(高清版)GB∕T 36668.5-2020 游樂設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷 第5部分：應(yīng)力檢測監(jiān)測方法

ICS97.200.40Y57游樂設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷第5部分：應(yīng)力檢測/監(jiān)測方法國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會IGB/T36668.5—2020 12規(guī)范性引用文件 1 1 2 3 37設(shè)備和器材要求 38檢測/監(jiān)測工藝規(guī)程 49檢測/監(jiān)測方法 5 711評估方法 812檢維修策略 913記錄和報告 9ⅢGB/T36668.5—2020GB/T36668《游樂設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷》分為以下6個部分：——第1部分：總則； ——第5部分：應(yīng)力檢測/監(jiān)測方法；本部分為GB/T36668的第5部分。本部分按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本部分由全國索道與游樂設(shè)施標準化技術(shù)委員會(SAC/TC250)提出并歸口。GB/T36668.5—2020游樂設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷第5部分：應(yīng)力檢測/監(jiān)測方法GB/T36668的本部分規(guī)定了使用電阻應(yīng)變片對游樂設(shè)施關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件進行應(yīng)力檢測的方法和使本部分適用于新制造和在用游樂設(shè)施的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件應(yīng)力檢測、游樂設(shè)施大型框架結(jié)構(gòu)或支承件的應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測及疲勞損傷診斷。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB8408大型游樂設(shè)施安全規(guī)范GB/T13992金屬粘貼式電阻應(yīng)變計GB/T18159滑行車類游樂設(shè)施通用技術(shù)條件GB/T20306游樂設(shè)施術(shù)語GB/T20737無損檢測通用術(shù)語和定義GB/T20921機器狀態(tài)監(jiān)測與診斷詞匯GB/T33213無損檢測基于光纖傳感技術(shù)的應(yīng)力監(jiān)測方法GB/T33218無損檢測基于光纖傳感技術(shù)的設(shè)備健康監(jiān)測方法GB/T34370(所有部分)游樂設(shè)施無損檢測GB/T36668.1游樂設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷第1部分：總則界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.13.2采用監(jiān)測儀器在線監(jiān)測游樂設(shè)施大型框架結(jié)構(gòu)或支承件的應(yīng)力變化，當(dāng)監(jiān)測的應(yīng)力值接近控制值3.3利用游樂設(shè)施結(jié)構(gòu)的應(yīng)力響應(yīng)數(shù)據(jù)分析結(jié)構(gòu)物理參12GB/T36668.5—20204方法概述4.1應(yīng)變片應(yīng)力檢測方法將電阻應(yīng)變片粘貼或焊接在游樂設(shè)施關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件上，應(yīng)變片敏感柵隨著被測結(jié)構(gòu)伸長或縮短，使得敏感柵電阻值隨之變化。電阻應(yīng)變片的電阻變化率與所測應(yīng)變成正比，通過測量電阻應(yīng)變片的電阻，可以計算出檢測區(qū)域的應(yīng)變。使用電阻應(yīng)變片對游樂設(shè)施關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件進行應(yīng)力檢測的目標主要包括以下3個方面：a)獲得游樂設(shè)施關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件的應(yīng)力分布規(guī)律和應(yīng)力集中情況；b)檢驗游樂設(shè)施關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件的強度；c)驗證游樂設(shè)施關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計合理性。