智能起重機械技術研究及檢驗方式

胡 雨

（中核機械工程有限公司，上海 201512）

1 智能起重機械技術概述

智能起重機械技術指通過集成智能控制、傳感、驅動和通信等技術，實現起重機械設備的智能化、高效化和安全化運行。該技術旨在提高起重機械的作業性能，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境污染。智能起重機械技術的主要特點為：①智能控制。利用先進的計算機控制技術、人機交互技術和智能算法，實現起重機械設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，自動規劃最優起吊路徑，自動調整吊具姿態等。②狀態監測與故障診斷。通過安裝各種傳感器和檢測設備，實時監測起重機械設備的工作狀態，對可能出現的故障進行預測和診斷，以提高設備的可靠性和可用性。③信息化和網絡化。利用現代通信技術，實現起重機械設備與操作員、管理系統及其他設備的信息交互和共享，提高設備的協同作業能力和遠程監控水平[1]。

2 智能起重機械技術的研究進展

2.1 智能控制技術

智能起重機械技術的智能控制技術是提高設備運行性能的關鍵領域之一，具體包括以下幾方面：①神經網絡控制。神經網絡控制技術具有自學習、自適應等特點，可提高起重機械設備的控制精度和魯棒性。研究人員將神經網絡技術應用于起重機械設備的運動控制、負載位移控制等方面，實現了設備的智能化運行。②模糊控制。模糊控制技術具有處理不確定性、非線性問題的能力，適用于起重機械設備的負載升降、速度控制等。研究人員將模糊控制技術與PID 控制相結合，提高了起重設備的控制性能。③最優控制。最優控制技術可在滿足系統約束條件下，實現起重機械設備的最優化運行。研究人員將最優控制理論應用于起重設備的路徑規劃、能耗優化等方面，提高了設備的工作效率。④自適應控制。自適應控制技術可根據系統參數和外界環境的變化，自動調整控制器參數，以提高系統的適應性。研究人員將自適應控制技術應用于起重設備的抗干擾控制、振動抑制等方面，提高了設備的運行穩定性。⑤集成控制。集成控制技術可將多種控制策略相結合，實現起重機械設備的綜合優化控制。例如，研究人員將神經網絡控制與PID 控制相結合，實現了起重設備的多目標優化控制。未來，隨著智能控制技術的不斷發展，起重機械設備的控制精度、工作效率和抗干擾能力將持續提升。通過將更多先進的智能控制技術應用于起重機械領域，將進一步推動起重機械行業的智能化升級。

2.2 狀態監測與故障診斷

在智能起重機械技術的研究進展中，狀態監測與故障診斷具體包括以下幾方面：①傳感器技術。在起重機械設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，以實時監測設備的工作狀態和關鍵部件的運行情況。②信號分析技術。通過對傳感器采集的信號進行時域、頻域分析，以識別設備可能出現的故障或異常狀況。例如，利用小波變換、經驗模態分解等方法對振動信號進行分析，以診斷設備的故障部位和原因。③機器學習技術。利用機器學習算法，如支持向量機（SVM）、隨機森林（RF）等，訓練故障診斷模型，以提高故障診斷的準確性和泛化能力。④遠程監測與診斷。通過無線通信技術將起重機械設備的狀態信息實時傳輸到遠程監控中心，實現設備的遠程監測和故障診斷，提高設備的維護效率和安全性。⑤在線診斷與預測。利用先進的診斷方法，如殘差生成對抗網絡（GAN）、長短時記憶網絡（LSTM）等，實現設備故障的實時監測、預測和預警，以提高設備的可用性和可靠性。未來，隨著物聯網、大數據和人工智能技術的不斷發展，狀態監測與故障診斷技術在起重機械領域將得到更加廣泛的應用。通過將這些技術應用于起重機械設備的維護和保養，可提高設備的運行效率，降低維護成本，為起重機械行業的發展提供強大支持。

