摘要：起重机械属于工业机械范畴内涉及人身、财产安全的大型特种设备，强化其金属结构安全以及维护保养，尤其是长期应用存在金属结构疲劳的起重机械诊断维修至关重要。随着现阶段振动信号测量与分析在检测起重机金属结构振动过程中都得到了有效的应用，检测和分析水平也提升到了一定的提高。但是在对起重机金属结构振动与故障分析的过程中，依旧存在很多的问题，这就需要在发展的过程中不断对其进行研究和分析，从而制定更加完善的解决方案。
关键字：起重机械；金属结构振动；故障诊断
引言：
随着我国基础建设的快速发展，使用起重机械工程项目日益增多，工作环境越来越复杂，在各种不同环境下的频繁高强度作业，起重机械的疲劳问题日益突出。大型起重机械的金属结构正常使用寿命在20年左右，对于起重机械服役后期金属结构出现振动和故障诊断分析一直困扰着技术人员。因此，对于起重机械金属结构的安全监测以及故障问题分析成为解决问题的关键。通过分析不难发现，疲劳与振动之间的关系是密不可分的，因此疲劳和振动都会导致设备在使用寿命期间内发生安全事故，不仅会造成巨大的经济损失，而且会造成人员伤亡。
1起重机械金属结构振动和故障诊断存在的问题
起重机金属结构振动与故障诊断分析的过程中，依旧存在很多的问题，这些问题主要表现在：
1.1振动失效和故障机理研究不够
在当前研究当中，对于因为振动引起的起重机金属构造失效和故障机理探索重视不够充分，由非动态疲劳方面进行分析，构造疲劳破坏问题重点是思考构造设计方面应力和应变布置，由构造疲劳失效和构造振动反映中间内部特点去看，振动疲劳属于导致疲劳失效的因素之一。而导致中机械的核心金属构造和重点零部件在服役阶段。因为腐蚀锈蚀和裂纹以及磨损等一系列的因素，导致金属构造受力情况发生变化。构造内应力分布，原有频率变化，这就导致构造疲劳失效，这和构造振动反映有着紧密的联系。非静态在和激励时常又发模态和荷载振动产生耦合作用，遭受损坏的地方通常是部分振动过程中应变大，并且存在缺陷或者是应力汇聚的地方，破坏的起因是部分振动和应力汇聚这两个因素的一起作用。因为振动疲劳破坏十分复杂，单纯的使用非动态疲劳方式无法满足提升评价成果可靠和稳定方面的要求，在起重机械安全评价过程中，应该使用金属构造振动相关探索。
1.2振动故障诊断方式单一
其中机械金属构造服役安全评价第一点必须要分析设施使用过程中获得的多种信号，之后将信号当中多种有价值的信息提取出来，在当中获得和故障有关的特征，最后通过特征诊断故障，最近几年，运用十分广泛的短时傅立叶变换等均是由内积原理当作基础的特征波形基函数信号分解，主要目的是巧妙的使用和特征波形适合的基函数，对于信号进行良好的处理，提出故障征兆，进而完成故障诊断。对于系统前提的故障和轻微以及符合还有系统这些故障的诊断方式还不是十分完善，合理的诊断方式还不是很多，金属构造在服役时无法避免出现损伤和前期故障，其拥有可能性以及动态响应的微弱性。而符合和系统这两种故障因为多种因素耦合以及传播渠道繁琐，通常造成单一信号处理方式无法真正了解故障的形成因素。
2振动故障诊断分析
2.1专业技术诊断
通过专业系统完成对故障状态的分析与观察，对故障的所在进行推断，并且给出相应的排除故障的有效方法。专业诊断法需要汇集大量的专家知识，可以实现对随机出现的故障的合理诊断。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是，在知识的获取上会面临一定困难，知识库的更新速度相对比较缓慢，不同领域专家的知识存在一定矛盾点，目前在表达能力和处理能力上都存在一定局限性。
2.2模糊诊断法
在模糊诊断法中应适当的引入模糊逻辑，主要作用是克服出现的不精准性、不确定以及因为噪声而带来的影响，因而在对复杂系统进行处理时，会在时变、时滞等方面表现出一定优势。模糊诊断在具体应用过程中的缺点是在诊断复杂系统过程中，需要构建隶属函数和模糊规则，而从实际情况来看，这个过程难度较大，并且会消耗大量的时间。
2.3神经网络诊断
通过神经网络完成对故障的诊断，该诊断的基本思路如下：将故障特征信号作为神经网络的输入点，而神经网络的输出就是最终的诊断结果。第一，对已知的故障征兆和诊断结果进行应用，实现对神经网络的离线训练，通过这种方式使神经网路通过权值记忆故障征兆与诊断结果之间形成对应关系。第二，在神经网络的输入端将获得的故障征兆加入，并获取最终的诊断结果。各个故障的类型需要与输出神经元相对比，否则系统将无法显示新出现的故障类型，对故障的诊断将会造成不良影响。
3起重机金属结构诊断的具体应用
3.1起重机械金属结构振动测试
对于起重机械的整体结构来说，振动研究就包括了测试系统相关动态特性数据，例如固定频率检测和阻尼比检测以及振型检测等各个方面。其中解析、分析的放散和实验分析方案逐渐有效结合的模态分析技术，都融入了模态测试的改善技术和理论与结构强度测试应用案例和经验，需要最先创造结构有限元的模型，之后计算出结构有关有限元的模态数据，依据结构的有限元模态数据达到结构模态实验相关工作的改善工作，以此在一定程度上增强模态试验获取的结构模态参数安全性能和可依靠性以及其精确度，其中包括了完善的结构模态实验的有关悬挂位置和激励方位以及测量方位等相关的工作。依据实验分析的方案，于现场实地勘测获取的模态和解析方案模态实现进行对比，从而更好完成金属结构损伤问题的研究，研究出金属结构中存在的问题，以此依据对比分析可以增强设施问题检测的有效性和完善性，并且获取更为有效的金属振动结果和模态数据信息。
3.2起重机械振动故障的诊断
其主要分为两个方面:一方面是指，从单一故障诊断进行研究转换到故障分析。其金属构成或是零件出现脱落、裂痕等问题，经常会出现，其中振动信号并不是由多个单故障特点信号构成的，其主要是故障特征信号进行相互耦合，若是单一的故障进行安全诊断，就会出现问题。另一方面，从零部件故障分析转换到整体系统故障的分析。起重机械中的零件出现振动问题，通常情况下是对关键性的，这种零件出现振动不但难以诊断相应的诱发性各组航，还不能有效的管理整机体系问题。在起重机械系统中进行整体故障的诊断工作，需要在系统总体性和连接性进行研究，注重研究其系统内部全部构成动力特点和连接，以此获取其零件振动诊断的观点，最后逐渐找到其出现问题的因素。
总之，结束语：
当前，起重机设备已经在各行业中得到了广泛应用，并取得了一定的应用成效。与此同时，振动信号测量和分析也得到了推广应用，解决了许多实际问题，但尽管如此，起重机金属结构振动与故障诊断中依旧存在着的缺陷问题，这给起重机金属结构振动技术的应用效果带来了极大地负面影响，为此，不断进行创新技术和措施研究解决这些问题已经成为当务之急。
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论文作者:胡伟忠
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/20
标签：起重机械论文; 故障论文; 金属结构论文; 疲劳论文; 故障诊断论文; 起重机论文; 模态论文; 《防护工程》2018年第27期论文;