王寶軍

（河北省特種設(shè)備監(jiān)督檢驗研究院廊坊分院，河北 廊坊 065000）

起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)是指對起重機(jī)作業(yè)過程進(jìn)行監(jiān)控、記錄和管理的重要操作參數(shù)和安全狀況?！秶鴦?wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》是國發(fā)[2010]23號文件；2010年9月21日，《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)特種設(shè)備安全工作的若干意見》特別提到了“大型起重機(jī)必須安裝安全監(jiān)控系統(tǒng)”?！镀鹬貦C(jī)械定期檢驗規(guī)則》《起重機(jī)械安裝改造重大修理監(jiān)督檢驗規(guī)則》等2016年頒布，對需要安裝安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備和檢驗項目進(jìn)行了進(jìn)一步的規(guī)定，并提出了必須嚴(yán)格按照規(guī)定和規(guī)范安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。

近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和發(fā)展，起重機(jī)的技術(shù)和輔助設(shè)備水平得到了明顯的提高，安全監(jiān)控和管理體系日趨完善。對各種起重機(jī)的安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)進(jìn)行了檢驗，發(fā)現(xiàn)在數(shù)據(jù)收集和狀態(tài)監(jiān)控等方面仍然有很多問題。這要求檢驗人員在檢驗中能及時發(fā)現(xiàn)錯誤，并對其進(jìn)行確認(rèn)，從而有效地保障起重機(jī)的使用安全。

1 起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)概述及其作用分析

從根本上說，起重機(jī)安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)屬于電力控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括輸入、處理、輸出、儲存等主要環(huán)節(jié)，對吊裝設(shè)備的工作過程進(jìn)行監(jiān)控、控制，并對關(guān)鍵信息進(jìn)行記錄和管理。它不是一個單獨的產(chǎn)品，它是一個與起重機(jī)設(shè)備相關(guān)的控制系統(tǒng)。安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)分為軟硬件兩大塊。在軟件方面，系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件等。從硬件方面來說，它包含監(jiān)控儀、PLC、外圍元件、電子控制信息采集元件、視頻監(jiān)控元件等。只有在軟件和硬件相結(jié)合的情況下，才能實現(xiàn)安全監(jiān)控與管理。起重機(jī)安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)是起重機(jī)安全防護(hù)設(shè)備中的一種，它的工作特點是安全保護(hù)、實時顯示、危險預(yù)警。在實際使用中，起重設(shè)備的安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控各種作業(yè)參數(shù)，包括起重、起重力矩、振幅、速度、高度、傾斜度、風(fēng)速等15項指標(biāo)，對上述工作參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控，能夠有效地防止起重設(shè)備在使用中出現(xiàn)故障和風(fēng)險。該系統(tǒng)還對起重機(jī)7個方面的工作狀況進(jìn)行了實時監(jiān)控，并對系統(tǒng)的綜合誤差、存儲要求、實時性等進(jìn)行了監(jiān)控。安全監(jiān)控與管理體系的支持，使起重機(jī)使用更加高效、安全、穩(wěn)定。

2 起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)檢驗誤區(qū)分析及處理

2.1 監(jiān)控參數(shù)檢驗問題及處理

從目前的門式起重機(jī)使用情況來看，盡管目前已有多種系統(tǒng)投入使用，但在數(shù)據(jù)收集上還有很大的發(fā)展空間。因此，必須及時、準(zhǔn)確地收集有關(guān)資料，并采取相應(yīng)的對策。因此，在實際運(yùn)行中，必須重視信息收集技術(shù)的不斷更新，采用智能故障診斷的思想，對特殊的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)和方法進(jìn)行研究，從而為提高鐵路運(yùn)輸場門式起重機(jī)的安全監(jiān)控管理系統(tǒng)提供技術(shù)支持。在安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的檢驗中，監(jiān)控參數(shù)的檢驗是非常關(guān)鍵的一項工作，其中包括起重、提升高度、大小車行程、工作循環(huán)等。首先，在重量參數(shù)檢驗時，要檢驗在屏幕上顯示的起重單元是“t”還是小數(shù)點后的兩個位數(shù)?，F(xiàn)場提升負(fù)荷，負(fù)荷極限顯示與監(jiān)控系統(tǒng)的顯示相符。經(jīng)常會有兩個小數(shù)點的數(shù)字顯示在監(jiān)視器上，而在起重限制顯示屏上，顯示的數(shù)字是一個十進(jìn)制數(shù)字，如果起重限制裝置的精確度不夠，那么就可以進(jìn)行替換。其次，在提升高度和大小車的沖程檢驗中存在的問題，例如，在卷筒、車輪等處沒有安裝編碼器，而是根據(jù)操作過程中的接觸器的吸力時間乘以運(yùn)轉(zhuǎn)速度獲得參數(shù)。這樣做會造成計算結(jié)果與實際操作距離的偏差。為了保證升高度和大小車行程兩個指標(biāo)與實際的行駛距離一致，必須在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b編碼器。

