特种设备中的起重机检测技术研究

肖伟 蔺超

宝鸡市质量技术检验检测中心   陕西宝鸡   721000摘  要：起重机是特种设备中最常见的工程机械，广泛应用于建筑工地、码头、物流等领域。起重机安全性直接关系到工作人员安全，所以起重机检测技术研究备受关注。基于此，通过对起重机检测技术的研究，针对起重机的结构和工作原理，介绍常见的起重机结构检测方法，包括射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测等。在研究中发现，目前起重机检测技术主要采用传感器和信号处理技术，能高精度检测起重机运行情况。然而，起重机检测技术仍存在各种问题，包括检测方法复杂、成本高昂、实时性不足等问题，工作人员要进一步开展研究工作，集中提高检测方法的可靠性，合理降低起重机运行成本。

关键词：起重机   特种设备   无损检测技术   视觉检测

中图分类号：TH21

Research on the Detection Technology of Cranes in Special Equipment

XIAO Wei  LIN Chao

Baoji Quality Technical Inspection and Testing Center， Baoji， Shaanxi Province， 721000 China

Abstract： A crane is the most common construction machinery in special equipment， which is widely used in construction sites， docks， logistics and other fields. The safety of cranes is directly related to the safety of workers， so research on the detection technology of cranes has attracted much attention. Based on this， through research on the detection technology of cranes， for the structure and working principle of cranes， this paper introduces the common inspection methods of crane structures， such as X-ray inspection， ultrasonic inspection， magnetic particle inspection and penetrant inspection. In research， it is found that the current detection technology of cranes mainly adopts sensor and signal processing technologies， which can detect the operation of cranes with high precision. However， there are still various problems in the detection technology of cranes， such as complex detection methods， high costs and insufficient instantaneity， so the staff should further carry out research， focusing on improving the reliability of detection methods and reasonably reducing the operating costs of cranes.

key Words： Crane; Special equipment; Non-destructive testing technology; Visual inspection

近年来，随着工业化进程不断深入，特种设备使用范围进一步拓展，而起重机作为特种设备中最常见的设备，其安全性显得尤为重要。但由于起重机工作环境过于恶劣，工作强度较大，起重机时常发生安全故障问题，给工作人员生命安全造成严重威胁。为了解决起重机故障频发问题，起重机检测技术研究应运而生，起重机检测技术通过全面检测起重机各部件性能，实时获取起重机的工作状态，预测可能出现的安全故障，有利于工作人员及时采取维修措施，确保起重机能正常运行，全面增强其运行安全性[1]。

1   起重机结构与工作原理

起重机是一种用于吊装和搬运重物的机械设备，其由起重机构、运动机构、金属结构、电气控制系统组成。起重机结构主要包括起重机架、抱杆、大车、小车等环节，其中起重机架是起重机的主体结构，通常由钢材焊接而成，具有足够的强度和刚度，能有效承受重物运动产生的力；抱杆是起重机的臂部，用于延长起重距离[2]；大车是起重机的移动单元，能在起重机架上沿水平方向移动；小车则位于大车上，在垂直方向上移动，主要作用是吊装重物（如图1所示）。

起重机的工作原理是以力学原理和电气控制原理为核心。当起重机要控制重物时，起重机构会发挥重要作用。起重机构通常由卷筒、钢丝绳、滑轮、电机组成，电机通过驱动卷筒旋转，使钢丝绳绕在卷筒上。当卷筒旋转时，钢丝绳被拉紧，能控制重物进行提升操作；起重机运动机构包括电机、齿轮、传动装置等，用于使起重机在水平方向上移动；金属结构是整个起重机的支撑系统，其提供较强稳定性和刚度，以确保起重机在工作时不会出现倾斜现象；电气控制系统通过控制电机运行，从而实现起重机的操作任务[3]。

2  起重机检测需求

2.1  安全性需求

由于起重机在操作过程中承载着巨大的负荷，其安全性需求至关重要。起重机在制造过程中必须符合相关的安全标准和法规，起重机制造商必须遵守国家安全规定，确保起重机的设计、结构、材料均够承受预定的工作负荷，并具备足够的强度和稳定性；起重机要配备必要的安全装置，如限位器、重量传感器、超载保护装置等，以确保在工作过程中能及时发现安全风险，采取有效解决措施处理安全风险。同时，起重机操作人员必须经过专门的培训和持证上岗，操作人员要熟悉起重机的工作原理、操作流程、安全规范，并具备正确使用起重机的技能和经验[4]。

