蘇 瑩

創(chuàng)業(yè)集團(tuán)大慶起重運(yùn)輸機(jī)械廠，黑龍江 大慶 163712

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長(zhǎng)，進(jìn)出口貿(mào)易的持續(xù)增加，裝卸搬運(yùn)的業(yè)務(wù)量也在不斷的增加，作為裝卸作業(yè)的主干機(jī)械的起重機(jī)的工作負(fù)荷也日益加重。作為起重機(jī)骨架的金屬結(jié)構(gòu)，其狀態(tài)好壞在起重機(jī)作業(yè)過(guò)程中起著舉足輕重的作用，然而，許多不同程度的損傷隱藏在金屬結(jié)構(gòu)中難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，致使結(jié)構(gòu)故障不斷出現(xiàn)、造成，怎樣科學(xué)合理的進(jìn)行起重機(jī)結(jié)構(gòu)故障管理以成為刻不容緩的問(wèn)題。

1 起重機(jī)結(jié)構(gòu)故障管理的對(duì)可視化技術(shù)的需求

傳統(tǒng)的起重機(jī)結(jié)構(gòu)管理方法倚重于技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)，主要是靠技術(shù)人員不斷的巡視、檢查或定期檢測(cè)，然后憑借長(zhǎng)期在一線工作的經(jīng)驗(yàn)和精湛的技術(shù)對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的狀態(tài)進(jìn)行判斷。一旦發(fā)現(xiàn)裂紋，采取的方法多是縮小巡檢周期，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)裂紋等缺陷進(jìn)行維修[1]。

首先，這種基本上滯后性的工作瑣碎、復(fù)雜，不能有效的縮短故障檢測(cè)時(shí)間、第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障并維修，而為了保障安全性、準(zhǔn)確性需要技術(shù)人員耗費(fèi)大量的時(shí)間在巡查、檢查上，無(wú)形中使管理成本大大增加；

其次，因?yàn)槠鹬貦C(jī)復(fù)雜的工作環(huán)境，很多構(gòu)件部位也難以檢查到位并可能在技術(shù)人員攜帶檢測(cè)儀器攀爬時(shí)產(chǎn)生一定的危險(xiǎn)性；

最后，大多情況下，對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)也要求技術(shù)人員對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)了解深厚并利用精湛的力學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行分析演算，無(wú)形中給結(jié)構(gòu)管理工作的推廣設(shè)置了一道高高的門檻，不利于管理工作的推廣。

因此，對(duì)能夠降低結(jié)構(gòu)管理工作實(shí)踐門檻，使工作能夠易于開展并得以更好推廣的直觀、快捷的技術(shù)手段的需求已成為必然。

而可視化技術(shù)可以將實(shí)際檢測(cè)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成直觀、易懂的圖形圖像形式，顯示出合適的巡查時(shí)間、推算出機(jī)器的安全壽命及可能出現(xiàn)損壞的部位等，該技術(shù)是以損傷容限設(shè)計(jì)和斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，不需要繁復(fù)的演算，大大降低了對(duì)技術(shù)人員的要求。

2 可視化技術(shù)的理論方法

可視化技術(shù)憑借圖像處理和電腦圖形學(xué)等技術(shù)，用動(dòng)畫技術(shù)、幾何圖形、色彩、對(duì)比度、紋理等手段，將大量瑣碎、抽象的數(shù)據(jù)用圖形、圖像的形式，形象、直觀的顯示出來(lái)，并相互進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，將理論、模擬與實(shí)際檢測(cè)結(jié)合在一起，是計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的一種延伸。具體作業(yè)方法如下：

通過(guò)電腦將原始數(shù)據(jù)中的有用數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換并映射點(diǎn)、線、面及三維體等幾何元素，并將這些幾何元素繪制成圖形圖像顯現(xiàn)出來(lái)并對(duì)反饋信息進(jìn)行一定的分析的方法，將大量數(shù)據(jù)（測(cè)量或?qū)?shù)據(jù)計(jì)算、分析的過(guò)程中都有可能產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)）后面隱藏的信息轉(zhuǎn)化為可通過(guò)視覺效應(yīng)表達(dá)的直觀形式，使技術(shù)人員能夠比較容易的分析起重機(jī)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、及時(shí)處理問(wèn)題，防患于未然。

另外，電腦智能處理數(shù)據(jù)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人為操作的速度，這樣可以使每時(shí)每秒輸入的數(shù)據(jù)得到高速、有效的利用。并且技術(shù)人員還可以通過(guò)改變參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)相同系列機(jī)型、不同載荷工況的分析。

3 可視化技術(shù)在起重機(jī)結(jié)構(gòu)故障管理中的應(yīng)用

在起重機(jī)結(jié)構(gòu)故障管理過(guò)程中，可視化技術(shù)主要是通過(guò)以下幾方面來(lái)體現(xiàn)其價(jià)值：

