本發(fā)明屬于起重運輸機械領(lǐng)域，特征涉及冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

冶金起重機是吊運液態(tài)金屬的設(shè)備，結(jié)構(gòu)件可靠性要求很高，冶金起重機結(jié)構(gòu)件的失效表現(xiàn)為強度失效、剛度失效、穩(wěn)定性失效。因此對主梁強度(應(yīng)力)與溫度進行在線檢測十分必要。目前，國內(nèi)外對冶金起重機主梁應(yīng)力和溫度主要采用電阻應(yīng)變片進行檢測，其不足在于：(1)因為檢測點數(shù)少，不能及時掌握主梁的強度變化，同時受檢測點數(shù)量的限制還會影響檢測精度，導(dǎo)致檢測結(jié)果不準(zhǔn)。(2)電阻應(yīng)變片的粘接工藝決定其使用時間較短不利于在線長期檢測。

近年發(fā)展起來的光纖光柵傳感技術(shù)是一種先進傳感技術(shù)，它有效克服當(dāng)前電學(xué)類傳感系統(tǒng)在長期穩(wěn)定性、耐久性和分布范圍方面存在的不足，可滿足冶金起重機主梁應(yīng)力和溫度檢測的高精度、遠(yuǎn)距離、分布式和長期、實時、在線的技術(shù)要求，具有傳統(tǒng)技術(shù)無可比擬的優(yōu)勢。

針對大型冶金起重機主梁應(yīng)力與溫度檢測，結(jié)合大型冶金起重機低速重載、變速沖擊、間歇工作和三維移動等特點，提供一種獲取應(yīng)力、溫度信息，并對檢測信號進行綜合處理的系統(tǒng)是目前亟待解決的技術(shù)問題。

在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強對本發(fā)明的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的目的在于提供一種冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)，進而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的一個或者多個問題。

本公開的其他特性和優(yōu)點將通過下面的詳細(xì)描述變得清晰，或者部分地通過本公開的實踐而習(xí)得。

根據(jù)本公開的一種示例性實施例，提供一種冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

光源；

多個光纖光柵傳感器，設(shè)置于冶金起重機主梁上的多個檢測點，用于檢測所述多個檢測點的應(yīng)力和溫度；

計算裝置，用于將檢測到的所述多個檢測點的應(yīng)力和溫度分別與一應(yīng)力閾值和一溫度閾值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果發(fā)送一報警信號；

報警裝置，用于接收到所述報警信號發(fā)出報警。

在本公開的一種示例性實施例中，所述多個光纖光柵傳感器包括：

光纖；

多個光纖光柵，通過所述光纖連接，用于將所述光源向所述光纖發(fā)出的一入射信號經(jīng)所述光纖光柵反射得到一反射信號。

在本公開的一種示例性實施例中，所述多個光纖光柵包括:

第一光纖光柵,設(shè)置于所述冶金起重機的主梁上蓋板，用于檢測所述主梁上蓋板上的第一檢測點的應(yīng)力和溫度；

第二光纖光柵，設(shè)置于所述冶金起重機的主梁下蓋板，用于檢測所述主梁下蓋板上的第二檢測點的應(yīng)力和溫度；

第三光纖光柵，設(shè)置于所述冶金起重機的主梁覆蓋板，用于檢測所述主梁覆蓋板上的第三檢測點的應(yīng)力和溫度。

在本公開的一種示例性實施例中，所述第一檢測點包括起重機跨中T型鋼中點，所述第二檢測點包括起重機跨中主覆板與下蓋板焊接處和下蓋板與端梁過渡處，所述第三檢測點包括起重機跨中T型鋼下部和主覆板與端梁過渡處中點。

在本公開的一種示例性實施例中，于檢測到的所述檢測點的應(yīng)力大于所述應(yīng)力閾值或所述檢測點的溫度大于所述溫度閾值時，所述計算裝置發(fā)送所述報警信號。

