吳鯤鵬

(漯河市特種設(shè)備安全檢測中心,河南漯河 462000)

對于起重機(jī)安全監(jiān)控與防搖控制研究

吳鯤鵬

(漯河市特種設(shè)備安全檢測中心,河南漯河 462000)

起重機(jī)在運(yùn)行過程中當(dāng)平移機(jī)構(gòu)采用可變速驅(qū)動時,吊重會在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生擺動現(xiàn)象,極大的影響了起重機(jī)的安全性以及工作效率;以三相交流電為電源的起重機(jī),在相序錯誤、過壓等情況下會導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)錯誤、過熱等現(xiàn)象,對起重機(jī)設(shè)備安全以及操作員的人身安全都有極大的影響?；谝陨蟽牲c(diǎn),對起重機(jī)進(jìn)行防搖控制,以期讓吊重的擺動盡可能快的消減,以及對起重機(jī)三相電相序是否正確、是否缺相、是否超重等進(jìn)行監(jiān)測,以保障起重機(jī)的安全性和工作效率。

門式起重機(jī) 全維觀測器 防搖控制 安全監(jiān)控

近年來，由于中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，已經(jīng)有些基礎(chǔ)建設(shè)項目日益在增加，隨著世界貿(mào)易中其他國家繼續(xù)深化，港口貨物和其他定量的工作日益繁重，由于中國的綜合國力不斷增強(qiáng)，大型工程如三峽工程、北京奧運(yùn)會等也將越來越多，于是起重機(jī)在這方面的發(fā)揮起到了越來越重要的作用。

1 起重機(jī)安全監(jiān)控的方法

1.1 研究和實(shí)施建筑安全生產(chǎn)的治本之策

實(shí)際的生產(chǎn)結(jié)合了建設(shè)和安全特性，研究和落實(shí)建設(shè)基安全的本政策。首先，我們必須加強(qiáng)施工安全管理、修訂法律法規(guī)和行政規(guī)章制度及安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，制定相關(guān)工作；其次，利用信息技術(shù)、建筑科學(xué)來標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的調(diào)試起重機(jī)實(shí)時在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時主控區(qū)域的塔式起重機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)非法操作，系統(tǒng)會自動提醒、短信等提示。現(xiàn)場安全管理和政府監(jiān)督管理人員，必須在第一時間停止危險的工作，以防止和減少事故的發(fā)生。

1.2 現(xiàn)場施工機(jī)械設(shè)備防護(hù)方面

嚴(yán)格的檢驗(yàn)設(shè)備性能，以及安裝后嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩Ｕ险{(diào)試必須要做到位，堅決淘汰報廢的機(jī)械設(shè)備。購買設(shè)備要進(jìn)行歸檔備案的處理，記錄設(shè)備故障、維修、保養(yǎng)的過程，并對設(shè)備違章指揮和違章操作的行為進(jìn)行禁令，以保護(hù)施工設(shè)備的正常運(yùn)行工作。

1.3 以開拓創(chuàng)新為動力,積極探索安全管理工作的新方法

進(jìn)一步完善了“安全生產(chǎn)許可證”制度，積極推廣新設(shè)備和應(yīng)用，新技術(shù)、新工藝，不斷提高安全生產(chǎn)，提高安全管理水平、方法以及措施，并結(jié)合實(shí)際的安全生產(chǎn)，從而來促進(jìn)安全應(yīng)用程序在生產(chǎn)工藝及技術(shù)裝備上的發(fā)揮，來達(dá)到及時淘汰落后的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的目的。以制度為基礎(chǔ)，科技進(jìn)步為動力，注重與時俱進(jìn)，提高安全管理的制度。

1.4 建立施工安全事故應(yīng)急救援預(yù)案

施工安全管理的制定，其目的是提高建筑抵御嚴(yán)重事故的快速反應(yīng)能力，最大限度地減少事故發(fā)生所帶來的損失，要提前建立救援安全事故的系統(tǒng)。一旦存在安全事件發(fā)生，邊可以立即迅速和有效地組織按照各自的職責(zé)和救援工作的分工，來防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)展，努力減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。

2 起重機(jī)常用的防搖控制系統(tǒng)研究

2.1 電子式減搖系統(tǒng)

對于吊重鋼絲繩擺動的原因是因?yàn)榈踔睾托≤囍g的撓性鋼絲繩柔性性所導(dǎo)致的，由于車的大小在執(zhí)行任務(wù)時的突然抬起而產(chǎn)生擺動。因此，發(fā)展電子防搖系統(tǒng)的前提是先解決控制電機(jī)輸出力矩的問題。