使用電阻應(yīng)變片進行應(yīng)力檢測主要有以下優(yōu)點：a)測量靈敏度與精度高；b)容易安裝；c)測量范圍廣；其局限性如下：a)受電磁干擾，測量結(jié)果易因干擾發(fā)生漂移；b)不適用于長期監(jiān)測。4.1.4干擾因素電磁和無線電頻率干擾可能影響應(yīng)力檢測結(jié)果，為防止電磁干擾，橋盒和應(yīng)變片之間的連線要用屏4.2光纖光柵傳感應(yīng)力監(jiān)測方法將光纖光柵傳感器粘貼或焊接在游樂設(shè)施的大型框架結(jié)構(gòu)或支承件上，游樂設(shè)施工作時的載荷和外界環(huán)境變化將引起其結(jié)構(gòu)應(yīng)力和溫度等物理量發(fā)生變化，導(dǎo)致光纖光柵傳感器的光柵周期或有效折射率發(fā)生變化，光纖光柵反射中心波長發(fā)生漂移。通過檢測光纖光柵傳感器中心波長的漂移量，即可得到被測結(jié)構(gòu)溫度和應(yīng)力等物理量的變化情況。光纖光柵傳感應(yīng)力監(jiān)測是為了監(jiān)測游樂設(shè)施大型框架結(jié)構(gòu)或支承件持續(xù)工作期間的應(yīng)力時間歷程曲線。一方面是對出現(xiàn)的異常及時發(fā)現(xiàn)并采取補救措施，另一方面是基于實時監(jiān)測的應(yīng)力數(shù)據(jù)對結(jié)構(gòu)進行損傷診斷分析和壽命預(yù)測。3GB/T36668.5—2020使用光纖光柵傳感進行應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測主要有以下優(yōu)點：a)容量大。可在一根光纖上同時測量幾十個點的多種參量變化。b)精度高。不受光源功率波動、光纖微彎效應(yīng)及耦合損耗等因素影響。c)無零漂。出廠后不需要定期檢定，系統(tǒng)維護成本很低。d)抗電磁干擾。電絕緣材料做成的光纖利用光子傳輸信息，避免了電磁場干擾。e)耐久性好。光纖化學(xué)性能穩(wěn)定，耐酸堿腐蝕能力強，適合在惡劣環(huán)境中使用。f)便于安裝。傳感器結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小，適于各種應(yīng)用場合，尤其適合于埋入材料內(nèi)部構(gòu)成所謂的智能材料或結(jié)構(gòu)。g)可長周期監(jiān)測。其局限性如下：a)點式監(jiān)測，一個傳感器只能覆蓋結(jié)構(gòu)一個測點；b)光纖光柵傳感器同時受應(yīng)變和溫度變化，在監(jiān)測應(yīng)變時，應(yīng)進行溫度補償。光纖光柵傳感器存在應(yīng)變和溫度的交叉敏感問題，單個光纖光柵反射波長的變化難以分辨出應(yīng)變和溫度的變化量。使用光纖光柵傳感器進行應(yīng)力監(jiān)測時，應(yīng)對光纖光柵傳感器進行溫度補償。5安全要求本章并未列出實施時所有的安全要求，使用本部分的用戶應(yīng)在實施前建立安全準則。實施過程中的安全要求至少如下：a)檢測/監(jiān)測人員應(yīng)遵守游樂設(shè)施現(xiàn)場運行的安全要求，根據(jù)檢測/監(jiān)測地點的要求穿戴防護工作服和佩戴有關(guān)防護設(shè)備；b)檢測/監(jiān)測時，應(yīng)注意游樂設(shè)施啟動及運轉(zhuǎn)時轎廂的移動，防止人員碰撞及連接電纜和光纜的阻礙；c)在進行高空操作時，應(yīng)考慮檢測/監(jiān)測人員、設(shè)備等墜落因素，并采取必要的保護措施。6人員要求按本部分進行應(yīng)力檢測或應(yīng)力監(jiān)測的人員應(yīng)經(jīng)過相關(guān)專業(yè)培訓(xùn)，同時熟悉游樂設(shè)施檢驗規(guī)程。7設(shè)備和器材要求7.1應(yīng)力檢測設(shè)備器材應(yīng)力檢測所需儀器設(shè)備器材及工具主要包括：已安裝數(shù)據(jù)采集軟件的電腦、電阻應(yīng)變儀、帶線及適7.2應(yīng)力監(jiān)測設(shè)備器材7.2.1光纖應(yīng)力監(jiān)測硬件系統(tǒng)(見圖1)光纖應(yīng)力監(jiān)測硬件系統(tǒng)由光纖傳感子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)組成，包括：光纖光4GB/T36668.5—2020的性能應(yīng)符合GB/T33213的規(guī)定。狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示子系統(tǒng)光纖傳感子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)圖1光纖應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)示意圖7.2.2光纖應(yīng)力監(jiān)測軟件系統(tǒng)(見圖1)軟件系統(tǒng)應(yīng)至少包括初始化設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)分析模塊。各模塊功能作溫度等信息進行配置與管理，對測點部位材料參數(shù)進行配置。b)數(shù)據(jù)顯示模塊：實現(xiàn)所有測點位置、各測點實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的曲線顯示，并顯示各測點歷史最大值。c)數(shù)據(jù)處理模塊：對數(shù)據(jù)進行接收和實時存儲，并實現(xiàn)各測點數(shù)據(jù)查詢。構(gòu)健康狀態(tài)診斷和基于累積損傷理論的結(jié)構(gòu)剩余壽命預(yù)測等。7.3設(shè)備的維護和校準儀器設(shè)備應(yīng)進行周期性的檢測和調(diào)節(jié)來校正儀器的參數(shù)，以保證儀器功能。使用前，應(yīng)仔細檢查、校對檢測/監(jiān)測用儀器設(shè)備，所備儀器應(yīng)滿足檢測/監(jiān)測項目內(nèi)容、精度的要照制定的書面程序進行，并應(yīng)對每次維護檢查的結(jié)果進行記錄。光纖光柵傳感器的校準應(yīng)按GB/T33213使用完成后，應(yīng)按照儀器設(shè)備存放管理要求存放儀器設(shè)備。8檢測/監(jiān)測工藝規(guī)程8.1通用檢測/監(jiān)測工藝規(guī)程從事應(yīng)力檢測/監(jiān)測的單位應(yīng)按本部分的要求制定通用檢測/監(jiān)測工藝規(guī)程，其內(nèi)容應(yīng)至少包括如下要素：a)適用范圍；c)實施人員資格；d)檢測/監(jiān)測儀器設(shè)備；e)被檢測/監(jiān)測設(shè)備與部件的信息：名稱、類型、編號、結(jié)構(gòu)形式、尺寸、安裝地點、設(shè)計與運行f)傳感器安裝位置及傳感器安裝方式；g)運行工況：5GB/T36668.5—2020h)檢測/監(jiān)測過程和數(shù)據(jù)分析解釋；i)檢測/監(jiān)測結(jié)果的評定；j)檢測/監(jiān)測記錄、報告和資料存檔；l)編制日期。8.2檢測/監(jiān)測作業(yè)指導(dǎo)書或工藝卡對于每個被檢測/監(jiān)測部件或每套被檢測/監(jiān)測設(shè)備，應(yīng)按照9.1的要求制定應(yīng)力檢測/監(jiān)測作業(yè)指導(dǎo)書或工藝卡。9檢測/監(jiān)測方法9.1檢測/監(jiān)測前的準備資料審查應(yīng)包括下列內(nèi)容：b)被檢測/監(jiān)測件運行記錄資料：日常維護保養(yǎng)記錄、開停車情況、運行參數(shù)、載荷變化情況以及運行中出現(xiàn)的異常情況等；d)其他資料：修理和改造的文件資料等。應(yīng)對現(xiàn)場的安全隱患進行排查，并合理選擇儀器設(shè)備的安置地點，保證人員和儀器設(shè)備的供電與安全問題。根據(jù)現(xiàn)場情況確定實施條件，建立應(yīng)力檢測/監(jiān)測人員和設(shè)備運行控制人員的聯(lián)絡(luò)方式。根據(jù)設(shè)備的類型和實際運轉(zhuǎn)工況確定設(shè)備的運行程序。9.1.4檢測/監(jiān)測點的確定a)根據(jù)設(shè)計單位或使用單位的要求確定；b)依據(jù)GB8408,選擇相應(yīng)的重要零部件和關(guān)鍵軸；c)根據(jù)結(jié)構(gòu)有限元仿真分析得到的結(jié)構(gòu)應(yīng)力熱點區(qū)確定，在不影響檢測/監(jiān)測的情況下，傳感器應(yīng)安裝在盡可能靠近應(yīng)力熱點區(qū)的部位；d)根據(jù)歷史損傷數(shù)據(jù)分析的結(jié)果確定；e)應(yīng)考慮整機的運動特點，最好考察整機的最大應(yīng)力狀態(tài)；f)對于滑行車類游樂設(shè)施檢測/監(jiān)測點應(yīng)覆蓋GB/T18159規(guī)定的被測結(jié)構(gòu)。6GB/T36668.5—20209.1.5檢測/監(jiān)測作業(yè)指導(dǎo)書或工藝卡的編制對于每個被檢測/監(jiān)測部件或每套被檢測/監(jiān)測設(shè)備，應(yīng)根據(jù)使用的儀器和現(xiàn)場實際情況，按照通用檢測/監(jiān)測工藝規(guī)程編制應(yīng)力檢測/監(jiān)測作業(yè)指導(dǎo)書或工藝卡，確定應(yīng)變片或光纖傳感器安裝的部位和表面條件，同時對被檢測/監(jiān)測設(shè)備進行測繪，對檢測/監(jiān)測部位進行編號，畫出被檢測/監(jiān)測設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。