在本公開的一種示例性實施例中，于所述檢測的所述檢測點的溫度等于所述溫度閾值以及所述檢測點的應(yīng)力等于所述應(yīng)力閾值時，所述計算裝置發(fā)送所述報警信號。

在本公開的一種示例性實施例中，所述的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)，還包括：

信號調(diào)理箱，設(shè)置于所述多個光纖光柵傳感器和所述計算裝置之間，用于接收所述多個光纖光柵傳感器輸出的信號，并將所述信號進行調(diào)整處理后輸入所述計算裝置。

在本公開的一種示例性實施例中，所述調(diào)整處理包括：濾波、放大和/或光電信號轉(zhuǎn)換。

在本公開的一種示例性實施例中，所述的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)，還包括：

存儲器，用于存儲所述多個檢測點的應(yīng)力和溫度。

在本公開的一種示例性實施例中，所述報警裝置通過聲音或光進行報警。

根據(jù)本公開的一些實施方式，通過采取單一的光纖傳感器，實現(xiàn)應(yīng)力、溫度的檢測，設(shè)置主梁上的特定位置，確定監(jiān)測預(yù)警門限，可進行雙參數(shù)的同步故障分析和綜合判斷。

根據(jù)本公開的一些實施方式，冶金起重機主梁應(yīng)力溫度光纖在線檢測系統(tǒng)也可以應(yīng)用在各種起重機結(jié)構(gòu)件應(yīng)力和溫度檢測上。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。

附圖說明

通過參照附圖詳細(xì)描述其示例實施例，本發(fā)明的上述和其它目標(biāo)、特征及優(yōu)點將變得更加顯而易見。

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，并與說明書一起用于解釋本公開的原理。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本公開的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示出根據(jù)本公開一示例實施方式的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)的總體框圖。

圖2示出根據(jù)本公開一示例實施方式的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)的檢測點布置圖。

圖3示出根據(jù)本公開一示例實施方式的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)的計算裝置進行分析與診斷的流程圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的范例；所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個或更多實施方式中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對本公開的實施方式的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，可以實踐本公開的技術(shù)方案而省略所述特定細(xì)節(jié)中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、組元、裝置、步驟等。

需要指出的是，在附圖中，為了圖示的清晰可能會夸大層和區(qū)域的尺寸。而且可以理解，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為在另一元件或?qū)印吧稀睍r，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中間的層。另外，可以理解，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為在另一元件或?qū)印跋隆睍r，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一個以上的中間的層或元件。另外，還可以理解，當(dāng)層或元件被稱為在兩層或兩個元件“之間”時，它可以為兩層或兩個元件之間唯一的層，或還可以存在一個以上的中間層或元件。通篇相似的參考標(biāo)記指示相似的元件。

本公開提供一種冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：光源；多個光纖光柵傳感器，設(shè)置于冶金起重機主梁上的多個檢測點，用于檢測所述多個檢測點的應(yīng)力和溫度；計算裝置，用于將檢測到的所述多個檢測點的應(yīng)力和溫度分別與一應(yīng)力閾值和一溫度閾值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果發(fā)送一報警信號；報警裝置，用于接收到所述報警信號發(fā)出報警。通過采取單一的光纖傳感器，實現(xiàn)應(yīng)力、溫度的檢測，設(shè)置主梁上的特定位置，確定監(jiān)測預(yù)警門限，可進行雙參數(shù)的同步故障分析和綜合判斷。此外，本公開的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)也可以應(yīng)用在各種起重機結(jié)構(gòu)件應(yīng)力和溫度檢測上。

下面結(jié)合附圖對本公開的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)進行具體說明，其中，圖1示出根據(jù)本公開一示例實施方式的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)的總體框圖；圖2示出根據(jù)本公開一示例實施方式的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)的檢測點布置圖；圖3示出根據(jù)本公開一示例實施方式的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)的計算裝置進行分析與診斷的流程圖。

