(shè)備的焊縫質(zhì)量、裝配精度等，確保設(shè)備結(jié)構(gòu)安全可靠。⑤對設(shè)備的關(guān)鍵部件，如吊鉤、鋼絲繩、制動器等，進(jìn)行專門的檢驗，確保部件性能可靠、安全耐用。⑥對設(shè)備進(jìn)行模擬載荷試驗，測試設(shè)備的承載能力和結(jié)構(gòu)性能，評估設(shè)備的工作性能和安全性能。靜態(tài)檢驗結(jié)束后，檢驗人員需要根據(jù)檢驗結(jié)果出具檢驗報告，指出設(shè)備的優(yōu)點和不足，為設(shè)備的維護(hù)、維修和改進(jìn)提供依據(jù)。通過靜態(tài)檢驗，可確保智能起重機械設(shè)備的質(zhì)量和安全性，為設(shè)備的安全運行和性能優(yōu)化提供保障[2-3]。

3.2 動態(tài)檢驗

動態(tài)檢驗主要針對設(shè)備的運行狀態(tài)、運動性能、操控性、穩(wěn)定性等進(jìn)行檢驗。動態(tài)檢驗主要內(nèi)容如下：①空載試驗。在無負(fù)載條件下運行設(shè)備，檢查設(shè)備的運行狀態(tài)和運動性能，如速度、加速度、剎車性能等。②負(fù)載試驗。在負(fù)載條件下運行設(shè)備，測試設(shè)備的起升、下降、平移等運動性能，以及設(shè)備的速度和穩(wěn)定性能。③速度試驗。測試設(shè)備的最高速度、加速、減速性能等，評估設(shè)備的動力性能和運行效率。④制動性能試驗。檢查設(shè)備的制動器性能，包括制動距離、制動力、制動穩(wěn)定性等，確保設(shè)備在緊急情況下能夠快速、安全地制動。⑤運行穩(wěn)定性試驗。通過模擬實際工作條件，檢驗設(shè)備在負(fù)載狀態(tài)下的運行穩(wěn)定性，評估設(shè)備的抗側(cè)向力、抗扭轉(zhuǎn)能力等性能。⑥操控性試驗。檢查設(shè)備的操控系統(tǒng)，包括操作界面、操控手感、響應(yīng)速度等，確保操作人員能夠方便、高效地進(jìn)行設(shè)備操作。動態(tài)檢驗結(jié)束后，檢驗人員需要根據(jù)檢驗結(jié)果出具檢驗報告，指出設(shè)備的優(yōu)點和不足，為設(shè)備的維護(hù)、維修和改進(jìn)提供依據(jù)。通過動態(tài)檢驗，可確保智能起重機械設(shè)備的運動性能和安全性能，為設(shè)備的安全運行和性能優(yōu)化提供保障。

3.3 安全防護(hù)檢驗

安全防護(hù)檢驗主要針對設(shè)備的安全防護(hù)裝置和功能進(jìn)行檢驗，包括以下幾點：①限位器檢驗。檢查設(shè)備的限位器性能，包括上升限位、下降限位、運行行程限位等，確保限位器能夠準(zhǔn)確動作并停止設(shè)備運行，防止過載和碰撞事故的發(fā)生。②制動器檢驗。檢查設(shè)備的制動器性能，包括制動力、制動效果、制動穩(wěn)定性等，確保設(shè)備在緊急情況下能夠快速、安全地制動。③安全閥檢驗。檢查設(shè)備的安全閥性能，包括開啟壓力、關(guān)閉壓力、密封性能等，確保設(shè)備在超過規(guī)定壓力時能夠及時釋放壓力，防止爆炸事故的發(fā)生。④防搖擺控制檢驗。檢查設(shè)備的防搖擺控制系統(tǒng)性能，包括傳感器、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等，確保系統(tǒng)能夠有效降低設(shè)備的搖擺幅度，提高設(shè)備的運行穩(wěn)定性。⑤防護(hù)裝置檢驗。檢查設(shè)備的防護(hù)裝置，如防護(hù)罩、防護(hù)欄、安全網(wǎng)等，確保裝置齊全、有效，避免設(shè)備運行中對周圍人員和設(shè)備造成傷害。⑥電氣安全檢驗。檢查設(shè)備的電氣系統(tǒng)，包括電源、電路、控制系統(tǒng)、傳感器等，確保電氣系統(tǒng)安全、可靠，避免電氣故障導(dǎo)致的安全事故。安全防護(hù)檢驗結(jié)束后，檢驗人員需要根據(jù)檢驗結(jié)果出具檢驗報告，指出設(shè)備的優(yōu)點和不足，為設(shè)備的維護(hù)、維修和改進(jìn)提供依據(jù)。通過安全防護(hù)檢驗，可確保智能起重機械設(shè)備的安全防護(hù)性能達(dá)標(biāo)，為設(shè)備的安全運行提供保障。