應(yīng)變片選型要求如下：c)待測試件材質(zhì)，涉及不同的溫度補償，如：鋼材約為11×10-6/℃、鋁材約為23×10-6/℃等；貼片前，還應(yīng)對待用的應(yīng)變片進行外觀檢查和阻值測量。外觀檢查可憑肉眼(必要時借助放大鏡)進行，重點觀察敏感柵有無銹斑和缺陷、是否排列整齊、基底和覆蓋層有無損壞以及引線是否完好。阻9.2傳感器的安裝9.2.1應(yīng)力檢測傳感器的安裝應(yīng)力檢測采用電阻應(yīng)變片，其粘接工藝按GB/T13992的規(guī)定進行，具體如下：a)貼片前，應(yīng)對待用的應(yīng)變片進行外觀檢查和阻值測量。面積約為應(yīng)變片面積的5倍左右。d)待測表面的清洗：用潔凈棉紗或脫脂棉球蘸乙醇或丙酮等易揮發(fā)溶劑對貼片部位進行反復(fù)擦洗，直至棉紗或棉球上見不到污垢為止。e)應(yīng)變片的定位：在待測表面上畫出貼片的準確部位。f)貼片工藝(見圖2):粘結(jié)劑分常溫固化和加熱固化兩種，一般選用常溫固化膠水。貼片過程位后，在應(yīng)變片上墊一層聚乙烯或四氟乙烯薄膜，用手指輕輕擠壓出多余的膠水和氣泡，待膠水初步固化后再松開手指。粘貼好的應(yīng)變片應(yīng)保證位置準確、粘接牢固、膠層均勻、無氣泡和整潔干凈。對準標志對準標志焊盤柵格有效長度載體圖2應(yīng)變片粘貼結(jié)構(gòu)示意圖7GB/T36668.5—2020g)導(dǎo)線的焊接與固定：待膠水固化后，進行導(dǎo)線焊接與固定。常溫靜態(tài)測量可使用雙芯多股銅質(zhì)塑料線做導(dǎo)線，動態(tài)測量應(yīng)使用三芯或四芯屏蔽電纜做導(dǎo)線。應(yīng)變片和導(dǎo)線間的連接最好通過接線端子，焊點確保無虛焊。導(dǎo)線最好與試件綁扎固定，導(dǎo)線兩端應(yīng)根據(jù)測點編號做好標記。h)貼片質(zhì)量檢查包括外觀檢查、電阻和絕緣電阻測量。外觀檢查主要觀察貼片方位是否正確，應(yīng)變片有無損傷，粘貼是否牢固和有無氣泡等。絕緣電阻測量可以檢查有無斷路、短路。及油類浸入甚至?xí)淖兓缀驼辰Y(jié)劑的物理性能。為了防止大氣中游離水分和雨水、露水的9.2.2應(yīng)力監(jiān)測傳感器的安裝應(yīng)力監(jiān)測采用光纖光柵傳感器，其安裝方法按照GB/T33213的要求。9.3系統(tǒng)初始設(shè)置載應(yīng)力狀態(tài)，檢查各應(yīng)變片回零情況，回零良好可進行下一次測試，否則應(yīng)檢查設(shè)備連接狀態(tài)重新測量。應(yīng)力監(jiān)測的初始設(shè)置如下：將已安裝好光纖光柵傳感器的監(jiān)測系統(tǒng)開機預(yù)熱至系統(tǒng)穩(wěn)定工作狀態(tài)，對光纖光柵傳感器進行初始參數(shù)設(shè)置，記錄此時的傳感器波長。9.4檢測/監(jiān)測實施對于應(yīng)力檢測，如設(shè)備具有多種工況，應(yīng)在設(shè)備實際運行的每一種工況下分別測試。每種工況連續(xù)測試至少3次。對于每一種工況，在空載、偏載、滿載條件下分別進行測試。對于應(yīng)力監(jiān)測，自監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)試完成后，監(jiān)測系統(tǒng)需在設(shè)備9.5檢測/監(jiān)測數(shù)據(jù)分析對于應(yīng)力檢測，應(yīng)嚴格記錄檢測開始時間和結(jié)束時間，設(shè)備運行工況和應(yīng)力時程曲線應(yīng)在檢測記錄中清晰標識。內(nèi)予以保存。10檢測/監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法10.1檢測數(shù)據(jù)處理方法檢測數(shù)據(jù)應(yīng)進行異常值剔除，異常值剔除參考10.2。10.2監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法首先將應(yīng)力監(jiān)測采集的應(yīng)力-時間歷程數(shù)據(jù)處理成便于提取循環(huán)數(shù)的數(shù)據(jù)，這個過程包括異常值剔a)異常值剔除：檢測出異常大的值并進行去除；b)等值數(shù)壓縮：將采樣應(yīng)力-時間歷程中，連續(xù)相等的數(shù)據(jù)只保留一個；c)峰谷值檢測：將數(shù)據(jù)中的峰谷值提取出來，為下一步無效幅值去除做準備；d)去除無效幅值：將應(yīng)力幅值很小的