以風險識別為目的的門式起重機傳感器優(yōu)化布置研究.pdf

1、起重機械是工業(yè)生產和物流業(yè)的重要設備，其安全運行直接關系到企業(yè)安全生產和國家經濟運行的安全。隨著國家經濟的快速發(fā)展，起重機械得到了廣泛的應用。同時，科技的發(fā)展和需求的升級，使得起重機械向結構大型化、功能多元化發(fā)展，人們對其安全性能的要求不斷增高，起重機械風險監(jiān)測系統(tǒng)也隨之不斷得到廣泛應用。然而，起重機械傳統(tǒng)健康監(jiān)測著重于對結構損傷發(fā)出預警，主要考慮正常工況下起重機結構的承載能力，而未將吊重突然卸載，歪拉斜吊、臺風作用下大車歪斜前進等特殊

2、危險工況考慮在內。因此在研究起重機風險時，應考慮起重機械結構特性不同于橋梁等柔度較大的結構，其本身結構高聳、剛度大、重心高，失效狀態(tài)多為突發(fā)的、難以預測的倒塌、脫軌等非損傷累積的過程，與常規(guī)結構的失效模式不同這些特點。
　　針對上述情況，本文提出了應對起重機風險監(jiān)測系統(tǒng)進行完善的觀點。在利用智能傳感技術實現(xiàn)基于損傷累積的起重機風險監(jiān)測的基礎上，結合起重機服役環(huán)境、常見失效模式等特點，同時實現(xiàn)對起重機瞬態(tài)突發(fā)危險工況即起重機基于狀態(tài)

3、的風險的監(jiān)測，并利用起重機械損傷預警和安全評估系統(tǒng)相關理論和方法，及時并準確地對起重機風險進行識別和判斷，以便及時而有針對性地制定風險相關策略和手段以降低事故發(fā)生的概率。本文以門式起重機為研究對象，提出了一種基于風險的、更為科學的、全面的起重機風險監(jiān)測概念，總結出了基于風險識別的健康監(jiān)測系統(tǒng)框架，并對其監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器布置進行了相關研究和優(yōu)化。
　　首先，結合結構風險的概念以及起重機結構特性，本文提出將起重機風險監(jiān)測系統(tǒng)分為2類:

4、一類是基于狀態(tài)的起重機風險監(jiān)測系統(tǒng);另一類是基于損傷累積的起重機風險監(jiān)測系統(tǒng)。
　　其次，依照《起重機設計規(guī)范》和《起重機械安全規(guī)程》、應用本課題組研制的軌行式起重機防撞系統(tǒng)以及通過大型有限元分析軟件ANSYS的數值模擬，分別從起重機工作環(huán)境、工作空間以及自身狀態(tài)等三個方面分析得到了起重機狀態(tài)風險監(jiān)測儀器布置方案。
　　然后，鑒于一般情況下應力、位移傳感器主要布置在應力、位移危險點用以判斷和記錄結構整體和局部狀態(tài)以評估結構損

5、傷和壽命。本文認為:應力、位移傳感器還可用于監(jiān)測識別起重機基于狀態(tài)的風險。應用綜合評價法對用于識別起重機狀態(tài)風險的應力及位移傳感器進行優(yōu)化布置。根據起重機結構、工作環(huán)境及有限元分析結果確定影響測點布置的因素集;利用層次分析法(AHP)確定各因素權重;通過距離測度矩陣構建模糊支持度矩陣;應用模糊數學的方法將因素集中各因素進行分級和標準量化;最后利用加權平均綜合評價法對應力位移傳感器待選測點進行了優(yōu)化布置。
　　最后，本文對用于起重機

6、模態(tài)識別的狀態(tài)風險監(jiān)測的加速度傳感器進行了優(yōu)化布置研究。應用MATLAB對門式起重機基于模態(tài)識別的加速度傳感器優(yōu)化布置程序進行優(yōu)化，分別從模態(tài)數目的選取、傳感器數目的確定以及優(yōu)化方法的改進三方面進行。通過ROC變化率選取模態(tài)數目;運用基本和聲算法確定傳感器數目;通過改進和聲記憶庫初始值以及將三個重要參數設為隨迭代過程動態(tài)變化的形式對和聲算法進行改進。應用簡支鋼桁架梁橋模型證實了改進優(yōu)化方法在收斂速率以及穩(wěn)定性方面的優(yōu)越性。通過應用提出的