3.4 電氣系統(tǒng)檢驗

電氣系統(tǒng)檢驗主要針對設(shè)備的電氣系統(tǒng)、傳感器和通信系統(tǒng)進(jìn)行功能和安全性檢驗，具體包括以下幾點：①電源檢驗。檢查設(shè)備的電源電壓、頻率和相位，確保電源參數(shù)符合設(shè)備要求，避免電源異常影響設(shè)備的正常運行。②電路檢驗。檢查設(shè)備的電路設(shè)計、布線和連接，確保電路安全、可靠，避免電路故障導(dǎo)致的設(shè)備損壞或安全事故。③控制系統(tǒng)檢驗。檢查設(shè)備的控制系統(tǒng)性能，包括控制器、控制程序、執(zhí)行機構(gòu)等，確保控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確控制設(shè)備的運行，實現(xiàn)設(shè)備的各種功能。④傳感器檢驗。檢查設(shè)備的傳感器性能，包括傳感器類型、測量范圍、精度等，確保傳感器能夠準(zhǔn)確檢測設(shè)備的工作狀態(tài)和運行參數(shù)，為設(shè)備的控制和保護(hù)提供依據(jù)。⑤通信系統(tǒng)檢驗。檢查設(shè)備的通信系統(tǒng)性能，包括通信協(xié)議、通信接口、抗干擾性等，確保設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制。⑥電氣保護(hù)檢驗。檢查設(shè)備的電氣保護(hù)裝置，如接地保護(hù)、漏電保護(hù)、過載保護(hù)等，確保設(shè)備在出現(xiàn)電氣故障時能夠迅速切斷電源，保障設(shè)備和人身安全。⑦安全電壓檢驗。檢查設(shè)備的安全電壓是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，確保設(shè)備在人員接觸時不會造成觸電傷害。電氣系統(tǒng)檢驗結(jié)束后，檢驗人員需要根據(jù)檢驗結(jié)果出具檢驗報告，指出設(shè)備的優(yōu)點和不足，為設(shè)備的維護(hù)、維修和改進(jìn)提供依據(jù)。通過電氣系統(tǒng)檢驗，可確保智能起重機械設(shè)備的電氣系統(tǒng)安全可靠，為設(shè)備的穩(wěn)定運行提供保障。