2.2 監(jiān)控狀態(tài)檢驗問題及處理

監(jiān)控狀態(tài)檢驗是安全監(jiān)控管理系統(tǒng)中的一項重要工作，它主要包括檢驗電梯制動狀態(tài)、門聯(lián)鎖狀態(tài)和供電電纜卷軸狀態(tài)。而在上述的檢驗工作中，往往會產(chǎn)生各種各樣的錯誤。首先，在檢驗起重裝置的剎車狀況時，會發(fā)現(xiàn)在操縱抱閘器上有一個信號來監(jiān)控抱閘的動作，這是一種不科學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)化的狀態(tài)監(jiān)控，不能很好地了解起重機(jī)的運(yùn)行狀況。在這種狀況下，檢驗員必須對剎車的運(yùn)行狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，以確保監(jiān)控系統(tǒng)顯示的全部剎車狀況。其次，在門鎖狀態(tài)檢驗中，存在一些未安裝聯(lián)鎖保護(hù)開關(guān)、連鎖保護(hù)開關(guān)串聯(lián)等問題，會對門鎖的運(yùn)行狀況產(chǎn)生影響。針對這種誤解，可以采用門聯(lián)鎖保護(hù)開關(guān)，各門狀態(tài)在監(jiān)控系統(tǒng)中單獨顯示。最后，在對電力線纜進(jìn)行檢驗時，經(jīng)常會發(fā)生過緊工作狀態(tài)的現(xiàn)象，這是由于電纜敷設(shè)不當(dāng)造成的。在解決這種誤解的過程中，需要檢驗員根據(jù)檢驗的要求調(diào)節(jié)保護(hù)開關(guān)的安裝位置，并對保護(hù)開關(guān)的邏輯和動作進(jìn)行驗證。

2.3 信息采集和儲存檢驗問題及處理

在安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的收集與存儲是非常關(guān)鍵的，為了使其更好地發(fā)揮其作用，必須加強(qiáng)對數(shù)據(jù)的檢驗。數(shù)據(jù)收集與儲存檢驗主要是檢驗掃描周期、儲存時間。首先，在掃描周期檢驗中，往往存在歷史數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)存儲間隔過長的問題，從而導(dǎo)致了不符合要求。在解決這個誤解時，要根據(jù)系統(tǒng)說明書中的規(guī)定，對實際的掃描周期進(jìn)行判定。其次，在存儲時間檢驗方面，往往會出現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲時間的偏差，檢規(guī)要求吊車在系統(tǒng)運(yùn)行30天后，在現(xiàn)場查閱檔案，檢驗檔案的完整性和存檔；儲存的持續(xù)時間至少為30天。要解決這個誤解，首先，要根據(jù)30天以前有沒有數(shù)據(jù)，然后，再進(jìn)一步檢驗30天內(nèi)有沒有數(shù)據(jù)，就能更精確地判定數(shù)據(jù)存儲時間是否滿足規(guī)定。

2.4 報警裝置檢驗問題及處理

報警裝置是指在發(fā)生緊急事故時，對操作人員和工作人員發(fā)出的聲光報警信號。一般的起重設(shè)備都裝有報警設(shè)備，能發(fā)出聲光報警。但是，在無負(fù)載狀態(tài)下，在模擬起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控項目出現(xiàn)故障時，無法發(fā)出聲、光報警信號，無法按照要求停止起重機(jī)。產(chǎn)生此問題的原因在于報警設(shè)備的設(shè)定不合理，當(dāng)監(jiān)控項目發(fā)生故障時，可將警報信號傳遞給操作人員及處于危險區(qū)的人員，而無法根據(jù)設(shè)定的設(shè)定要求停止。