3 智能起重機械技術檢驗方式

3.1 靜態檢驗

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

3.2 動態檢驗

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

3.3 安全防護檢驗

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

3.4 電氣系統檢驗

電氣系統檢驗主要針對設備的電氣系統、傳感器和通信系統進行功能和安全性檢驗，具體包括以下幾點：①電源檢驗。檢查設備的電源電壓、頻率和相位，確保電源參數符合設備要求，避免電源異常影響設備的正常運行。②電路檢驗。檢查設備的電路設計、布線和連接，確保電路安全、可靠，避免電路故障導致的設備損壞或安全事故。③控制系統檢驗。檢查設備的控制系統性能，包括控制器、控制程序、執行機構等，確保控制系統能夠準確控制設備的運行，實現設備的各種功能。④傳感器檢驗。檢查設備的傳感器性能，包括傳感器類型、測量范圍、精度等，確保傳感器能夠準確檢測設備的工作狀態和運行參數，為設備的控制和保護提供依據。⑤通信系統檢驗。檢查設備的通信系統性能，包括通信協議、通信接口、抗干擾性等，確保設備能夠實現可靠的數據傳輸和遠程控制。⑥電氣保護檢驗。檢查設備的電氣保護裝置，如接地保護、漏電保護、過載保護等，確保設備在出現電氣故障時能夠迅速切斷電源，保障設備和人身安全。⑦安全電壓檢驗。檢查設備的安全電壓是否符合標準要求，確保設備在人員接觸時不會造成觸電傷害。電氣系統檢驗結束后，檢驗人員需要根據檢驗結果出具檢驗報告，指出設備的優點和不足，為設備的維護、維修和改進提供依據。通過電氣系統檢驗，可確保智能起重機械設備的電氣系統安全可靠，為設備的穩定運行提供保障。

3.5 信息化和網絡化檢驗

信息化和網絡化檢驗主要針對設備的信息化和網絡化功能進行檢驗，具體包括以下幾點：①數據采集檢驗。檢查設備的數據采集性能，包括傳感器、數據采集系統、數據傳輸協議等，確保設備能夠準確收集運行數據和狀態信息。②數據處理檢驗。檢查設備的數據處理能力，包括數據處理算法、數據處理速度、數據存儲可靠性等，確保設備能夠有效地處理收集到的數據。③信息展示檢驗。檢查設備的信息展示性能，包括用戶界面、顯示方式、信息呈現效果等，確保設備能夠直觀地展示運行數據和狀態信息，方便操作人員實時監控設備的運行情況。④通信檢驗。檢查設備的通信性能，包括通信協議、通信接口、數據傳輸速率等，確保設備能夠與外部系統進行可靠的數據傳輸和通信。⑤遠程監控檢驗。檢查設備的遠程監控性能，包括遠程監控系統、遠程控制功能、數據安全等，確保操作人員能夠實時監控設備的運行情況，實現遠程控制和操作。⑥網絡化功能檢驗。檢查設備的網絡化性能，包括設備聯網能力、數據共享能力、協同作業能力等，確保設備能夠實現網絡化協同作業和遠程協作。⑦信息安全檢驗。檢查設備的信息安全性能，包括數據加密、安全認證、訪問控制等，確保設備傳輸和存儲的數據安全，防止信息泄漏和網絡攻擊。信息化和網絡化檢驗結束后，檢驗人員需要根據檢驗結果出具檢驗報告，指出設備的優點和不足，為設備的維護、維修和改進提供依據。通過信息化和網絡化檢驗，可確保智能起重機械設備的信息化和網絡化功能穩定可靠，為設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備的結構、部件和材料在重復加載和卸載條件下的耐久性和可靠性進行檢驗，具體包括以下幾點：①結構檢驗。通過對設備進行疲勞耐久性試驗，評估設備的結構和部件在重復加載和卸載條件下的強度、剛度和耐久性。②材料檢驗。檢查設備關鍵部件的材料性能，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焊接質量檢驗。檢查設備的焊接質量，包括焊縫質量、焊縫強度、焊接缺陷等，確保焊接質量符合要求，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，檢查設備是否存在疲勞裂紋，確保設備安全性。⑤磨損檢驗。檢查設備的磨損情況，包括摩擦磨損、疲勞磨損等，評估設備的耐磨性和使用壽命。⑥潤滑檢驗。檢查設備的潤滑系統，包括潤滑劑類型、潤滑方式、潤滑效果等，確保設備在各潤滑狀態下的摩擦磨損性能和耐久性。疲勞耐久性檢驗結束后，檢驗人員需要根據檢驗結果出具檢驗報告，指出設備的優點和不足，為設備的維護、維修和改進提供依據。通過疲勞耐久性檢驗，可確保智能起重機械設備在長時間負荷條件下的穩定性、可靠性和安全性，為設備的使用壽命提供保障[4-5]。

4 結束語

綜上所述，智能起重機械技術的研究進展為起重設備的性能優化和安全保障提供了有力支持。通過實施相應的檢驗方式，可有效地評估設備在各種工況下的性能和可靠性。未來，隨著科技的不斷發展，智能起重機械技術將在更多領域得到廣泛應用，推動起重機械行業轉型升級。