對于起重機安全監控與防搖控制研究

吳鯤鵬

(漯河市特種設備安全檢測中心,河南漯河 462000)

對于起重機安全監控與防搖控制研究

吳鯤鵬

(漯河市特種設備安全檢測中心,河南漯河 462000)

起重機在運行過程中當平移機構采用可變速驅動時,吊重會在運輸過程中產生擺動現象,極大的影響了起重機的安全性以及工作效率;以三相交流電為電源的起重機,在相序錯誤、過壓等情況下會導致設備運轉錯誤、過熱等現象,對起重機設備安全以及操作員的人身安全都有極大的影響。基于以上兩點,對起重機進行防搖控制,以期讓吊重的擺動盡可能快的消減,以及對起重機三相電相序是否正確、是否缺相、是否超重等進行監測,以保障起重機的安全性和工作效率。

門式起重機 全維觀測器 防搖控制 安全監控

近年來，由于中國經濟的快速發展，已經有些基礎建設項目日益在增加，隨著世界貿易中其他國家繼續深化，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，大型工程如三峽工程、北京奧運會等也將越來越多，于是起重機在這方面的發揮起到了越來越重要的作用。

1 起重機安全監控的方法

1.1 研究和實施建筑安全生產的治本之策

實際的生產結合了建設和安全特性，研究和落實建設基安全的本政策。首先，我們必須加強施工安全管理、修訂法律法規和行政規章制度及安全標準規范，制定相關工作；其次，利用信息技術、建筑科學來標準、規范的調試起重機實時在線監測系統，實時主控區域的塔式起重機生產運行狀態，一旦出現非法操作，系統會自動提醒、短信等提示。現場安全管理和政府監督管理人員，必須在第一時間停止危險的工作，以防止和減少事故的發生。

1.2 現場施工機械設備防護方面

嚴格的檢驗設備性能，以及安裝后嚴謹的安全保障調試必須要做到位，堅決淘汰報廢的機械設備。購買設備要進行歸檔備案的處理，記錄設備故障、維修、保養的過程，并對設備違章指揮和違章操作的行為進行禁令，以保護施工設備的正常運行工作。

1.3 以開拓創新為動力,積極探索安全管理工作的新方法

進一步完善了“安全生產許可證”制度，積極推廣新設備和應用，新技術、新工藝，不斷提高安全生產，提高安全管理水平、方法以及措施，并結合實際的安全生產，從而來促進安全應用程序在生產工藝及技術裝備上的發揮，來達到及時淘汰落后的生產技術和設備的目的。以制度為基礎，科技進步為動力，注重與時俱進，提高安全管理的制度。

1.4 建立施工安全事故應急救援預案

施工安全管理的制定，其目的是提高建筑抵御嚴重事故的快速反應能力，最大限度地減少事故發生所帶來的損失，要提前建立救援安全事故的系統。一旦存在安全事件發生，邊可以立即迅速和有效地組織按照各自的職責和救援工作的分工，來防止事故的進一步擴展，努力減少人員傷亡和財產損失。

2 起重機常用的防搖控制系統研究

2.1 電子式減搖系統

對于吊重鋼絲繩擺動的原因是因為吊重和小車之間的撓性鋼絲繩柔性性所導致的，由于車的大小在執行任務時的突然抬起而產生擺動。因此，發展電子防搖系統的前提是先解決控制電機輸出力矩的問題。

這種方法需要的非線性問題簡化為線性或準線性問題，它是比較復雜的，它的應用是有局限性的。隨后誕生了由變頻器通過輸出頻率改變電機轉速的速度控制模式，其輸出頻率逆變器是用來改變電機的轉速。一般在閉環控制下，實際應用中容易出現小車速度調整過于頻繁的現象，使得司機不舒服現象時常發生，最終導致一些配備電子防抖系統吊具機的遺棄使用。

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整車運作，以減少提重物擺動的速度和方向來檢測旋轉角度。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現的。

模糊邏輯控制方案在國外已經實行起來。它采用模糊神經信息技術的和技巧，來尋找啟動加速的最佳時機，司機會經操作搖實際運行的系統數據輸入，以達到最佳的控制。模糊控制方案得以實施，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據來進行數字化的定量，然后使用相同的微處理器模擬熟練的司機所操作的過程，由此起到了高效及安全性的結合的作用。

起重機的啟動時刻是很難得到確定保證的，管關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路線固定及具有調速系統的前提下才能得以實施。

2.2 液壓減搖系統

液壓缸驅動的防搖控制僅僅能針對于已經發生搖擺的狀況，而不能主動的去防止擺動。此防搖系統，多在外國港口機械上得以使用。然而，該系統的復雜結構，導致了該液壓系統的維護要求度頗高。

2.3 分離臺車式機械減搖系統

港機所用的防搖系統多是分離臺車式機械減搖系統，其防抖機是由分離臺車系統和機械阻尼系統構成。它是由減搖平衡架6和小框架7構成，減搖平衡架6的側擺動是由鉸軸8、9所決定的。其主要特點是：(1)簡單的分離臺車和阻尼系統；(2)由于分離臺車開度大，其自身防抖能力強；(3)定期改變阻尼量，使搖擺效果達到最佳；(4)維護方便。由于分離臺車的驅動方式是螺桿驅動，所以維護工作少，阻尼系統的配件也決定了其維護、調整與保養的及時性和方便性。

2.4 起重機防搖控制系統的應用

倒八字繩系是一種方便、實惠、可信的防抖模式起升結構。如德國、意大利以及俄羅斯長期以來在冶金起重機就已經被使用。天津鋼管有限責任公司(天津大無縫)，在起重機的使用上就配合了這種防搖系統，其防抖效果顯著。該應用程序在國內的運用比較少，大連重工起重集團＃ (大連起重機廠)在20世紀70年代初，以該系統配合冶金起重機在鞍鋼冶金起重上得以很好的發揮，并在80年代初的動力是脫錠起重機，倒八字繩系也起到了作用，在大冶鋼廠的現場得多了多人的認可。

電子防搖控制系統已成為研究起重機防搖控制的主流，但大部分國內起重機防搖控制仍然采用的是機械防抖模式。一方面，由于企業無法承受費用高昂的國外成熟的控制系統技術，另一方面是，由于國內的研究大部分還處于理論階段，無法完成實物的創造。所以，我們更需快馬加鞭的實現電子防控系統的問世，來解決國內起重生產的需求。

[1]鄒勝.集裝箱起重機吊具止擺裝置的工作原理及計算[J].起重運輸機械,2011.

[2]林致來.岸邊集裝箱起重機機械減搖系統[J].起重運輸機械,2012.