设备结构健康监测 基于光纤传感技术的设备健康监测方法.pdf

设备结构健康监测基于光纤传感技术的设备健康监测方法

1范围

本标准规定了基于光纤传感技术的设备健康监测技术、数据分析方法、健康状态评估方法和损伤/

故障预测方法及相关要求。

本标准适用于机械设备、起重设备、承压设备、钢结构等设备和结构运行中的健康监测。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T19873.1机器状态监测与诊断振动状态监测第1部分：总则

GB/T19873.2机器状态监测与诊断振动状态监测第2部分：振动数据处理、分析与描述

GB/T23713.1机器状态监测与诊断预测第1部分：一般指南

GB/T33213设备结构健康监测基于光纤传感技术的应力测定方法

GB/T30024起重机金属结构能力验证

GB/T18459传感器主要静态性能指标计算方法

3运行状态参数监测

3.1概述

设备的应力和振动直接表征了设备的健康状态，因此实施设备健康监测时应重点考虑其应力状态

指标和振动状态指标。状态监测流程见GB/T23713.1。

3.2应力状态监测

设备的应力状态参数通过光纤传感技术进行测定，应力监测方法见GB/T33213。

3.3振动状态监测

设备的振动状态参数通过光纤传感技术进行测定，振动监测方法见GB/T19873.1。

4监测内容与测点选择

监测内容应根据设备运维安全风险、结构受力及变形特点、结构易损性分析、服役环境特点和监测

目标等确定。

测点选择应满足安全报警和健康状态评估要求，遵循科学性、合理性、准确性、完整性、重点性、

代表性、经济性、可操作性原则。

设备健康监测对象宜包括下列结构或机构：

1设备的主要受力结构。

2设备的关键传动机构。

3设备的高危易损部位。

2

4其他关键的结构构件和机构。

设备监测内容应包括结构整体响应监测、结构局部响应监测、荷载（作用）与环境监测，并符合下

列规定：

1结构整体响应监测内容包括变形、位移、沉降、倾斜、结构动力特性、动力响应等。

2结构局部响应监测内容包括构件局部应变（应力）、裂缝、内力、温度、松动、磨损、振动、损

伤、疲劳、老化、失效等。

3荷载（作用）监测内容可包括动载荷、静载荷、冲击载荷、交变载荷等。

4环境监测内容包括风、雨、雪、温度、湿度、地震、腐蚀等。

5传感系统选型与技术要求

传感器及解调装置选型应满足被监测设备对量程、精度、测速、分辨率、灵敏度、频响特性、测点

数、通道数、工作温度范围等要求，全分布式传感系统还应有传感距离、定位精度、空间分辨率等指标

要求。

传感器及解调装置应具有基本现场防护措施，便于安装保护。

应变传感器应满足下列要求：

1一般分为静应变、动应变传感器，应变监测应根据结构特点，进行温度补偿，消除温度串扰引起

的测量偏差。

2具有分辨率、耐温、抗疲劳、使用寿命等基本参数。

3静应变传感器量程宜不小于预测最大值的1.5~2倍，动应变传感器量程宜不小于预测最大值的2

倍。

4精度不宜低于±0.1%F.S,非线性度宜低于0.5%F.S,灵敏度小于1.0με，并应按现行国家标准《传感

器主要静态性能指标计算方法》GB/T18459的有关规定确定。

5能在待测设备的极限运行环境中工作，不受外界环境干扰、耐化学腐蚀、抗冲击振动、抗疲劳。

6工作温度范围应根据设备自身运行工况及工作环境的温度确定。

7传感器及解调装置应有长期测量稳定性、可重复性、耐久性、环境适应性。

振动传感器应满足下列要求：

1具有灵敏度、量程、频率响应范围、工作温度、信号传输方式等基本功能需求。

2一般分为加速度型、速度型、位移型传感器，振动监测应消除温度变化引起的测量偏差。

3能在各种环境中工作，不受电磁干扰、耐化学腐蚀、抗冲击振动。

4量程应根据待测设备监测需求和工况条件选定。

5工作温度范围应根据设备自身运行工况及工作环境的温度确定。

6传感