2.2  可靠性需求

可靠性需求是指起重机在特定条件下能持续地工作的能力，涉及起重机的各部件的制造质量，以及其在使用过程中的性能表现。可靠性需求主要包括如下方面：（1）起重机结构设计的稳定性，能承受预计工作负荷和外部环境条件的影响。主要包括选择起重机材料、结构设计、制造工艺要求，以确保其在使用过程中不会出现断裂、变形、失效等情况；（2）起重机的电气系统和控制系统要具备高可靠性。合理选择电气元件，布置其运行线路，要求起重机能在各种工况下正常运行，并能准确地响应操作指令；（3）起重机安全保护系统的可靠性。涉及起重机限位装置、载荷显示器、防碰撞装置等安全设备的要求，定期检测维护这些设备，可靠性需求要求这些安全设备能及时发现异常情况，以确保操作人员的生命安全（如图2所示）。

3  起重机检测技术分析

3.1  视觉检测

视觉检测技术是基于数字图像处理和计算机视觉的方法，具有非接触式、高效率、高精度等优点，通过摄像头获取起重机的图像数据，然后利用图像处理算法识别这些数据，以实现起重机结构的自动化检测，有效提高起重机检测的准确性。在视觉检测技术中，首先，通过摄像头进行起重机成像，摄像头选择要考虑到起重机尺寸、工作环境等因素，以确保能够获得清晰的图像。其次，通过图像处理算法进行图像预处理，主要包括去噪、边缘检测、图像增强等操作，以提高图像的可用性。最后，利用图像处理算法提取起重机的图像特征，通过分析图像中的线条、轮廓、形状等特征，准确获取起重机的结构信息，如梁、柱、臂等部件信息，有效识别起重机标识和编号，以便对比数据库中的相关信息。同时，根据特征提取和目标识别结果，科学评估起重机的结构性能，通过比较预设标准，判断起重机是否存在裂纹、腐蚀、变形等安全隐患[5]。

3.2  声学检测

声学检测作为一种常用的起重机检测技术，能准确发现起重机运行中存在的问题，并及时采取有效措施进行控制。声学检测技术主要通过分析起重机发出的声音，来判断起重机是否存在异常情况。在实际应用中，声学检测主要包括无线监测和有线监测。其中无线监测是指将声音传感器安装在起重机的关键部位，通过传感器采集到的声音信号，利用无线通信技术传输到监测设备上进行分析。这种方式具有安装方便、操作简单的优点，能实时监测起重机的运行状态，及时发现故障，并组织工作人员进行处理[6]。声学检测技术在起重机检测中主要应用在以下几个方面。

（1）起重机的运行状态监测。通过实时监测起重机发出的声音，判断起重机是否正常运行，避免因故障情况出现安全事故。（2）故障诊断与预警。通过分析起重机发出的声音，判断起重机是否存在故障，并提前进行预警，以便及时修复。（3）起重机部件磨损检测。起重机各部件在长期使用过程中会出现磨损现象，通过分析起重机发出的声音，判断部件的磨损情况，并安排工作人员进行及时更换。（4）声音特征分析。通过对起重机发出的声音进行特征分析，了解起重机的工作负荷、运行效率等信息，为后续优化提供参考。

3.3  振动检测

振动检测技术是通过检测起重机在运行过程中产生的振动信号，判断其工作状态和健康状况。起重机在正常工作状态下会产生较强振动，但如果起重机存在异常情况时，其振动信号会发生变化，通过分析这些振动信号，能及时发现起重机的安全故障，并采取相应的维修措施，从而避免可能发生的安全事故。振动检测技术主要通过时间域分析和频域分析。基于时间域的分析主要是通过采集起重机的振动信号，并将其转换为时间域的波形图进行分析。通过观察波形图变化，能判断起重机是否存在故障；基于频域的分析则是通过将振动信号转换为频谱图进行分析，从而得到起重机在不同频率上的振动情况。通过分析频谱图，有效发现起重机特定频率上的异常振动，从而判断其工作状态。

4  结语

综上所述，随着工业快速发展，起重机在各个领域中的应用越来越广泛。为了确保起重机的安全性，起重机检测技术得到进一步研究。本文将对特种设备中的起重机检测技术研究进行分析。通过对检测得到的数据进行处理，提取起重机的特征参数，如应力、应变、振动频率等，以评估其结构的健康状况。同时，要利用机器学习和人工智能等算法，对大量数据进行建模，以实现对起重机的智能化监控。

参考文献

[1] 王安强.基于PLC控制技术的桥门式起重机挠度自动化检测[J].机械制造与自动化，2023，52（2）：135-138.

[2] 李德福.门式起重机检测中无损检测技术的应用分析[J].现代工业经济和信息化，2023，13（2）：143-144，147.

[3] 许炳煌.物联网技术在门式起重机检验检测系统中的应用[J].中国金属通报，2022（12）：240-242.

[4] 张国斌，苏万斌，齐子诚，等.大型桥、门式起重机焊缝裂纹产生机理及检测关键技术[J].起重运输机械，2020（5）：75-79.

[5] 贾晓杰.伸缩臂履带起重机带载行驶动态特性研究[D].长春：吉林大学，2023.

[6] 赵义江.基于干扰观测器的双摆效应桥式起重机的定位与抗干扰控制[D].杭州：浙江理工大学，2023.