這種方法需要的非線性問題簡化為線性或準(zhǔn)線性問題，它是比較復(fù)雜的，它的應(yīng)用是有局限性的。隨后誕生了由變頻器通過輸出頻率改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的速度控制模式，其輸出頻率逆變器是用來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。一般在閉環(huán)控制下，實(shí)際應(yīng)用中容易出現(xiàn)小車速度調(diào)整過于頻繁的現(xiàn)象，使得司機(jī)不舒服現(xiàn)象時常發(fā)生，最終導(dǎo)致一些配備電子防抖系統(tǒng)吊具機(jī)的遺棄使用。

電子防抖與視覺傳感器反饋控制方案，是利用一個激光傳感器通過調(diào)整車運(yùn)作，以減少提重物擺動的速度和方向來檢測旋轉(zhuǎn)角度。然而，這種方法的成本過高，并且在惡劣的天氣條件是無法實(shí)現(xiàn)的。

模糊邏輯控制方案在國外已經(jīng)實(shí)行起來。它采用模糊神經(jīng)信息技術(shù)的和技巧，來尋找啟動加速的最佳時機(jī)，司機(jī)會經(jīng)操作搖實(shí)際運(yùn)行的系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入，以達(dá)到最佳的控制。模糊控制方案得以實(shí)施，是用來確定控制命令的工作，并自動將由主觀模糊的人通模糊數(shù)據(jù)來進(jìn)行數(shù)字化的定量，然后使用相同的微處理器模擬熟練的司機(jī)所操作的過程，由此起到了高效及安全性的結(jié)合的作用。

起重機(jī)的啟動時刻是很難得到確定保證的，管關(guān)鍵就在于它工作時吊載行程的大小以及起升高度的不確定性。因此，該方案只能在起重機(jī)路線固定及具有調(diào)速系統(tǒng)的前提下才能得以實(shí)施。

2.2 液壓減搖系統(tǒng)

液壓缸驅(qū)動的防搖控制僅僅能針對于已經(jīng)發(fā)生搖擺的狀況，而不能主動的去防止擺動。此防搖系統(tǒng)，多在外國港口機(jī)械上得以使用。然而，該系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致了該液壓系統(tǒng)的維護(hù)要求度頗高。

2.3 分離臺車式機(jī)械減搖系統(tǒng)

港機(jī)所用的防搖系統(tǒng)多是分離臺車式機(jī)械減搖系統(tǒng)，其防抖機(jī)是由分離臺車系統(tǒng)和機(jī)械阻尼系統(tǒng)構(gòu)成。它是由減搖平衡架6和小框架7構(gòu)成，減搖平衡架6的側(cè)擺動是由鉸軸8、9所決定的。其主要特點(diǎn)是：(1)簡單的分離臺車和阻尼系統(tǒng)；(2)由于分離臺車開度大，其自身防抖能力強(qiáng)；(3)定期改變阻尼量，使搖擺效果達(dá)到最佳；(4)維護(hù)方便。由于分離臺車的驅(qū)動方式是螺桿驅(qū)動，所以維護(hù)工作少，阻尼系統(tǒng)的配件也決定了其維護(hù)、調(diào)整與保養(yǎng)的及時性和方便性。

2.4 起重機(jī)防搖控制系統(tǒng)的應(yīng)用

倒八字繩系是一種方便、實(shí)惠、可信的防抖模式起升結(jié)構(gòu)。如德國、意大利以及俄羅斯長期以來在冶金起重機(jī)就已經(jīng)被使用。天津鋼管有限責(zé)任公司(天津大無縫)，在起重機(jī)的使用上就配合了這種防搖系統(tǒng)，其防抖效果顯著。該應(yīng)用程序在國內(nèi)的運(yùn)用比較少，大連重工起重集團(tuán)＃ (大連起重機(jī)廠)在20世紀(jì)70年代初，以該系統(tǒng)配合冶金起重機(jī)在鞍鋼冶金起重上得以很好的發(fā)揮，并在80年代初的動力是脫錠起重機(jī)，倒八字繩系也起到了作用，在大冶鋼廠的現(xiàn)場得多了多人的認(rèn)可。

電子防搖控制系統(tǒng)已成為研究起重機(jī)防搖控制的主流，但大部分國內(nèi)起重機(jī)防搖控制仍然采用的是機(jī)械防抖模式。一方面，由于企業(yè)無法承受費(fèi)用高昂的國外成熟的控制系統(tǒng)技術(shù)，另一方面是，由于國內(nèi)的研究大部分還處于理論階段，無法完成實(shí)物的創(chuàng)造。所以，我們更需快馬加鞭的實(shí)現(xiàn)電子防控系統(tǒng)的問世，來解決國內(nèi)起重生產(chǎn)的需求。

[1]鄒勝.集裝箱起重機(jī)吊具止擺裝置的工作原理及計算[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2011.

[2]林致來.岸邊集裝箱起重機(jī)機(jī)械減搖系統(tǒng)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2012.