基于光纖傳感技術的起重機械健康監(jiān)測系統(tǒng)研制

    “十一五”國家科技支撐計劃重點項目“基于光纖傳感技術的起重機械健康監(jiān)測系統(tǒng)研制”簡介

    結構健康監(jiān)測可以準確可靠的評估所監(jiān)測結構完整性,減少維護費用,增加工作壽命,提高安全度。已經(jīng)在土木工程方面得到很好的應用，起重機械作為一種大型復雜的機械系統(tǒng)，其結構安全性能直接影響到工程質(zhì)量及相關人員安全，為進一步提高安全技術水平，保障工作效率，因此有必要開展結構健康監(jiān)測方面的研究。 
     應變是大型起重設備檢測最為重要的參數(shù)之一,它反映了工程結構的固有特征,對局部特性變化——尤其是對局部應力、局部結構損傷比較敏感。而傳統(tǒng)的應變儀測量不能滿足大型起重設備高精度、遠距離、分布式檢測的技術要求。并且其最大的缺點就是只能短期內(nèi)進行應變測量，不能對金屬結構應變進行長期的監(jiān)測。 
    光纖傳感器成為應用前景最好的核心傳感元件之一，其體積小,重量輕,可埋入結構,可復用以及無電磁干擾等優(yōu)點。在各種光纖傳感器中,光纖光柵傳感器可適用于惡劣環(huán)境下的長期監(jiān)測應用中,成為最具發(fā)展前景的電類傳感器替代品。 
相信該課題的成功將極大的推進起重機行業(yè)的安全技術水平，開拓新的安全性能評價方法，目前項目的初步的目標、主要內(nèi)容等如下： 

（一）目標 

    通過光纖光柵傳感技術的研究，建立大型起重機械健康監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對起重機械結構健康的實時監(jiān)測、起重機結構安全的預測預警、并能評估起重機械結構安全狀況，為基于光纖光柵傳感技術應用到起重機械這類特種設備提供技術方案，帶動特種設備健康監(jiān)測技術的提升。健康監(jiān)測技術提供了起重機械結構在整機運行過程中關鍵參數(shù)，并分析得到起重機械結構安全評價和結構剩余壽命；及時捕獲起重機械結構失效事故的前兆、發(fā)現(xiàn)其安全隱患、預防突發(fā)災難性事故，從而避免重大人員傷亡與財產(chǎn)損失。 

（二）主要研究內(nèi)容 

研制開發(fā)一套基于光纖光柵傳感技術的起重機械健康監(jiān)測系統(tǒng)。開展對光纖光柵組網(wǎng)監(jiān)測技術的研究；自主研發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)核心部件光纖光柵解調(diào)儀；開展基于光纖光柵傳感技術的特種設備結構安全預測預警、安全評價、剩余壽命評價方面研究，制訂基于光纖光柵技術的起重機械健康監(jiān)測系統(tǒng)的技術標準，為今后光纖光柵廣泛應用到大型特種設備健康監(jiān)測打下良好的基礎。通過上述相關技術的研究，提升特種設備監(jiān)測技術水平。發(fā)表論文并開展技術服務，推廣應用研究成果。 

（三）主要技術參數(shù)和考核指標 

    開發(fā)基于光纖光柵傳感技術的起重機械健康監(jiān)測系統(tǒng)1套，同時對起重機械結構上多個關鍵點應變情況進行監(jiān)測，測量精度達到1με；對起重機械運行時振動進行監(jiān)測，測量精度為50 ug，頻響范圍0-1000Hz以評估起重機械結構的整體動力特性；研制四光通道光纖光柵解調(diào)儀，波長分辨率為1 pm，同步掃描頻率可在1～50Hz之間設定以滿足監(jiān)控要求；能對起重機械運行過程中的異常進行預測預警；建立起重機械結構安全評價數(shù)學模型和結構剩余壽命數(shù)學模型，系統(tǒng)監(jiān)測中心能實時遠程顯示監(jiān)測結果并控制現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)；制訂基于光纖光柵技術的起重機械健康監(jiān)測系統(tǒng)的技術標準。