1）將與穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)疲勞的相關(guān)的參數(shù)、變量及其它結(jié)構(gòu)參數(shù)、載荷特性，以圖形圖像的形式直觀的表達(dá)出來(lái)，使結(jié)構(gòu)故障管理人員更容易解釋某一特定點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和參數(shù)，更易于加深對(duì)起重機(jī)運(yùn)行狀況的了解，進(jìn)而有效的避免對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的不必要的傷害；

2）可視化技術(shù)將損傷容限設(shè)計(jì)理論、斷裂力學(xué)理論應(yīng)用在結(jié)構(gòu)故障管理中，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析，產(chǎn)生出以圖形圖像形式表示的，可以根據(jù)機(jī)械狀態(tài)、空間的不同而變換的現(xiàn)象，克服了傳統(tǒng)的起重機(jī)結(jié)構(gòu)管理方法倚重于技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)的弊端，排除了主觀因素，具有一定的客觀性。并且還能大大提高實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的利用率，為以后的研究、新系統(tǒng)的開發(fā)奠定基礎(chǔ)，并極大地降低了結(jié)構(gòu)管理工作的技術(shù)門檻；

3）該技術(shù)包含的分析、評(píng)估系統(tǒng)可以建立模型、加載人機(jī)交換，通過(guò)系統(tǒng)軟件把結(jié)構(gòu)受力變形、應(yīng)力云圖等直觀的表現(xiàn)出來(lái)，結(jié)構(gòu)管理者通過(guò)參數(shù)輸入界面將參數(shù)進(jìn)行更改、分析，就可以得出在不同程度的負(fù)荷下起重機(jī)結(jié)構(gòu)受力的情況，進(jìn)一步了解不同的尺寸、厚度的鋼板對(duì)機(jī)器的影響。并且將實(shí)際檢測(cè)的應(yīng)力數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，合理的改模、分析不足，改進(jìn)系統(tǒng)；

4）利用斷裂力學(xué)和損傷容限設(shè)計(jì)等理論對(duì)起重機(jī)構(gòu)件的裂紋萌生時(shí)間進(jìn)行評(píng)估計(jì)算，并將起重機(jī)構(gòu)件裂紋的擴(kuò)展進(jìn)程用圖片模擬展現(xiàn)，故障管理人員可以以此為根據(jù)結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況制定出裂紋巡檢計(jì)劃。

另外，起重機(jī)結(jié)構(gòu)故障管理者還可以在系統(tǒng)內(nèi)輸入起重機(jī)主要構(gòu)成材料型號(hào)、結(jié)構(gòu)尺寸、服役時(shí)間、服役環(huán)境及工作強(qiáng)度等參數(shù)，對(duì)起重機(jī)當(dāng)前狀態(tài)下的可能壽命、有無(wú)損傷等進(jìn)行推測(cè)，使結(jié)構(gòu)故障管理者和使用者更加清楚起重機(jī)的使用狀態(tài)，對(duì)起重機(jī)的使用和維護(hù)方法進(jìn)行改進(jìn)，更好的延長(zhǎng)起重機(jī)的使用壽命，減少“病假”、提高起重機(jī)的“出勤率”。

4 結(jié)論

綜上所述，可視化管理技術(shù)可以將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)的數(shù)據(jù)通過(guò)損傷容限設(shè)計(jì)理論和疲勞斷裂力學(xué)對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展進(jìn)行模擬，幫助故障管理人員制定出合理的巡檢計(jì)劃。而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)得出的應(yīng)力數(shù)據(jù)又可與系統(tǒng)分析的結(jié)果對(duì)比，將系統(tǒng)模塊分析的不足進(jìn)行修改，使系統(tǒng)分析能進(jìn)一步的精確。通過(guò)這樣的操作模式可以使起重機(jī)結(jié)構(gòu)故障管理人員更加深入的了解起重機(jī)，更有利于起重機(jī)的日常維護(hù)和保養(yǎng)，有利于各種故障的預(yù)防和排除。同時(shí)，也可有利于起重機(jī)結(jié)構(gòu)故障管理工作的推廣和研究。

[1]鄭培，盧耀祖，張氫.大型港口橋式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析[J].起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械，2008(3)：31.

[2]樊仁才，李松玲.港口門座式起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)控方法設(shè)計(jì)[J].機(jī)電設(shè)備，2003(6).

[3]陰曙光.論科學(xué)計(jì)算可視化在結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用[J].山西建筑，2003(9).

[4]王鳴杰.起重機(jī)結(jié)構(gòu)故障管理的可視化技術(shù)研究[J].科技資訊，2010(25).

[5]于同工.狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在港口機(jī)械上的應(yīng)用[J].港口裝卸，2001，4.