江苏省特种设备安全监督检验研究院 江苏南京 210036
摘要：本文主要结合某工程实例，说明安全监控系统的信息采集单元、信息处理单元、控制输出单元、信息存储单元、信息显示单元和信息导出接口单元等在造船门式起重机上的安装实例及安全监控系统加装后的起重机的使用效果进行了解析，可以为起重机安全监控系统的加装设计和施工提供进一步探讨和参考。
关键字：起重机；安全监控系统；工程案例
一、前言
为贯彻落实《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发〔2010〕23号），国家质检总局于2011年先后下发了《大型起重机械安装安全监控管理系统实施方案》（国质检特联〔2011〕137号）、《关于开展大型起重机械安装安全监控管理系统前期示范试点工作的通知》(质检办特联〔2011〕1394号)和《关于做好大型起重机械安装安全监控管理系统前期示范试点工作中试验验证工作的通知》(质检特函〔2011〕116号)，并且在2017年颁布了GB/T28264-2017《起重机械 安全监控管理系统》标准[1]。江苏省特检院是造船门式起重机安全监控系统的试点验证单位，对国内很多台大型造船门式起重机安全监控系统进行了试验验证。下面通过工程案例对造船门式起重机安全监控系统的问题进行研究。
二、工程案例
本文的研究对象是江苏省镇江船厂集团的一台造船用150T*39.8m双梁双小车门式起重机，位于厂房东边的露天船坞，专用于船坞进行大型船体分段运输，对接及翻转作业。产品是由江苏某起重机制造企业生产的，由上海某控制系统股份有限公司配套电控系统，安装于1990年12月。该跨有两台起重机，轨道全长约243米，需要经常完成船体分段的起吊焊接拼装、翻转等工作，其工作级别为A5。
（一）现场安装及系统搭建
本系统自2017年4月开始安装，于2017年11月安装调试完成，在该起重机上共计安装了5种共39个传感器及一个触摸屏，在厂区内搭建了局域网，在厂区办公室安装了一台工控机。
（二）传感器布置原则及方法
现场传感器的安装是尤为重要的一环，其确保系统可以检测到传感器发来的数据信是号并且能长期稳定。其中主要包括运行行程编码器的安装、起升高度编码器的安装、振弦式表面应变计的安装、限位开关的安装及触摸屏安装等。
1.运行行程编码器
运行行程的采集主要是通过编码器采集起重机械的轮子旋转或轨道相对机械结构的整体位移，因此可以使用测量小车跟随机械结构运动，测量轨道的位移，或者测量车轮中轴的转动，间接得到车轮的行驶距离。本文采取的是车轮加装中轴方案。
2.起升高度编码器
起升高度的采集方案在原有起升高度限制器的中轴上安装万向联轴器或弹簧联轴器，采用绝对值编码器连接与中轴同步运行的方式，直接测量卷筒的转动，计算起升高度。这种安装方案更为稳定可靠，不存在跌落或抖动撞击等的风险。
3.振弦式表面应变计
振弦式应变传感器的外部结构主要是由左、右端座和防护外壳组成，在安装时只要使用夹具，将左右端座分别固定在被测物体表面即可。在实际操作中，预先准备一根与传感器尺寸相等的光圆轴代替传感器本身，将夹具夹在光圆轴两端。在钢结构表面找到传感器安装的预定位置后，直接将夹具底座与钢结构表面满焊牢固。待冷却后松开夹具，用振弦式应变传感器代替原来的光圆轴，再次夹紧夹具即可完成传感器的安装。
4.行程开关
在本系统中，将行程开关安装在预先安排的位置，当起重机械的运动部件撞击到行程开关时，开关的连杆驱动开关的触点，使闭合的触点分断或者断开的触点闭合，实现电路的通断切换。采集卡实时采集到电路通断情况，判断运动部件是否运行到位，行程开关的原理与按钮类似。
在安装时，只需要将限位开关使用螺丝固定到安装底板上，再将安装底板焊接至系统原有的行程开关之前。确保能在起重机械的运行机构停止之前，能够将本系统安装的行程开关碰撞到位即可。
（三）网络构建及客户端访问
本文的系统构建由感知层触摸屏、网络层工控机、应用层客户端及它们之间的通讯模块组成，下面分别就每个层级讲解其构建方式。
1.触摸屏安装
现场的触摸屏一般安装在驾驶室，根据国家规范GB/T 28264要求，在操作位置处应可清晰完整地观察到人机界面，并且不能干扰到操作员视线等，如图1所示。
图1 驾驶室触摸屏的安装
2.网络模块及工控机安装
在感知层传感器及触摸屏布置完成之后，物联网的核心就已完备。在物联网通讯中，网络层主要是将厂区的若干台起重机触摸屏通过网络模块及交换机连接，使其记录的各台起重机运行参数汇总收集到厂区的办公室。其中LF-R500U网桥模块的一个安装在起重机主梁的栏杆上，另一个安装在厂区办公室的楼顶。在厂区办公室有一台工作站服务器，用以将来自各台设备传回的数据参数进行分类和存储。
3.应用层客户端访问
在网络层将镇江船厂各台起重机运行数据存储至数据库服务器后，应用层界面即可按照用户需求对其主钩、副钩吊重和起升高度幅度，起升速度及运行速度等关键数据进行远程访问。现场需要在厂区办公室的电脑配置远程访问软件，然后就可以在远程通过应用层客户端进行访问了。
实时监测界面是起重机械安全监控管理系统的主界面，可以实现对设备运行状态、故障和事故状态、危险操作与位置等进行实时显示，并用色彩鲜明的色块表现出来，直观易懂，如图2所示。
图2 实时监测界面的设计
三、总结
安全监控系统在很多行业已经运行多年，但用于起重机械上却是个新鲜事物，它的出现对起重机械的安全运行、事故分析乃至日后的安全评估都是十分重要的，尽管目前可能还存在各种不足之处，但相信经过一段时间的使用和改进后，安全监控系统会更加完善，更好的服务于特种设备行业。
参考文献:
[1]GB/T 28264-2017《起重机械 安全监控管理系统》[S]
论文作者:花嘉骏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/26
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