2.5 PLC通信功能

PLC通信模塊主要完成對PLC內(nèi)部的寄存器的讀取和寫入，完成對PLC的控制與數(shù)據(jù)的采集。為了支持多種PLC協(xié)議，在軟件的基礎(chǔ)上，設(shè)計了支持CAN、RS232、Modbus、TCP等多種協(xié)議，并通過修改配置文件來進(jìn)行協(xié)議的轉(zhuǎn)換，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的自適應(yīng)性。PLC通信模塊的程序設(shè)計，在初始化時，從組態(tài)表中讀出協(xié)議組態(tài)選項，并初始化對應(yīng)的硬件界面。與PLC裝置相連后，通過循環(huán)讀取PLC的寄存器，獲得各機(jī)械的運(yùn)行速度、行程、負(fù)載等信息，并將它們存儲在 CraneStateData中；同時，如果從DeviceMoveData的數(shù)據(jù)區(qū)域中，從路徑規(guī)劃模塊中讀出移動序列，根據(jù)通訊協(xié)議，將該控制信息寫入PLC的內(nèi)部寄存器，實現(xiàn)對該裝置的控制。

圖1 起重機(jī)械演示裝置及其安全監(jiān)控管理系統(tǒng)

2.6 集成金屬結(jié)構(gòu)在線健康監(jiān)控系統(tǒng)

從目前的起重機(jī)安全監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢來看，在門吊的安全監(jiān)控系統(tǒng)中嵌入在線健康監(jiān)控是提高門吊安全監(jiān)控的重要環(huán)節(jié)。在實際使用中，應(yīng)著重于實際的振動傳感器和應(yīng)力應(yīng)變計，把它們裝在門吊的重要部位，以達(dá)到實時捕捉各種結(jié)構(gòu)振動和應(yīng)力應(yīng)變的目的，同時，實時評估、分析和保存數(shù)據(jù)，并根據(jù)分析的結(jié)果，確定是否要發(fā)出預(yù)警，以便做出相應(yīng)的反應(yīng)。

3 監(jiān)控狀態(tài)

3.1 起升機(jī)構(gòu)的制動狀態(tài)

經(jīng)常檢驗發(fā)現(xiàn)，用橋門式起重機(jī)安裝的監(jiān)控系統(tǒng)不能通過在吊車上安裝一個檢驗開關(guān)來監(jiān)控吊車的運(yùn)行狀況，而是通過從控制抱閘器上采集信號來監(jiān)控抱閘的運(yùn)行狀況。起重機(jī)制動是起重機(jī)的一種重要的安全保護(hù)設(shè)備，它的運(yùn)行狀況由各個監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)控，顯示器上應(yīng)該清楚地顯示出每臺起重機(jī)的開閉情況。剎車狀態(tài)應(yīng)該與剎車臂的開啟或關(guān)閉相適應(yīng)，而不能完全依靠抱閘開關(guān)信號。

3.2 門聯(lián)鎖狀態(tài)

起重設(shè)備一般具有多個門，如一門通用橋式吊車，從登機(jī)臺進(jìn)入吊車設(shè)置一個門，駕駛室到橋架門，在兩端的橫梁扶手上設(shè)置一個門，檢驗時發(fā)現(xiàn)以下問題：（1）不是所有門都設(shè)置聯(lián)鎖保護(hù)開關(guān)；（2）所有的聯(lián)鎖保護(hù)開關(guān)都是串聯(lián)的，在監(jiān)視系統(tǒng)的顯示屏上，僅有一個門關(guān)的狀態(tài)。各門必須安裝門聯(lián)鎖防護(hù)開關(guān)，并在監(jiān)視系統(tǒng)中單獨地顯示各門的狀況。如果每個聯(lián)鎖保護(hù)開關(guān)都是串聯(lián)的，那么，即使監(jiān)視系統(tǒng)顯示門沒有關(guān)上，但無法判斷哪個門或哪些門未關(guān)閉。

3.3 供電電纜卷筒狀態(tài)

檢驗時發(fā)現(xiàn)，門式起重機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對電力線軸的運(yùn)行狀況單邊監(jiān)控了過緊狀態(tài)，但沒有同時監(jiān)控過松弛狀況。施工單位認(rèn)為，線纜太緊會引起拉線斷裂，對線纜的松弛作用不大。線纜太緊或太松，保護(hù)開關(guān)的線路是合理的，但是，開關(guān)的安裝位置不對，當(dāng)電線太緊或太松時，保護(hù)開關(guān)會不能正常工作。解決辦法：對電力線纜的工作狀況進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)檢規(guī)的規(guī)定，對線纜的工作狀況進(jìn)行監(jiān)控。正確地調(diào)節(jié)保護(hù)開關(guān)的安裝位置，保證了保護(hù)開關(guān)的邏輯和動作。