首先結(jié)合圖1-2就冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)進行詳細(xì)說明。

圖1示出根據(jù)本公開一示例實施方式的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)的總體框圖；圖2示出根據(jù)本公開一示例實施方式的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)的檢測點布置圖。

如圖1所示，冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)包括：光源；多個光纖光柵傳感器，設(shè)置于冶金起重機主梁上的多個檢測點，用于檢測所述多個檢測點的應(yīng)力和溫度；計算裝置，用于將檢測到的所述多個檢測點的應(yīng)力和溫度分別與一應(yīng)力閾值和一溫度閾值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果發(fā)送一報警信號；報警裝置，用于接收到所述報警信號發(fā)出報警。

具體來說，本公開利用光纖光柵傳感器進行應(yīng)力、溫度檢測的原理在于，采用光纖布拉格光柵(fiber Bragg grating,FBG)形式的光纖光柵傳感器，光纖布拉格光柵傳感器FBG的輸出信號的波長會隨著應(yīng)力和溫度的變化而變化。當(dāng)應(yīng)變變大或溫度上升時，光纖布拉格光柵傳感器FBG的波峰峰值波長會變大，根據(jù)此變化可以得到相應(yīng)的應(yīng)力和溫度的變化。

在本公開的一種示例性實施例中，所述多個光纖光柵傳感器包括：光纖；多個光纖光柵，通過所述光纖連接，用于將所述光源向所述光纖發(fā)出的一入射信號經(jīng)所述光纖光柵反射得到一反射信號。

如圖2的檢測點布置圖所示，在本公開的一種示例性實施例中，所述多個光纖光柵包括:

第一光纖光柵,設(shè)置于所述冶金起重機的主梁上蓋板①處，用于檢測所述主梁上蓋板上的第一檢測點的應(yīng)力和溫度；

第二光纖光柵，設(shè)置于所述冶金起重機的主梁下蓋板③、⑤處，用于檢測所述主梁下蓋板上的第二檢測點的應(yīng)力和溫度，也就是說第二光纖光柵有多個；

第三光纖光柵，設(shè)置于所述冶金起重機的主梁覆蓋板②、④處，用于檢測所述主梁覆蓋板上的第三檢測點的應(yīng)力和溫度，也就是說第三光纖光柵有多個。

在本公開的一種示例性實施例中，所述第一檢測點包括起重機跨中T型鋼中點，所述第二檢測點包括起重機跨中主覆板與下蓋板焊接處和下蓋板與端梁過渡處，所述第三檢測點包括起重機跨中T型鋼下部和主覆板與端梁過渡處中點。

上述的檢測點布置可以整體反映冶金起重機主梁的應(yīng)力和溫度，同時也是主梁疲勞破壞幾率最大的地方，通過以上5點的監(jiān)測即可實現(xiàn)對主梁應(yīng)力和溫度的實時監(jiān)控，防止主梁的失效。但本公開不限于此，可以在任何需要或值得關(guān)注的地方設(shè)置檢測點。

下面結(jié)合圖3對計算裝置進行分析與診斷的流程進行具體說明，圖3示出根據(jù)本公開一示例實施方式的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)的計算裝置進行分析與診斷的流程圖。

如圖3所示，所述的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)的計算裝置進行分析與診斷的流程為：

首先，輸入光纖傳感器采集的信號，利用剖分運算，將信號分成奇、偶樣本序列，利用偶樣本來預(yù)測奇樣本，利用偏差來更新信號；

然后，進行信號合并、運算，提取特征值，與正常值或標(biāo)準(zhǔn)值進行比較判斷，若超限，即報警，若未超限，即返回。

計算裝置進行分析與診斷的的核心在于根據(jù)應(yīng)力和溫度信號數(shù)據(jù)曲線的發(fā)展趨勢進行預(yù)測。若數(shù)據(jù)有多次突變或超標(biāo)，根據(jù)起重機的機型和用途不同，進行判斷報警，同時避免誤報。