3.5 信息化和網(wǎng)絡(luò)化檢驗

信息化和網(wǎng)絡(luò)化檢驗主要針對設(shè)備的信息化和網(wǎng)絡(luò)化功能進(jìn)行檢驗，具體包括以下幾點：①數(shù)據(jù)采集檢驗。檢查設(shè)備的數(shù)據(jù)采集性能，包括傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議等，確保設(shè)備能夠準(zhǔn)確收集運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。②數(shù)據(jù)處理檢驗。檢查設(shè)備的數(shù)據(jù)處理能力，包括數(shù)據(jù)處理算法、數(shù)據(jù)處理速度、數(shù)據(jù)存儲可靠性等，確保設(shè)備能夠有效地處理收集到的數(shù)據(jù)。③信息展示檢驗。檢查設(shè)備的信息展示性能，包括用戶界面、顯示方式、信息呈現(xiàn)效果等，確保設(shè)備能夠直觀地展示運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，方便操作人員實時監(jiān)控設(shè)備的運行情況。④通信檢驗。檢查設(shè)備的通信性能，包括通信協(xié)議、通信接口、數(shù)據(jù)傳輸速率等，確保設(shè)備能夠與外部系統(tǒng)進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)傳輸和通信。⑤遠(yuǎn)程監(jiān)控檢驗。檢查設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控性能，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制功能、數(shù)據(jù)安全等，確保操作人員能夠?qū)崟r監(jiān)控設(shè)備的運行情況，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和操作。⑥網(wǎng)絡(luò)化功能檢驗。檢查設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化性能，包括設(shè)備聯(lián)網(wǎng)能力、數(shù)據(jù)共享能力、協(xié)同作業(yè)能力等，確保設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同作業(yè)和遠(yuǎn)程協(xié)作。⑦信息安全檢驗。檢查設(shè)備的信息安全性能，包括數(shù)據(jù)加密、安全認(rèn)證、訪問控制等，確保設(shè)備傳輸和存儲的數(shù)據(jù)安全，防止信息泄漏和網(wǎng)絡(luò)攻擊。信息化和網(wǎng)絡(luò)化檢驗結(jié)束后，檢驗人員需要根據(jù)檢驗結(jié)果出具檢驗報告，指出設(shè)備的優(yōu)點和不足，為設(shè)備的維護(hù)、維修和改進(jìn)提供依據(jù)。通過信息化和網(wǎng)絡(luò)化檢驗，可確保智能起重機械設(shè)備的信息化和網(wǎng)絡(luò)化功能穩(wěn)定可靠，為設(shè)備的智能化管理提供保障。

3.6 疲勞耐久性檢驗

疲勞耐久性檢驗主要針對設(shè)備的結(jié)構(gòu)、部件和材料在重復(fù)加載和卸載條件下的耐久性和可靠性進(jìn)行檢驗，具體包括以下幾點：①結(jié)構(gòu)檢驗。通過對設(shè)備進(jìn)行疲勞耐久性試驗，評估設(shè)備的結(jié)構(gòu)和部件在重復(fù)加載和卸載條件下的強度、剛度和耐久性。②材料檢驗。檢查設(shè)備關(guān)鍵部件的材料性能，如金屬材料的疲勞強度、塑性變形性能、抗腐蝕性能等，確保材料能夠滿足疲勞耐久性要求。③焊接質(zhì)量檢驗。檢查設(shè)備的焊接質(zhì)量，包括焊縫質(zhì)量、焊縫強度、焊接缺陷等，確保焊接質(zhì)量符合要求，避免焊接部位成為疲勞斷裂的源頭。④疲勞裂紋檢驗。通過無損檢測方法，如磁粉檢測、滲透檢測、超聲檢測等，檢查設(shè)備是否存在疲勞裂紋，確保設(shè)備安全性。⑤磨損檢驗。檢查設(shè)備的磨損情況，包括摩擦磨損、疲勞磨損等，評估設(shè)備的耐磨性和使用壽命。⑥潤滑檢驗。檢查設(shè)備的潤滑系統(tǒng)，包括潤滑劑類型、潤滑方式、潤滑效果等，確保設(shè)備在各潤滑狀態(tài)下的摩擦磨損性能和耐久性。疲勞耐久性檢驗結(jié)束后，檢驗人員需要根據(jù)檢驗結(jié)果出具檢驗報告，指出設(shè)備的優(yōu)點和不足，為設(shè)備的維護(hù)、維修和改進(jìn)提供依據(jù)。通過疲勞耐久性檢驗，可確保智能起重機械設(shè)備在長時間負(fù)荷條件下的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，為設(shè)備的使用壽命提供保障[4-5]。

4 結(jié)束語

綜上所述，智能起重機械技術(shù)的研究進(jìn)展為起重設(shè)備的性能優(yōu)化和安全保障提供了有力支持。通過實施相應(yīng)的檢驗方式，可有效地評估設(shè)備在各種工況下的性能和可靠性。未來，隨著科技的不斷發(fā)展，智能起重機械技術(shù)將在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，推動起重機械行業(yè)轉(zhuǎn)型升級。