4 起重機(jī)械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的檢驗要點

4.1 距離檢測

距離測量是起重機(jī)械安全監(jiān)測與管理系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它要密切監(jiān)視起重設(shè)備的升降高度、下降深度以及起重機(jī)大車運(yùn)行、小車運(yùn)行等運(yùn)行軌跡的實時顯示和有效的控制。一般用于探測距離的傳感器是一個轉(zhuǎn)動的編碼器，它的安裝區(qū)域經(jīng)常與電機(jī)和輪子連接。但是，由于起重機(jī)的尺寸和輪子可能會發(fā)生與操作軌道的相對滑動，導(dǎo)致探測裝置探測到的距離與實際測量工作得到的距離有較大的偏差。

4.2 水平度

履帶起重機(jī)、架橋機(jī)等設(shè)備必須配備有底盤和主梁水平度檢測裝置，以保證在吊裝時，整體支撐在水平面上。另外，由于架橋機(jī)的兩個主梁均有一邊主梁傾斜，兩條主梁不在一個水平線上，故架橋機(jī)主承力面的檢測設(shè)備至少有3個，既要對各主梁進(jìn)行傾角測量，還要對2個主梁在同一水平線上進(jìn)行橫向檢測。

4.3 支腿垂直度

檢查支架的垂直度，以防止支架傾斜并導(dǎo)致所有設(shè)備傾覆。公路橋梁的常見形式有前橋、后橋和前橋。前支腿承受機(jī)橋通過孔時的主要荷載，后支腿支撐腿主要承受梁工況下的部分重量。前后支腿基本滿足運(yùn)輸梁的載荷、梁的狀態(tài)和通孔的方式。任何支腿和支架都會傾斜，這可能會造成安全風(fēng)險，因此，機(jī)器的每個支腳和支墩都必須安裝垂直裝置，以檢查支腳和支撐墩的垂直度，確保每個支腳與支撐墩的垂直度。

4.4 操作指令

按照有關(guān)規(guī)定，起重機(jī)司機(jī)發(fā)出的任何命令，都要在設(shè)備上顯示、保存和播放。設(shè)備動作指示包括各個部件的動作、方向和速度，以及選擇的吊裝方法。然而，在實際工作中，一些安全監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)信息并不豐富，只能將各部件的動作和方向顯示出來，卻沒有顯示出駕駛員在不同的動作中的速度、吊裝方式的選擇，這就導(dǎo)致了司機(jī)無法及時掌握當(dāng)前的設(shè)備的工作狀況，也不知道自己選擇的操作方式和操作特點，從而影響后續(xù)的工作。因此，安裝監(jiān)控操作指令是提升起重機(jī)安全監(jiān)測管理體系的一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

4.5 工作循環(huán)次數(shù)

通過對起重機(jī)工作周期的分析，可以及時地得到當(dāng)前起重機(jī)的使用頻率。并在此基礎(chǔ)上，將每一輪吊裝的總載荷都納入計算中，以確定該起重機(jī)的使用狀況是否符合施工規(guī)范，從而確保起重機(jī)的使用壽命、性能的穩(wěn)定性和總體的可靠性。不同的吊裝設(shè)備，不同的作業(yè)周期計算方法也不同。所以，監(jiān)測人員應(yīng)根據(jù)測量裝置的數(shù)據(jù)變化來決定整個裝置的運(yùn)行周期。如果稱重裝置的測量值不小于原有起重機(jī)械的5%，那么，它就是單次作業(yè)周期的起始點。如果稱重裝置的重量不超過原來的5%，那么，這個單周期作業(yè)就可以被視為完成。此外，安全監(jiān)測管理系統(tǒng)要滿足對已完成工作周期的全部累加、記錄和存儲的要求。

5 結(jié)語

綜上所述，安全監(jiān)控與管理是保障起重機(jī)械安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如何使安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的功能和價值得以充分發(fā)揮，對安全監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)行檢驗是非常重要和必要的。安全監(jiān)控與管理系統(tǒng)技術(shù)含量高、體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求檢驗人員根據(jù)專業(yè)知識、專業(yè)技術(shù)和豐富的經(jīng)驗，對檢驗中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析、探討，確保檢驗的質(zhì)量。確保安全監(jiān)控管理體系的檢驗質(zhì)量，能夠更好地提高起重機(jī)的安全性能。