在本公開的一種示例性實施例中，所述冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)還配置有外置存儲器，外置存儲器與計算裝置連接，可在線實時有效地記錄故障發(fā)生前后的監(jiān)測信息?？蓪崿F(xiàn)對事故追憶，故障發(fā)生前后時刻的機組狀態(tài)數(shù)據(jù)中包含著豐富的診斷信息，可及時準(zhǔn)確地獲取故障發(fā)生時刻。

但在此需要特別指出的是，外置存儲器不是本系統(tǒng)必需的，上述外置存儲器的功能同樣也可以通過內(nèi)置于計算裝置的內(nèi)部存儲器來實現(xiàn)。

在本公開的一種示例性實施例中，所述的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)，還包括信號調(diào)理箱，設(shè)置于所述多個光纖光柵傳感器和所述計算裝置之間，信號調(diào)理箱的作用是進行光纖光柵信號波長的調(diào)整處理。將布置在主梁3個待測位置上的光纖光柵傳感器通過配線盒與四芯光纜連接，光纜將信號接入四通道光纖光柵波長信號調(diào)理箱，調(diào)理箱輸出信號輸入計算裝置進行數(shù)據(jù)處理，并顯示輸出。

通常的信號調(diào)理箱包括光源、耦合器、探測器、濾波器、接收器等部件。

在本公開的一種示例性實施例中，所述調(diào)整處理包括：信號隔離、濾波、放大和/或光電信號轉(zhuǎn)換等。

同樣在此需要特別指出的是，信號調(diào)理箱不是本系統(tǒng)必需的，上述信號調(diào)理箱的功能同樣也可以由計算裝置通過軟件處理來實現(xiàn)。

在本公開的一種示例性實施例中，于檢測到的所述檢測點的應(yīng)力大于所述應(yīng)力閾值或所述檢測點的溫度大于所述溫度閾值時，所述計算裝置發(fā)送所述報警信號。

在本公開的一種示例性實施例中，于所述檢測的所述檢測點的溫度等于所述溫度閾值以及所述檢測點的應(yīng)力等于所述應(yīng)力閾值時，所述計算裝置發(fā)送所述報警信號。

在本公開的一種示例性實施例中，所述報警裝置通過聲音或光進行報警。

此需要特別指出的是，本公開的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)可進行雙參數(shù)的同步故障分析和綜合判斷，也就是說在溫度監(jiān)控顯示的同時，對應(yīng)力值進行實時運算，提取特征值，雙參數(shù)(應(yīng)力、溫度)同步分析。判斷準(zhǔn)則設(shè)定為雙參數(shù)判斷：(1)應(yīng)力或溫度其中一個超標(biāo)時，報警；(2)應(yīng)力或溫度均未超標(biāo)，但兩者同時達到某一值時，報警。此外，本系統(tǒng)還可以根據(jù)報警點和數(shù)值提出故障類型。

除了用于冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度在線檢測外，本系統(tǒng)也可以應(yīng)用在各種起重機結(jié)構(gòu)件應(yīng)力和溫度檢測上。

優(yōu)選地，本公開的冶金起重機主梁應(yīng)力、溫度檢測系統(tǒng)特別適應(yīng)于要求安全級別很高的大型冶金起重機，但本公開并不局限于此。

通過以上的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解，根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)和方法具有以下優(yōu)點中的一個或幾個。

根據(jù)本公開的一些實施方式，通過采取單一的光纖傳感器，實現(xiàn)應(yīng)力、溫度的檢測，設(shè)置主梁上的特定位置，確定監(jiān)測預(yù)警門限，可進行雙參數(shù)的同步故障分析和綜合判斷。

根據(jù)本公開的一些實施方式，冶金起重機主梁應(yīng)力溫度光纖在線檢測系統(tǒng)也可以應(yīng)用在各種起重機結(jié)構(gòu)件應(yīng)力和溫度檢測上。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。