自動化起重機檢驗研究分析

唐艷同，余煥偉，陳仙鳳

（紹興市特種設備檢測院，浙江 紹興 312071）

在工業4.0 驅動與《中國制造2025》綱領指引下，自動化、無人化、智能化是未來起重機發展的趨勢，然而，現有的起重機械安全技術規范及相關標準已經不能滿足該類起重機自動化控制系統的檢驗要求，探索研究自動化起重機標準化、檢驗方法與檢驗規范，解決企業需求與檢驗難點，成為當前亟須解決的問題，研究智能化起重機發展方向也成為起重機械領域的熱點問題。

1 檢驗依據

自動化起重機一般是利用專用吊具應用于特定行業的特殊用途起重機，如無人抓渣起重機配有電動液壓抓斗、自動金屬加配料起重機配有電磁吸盤、港口自動化集裝箱起重機配有集裝箱專用吊具，每種自動化起重機都有其共性特點與特殊性，對起重機升級加裝自動化控制系統的施工類別判定以及檢驗方式的確定可作為自動化起重機最基本的檢驗依據。

1.1 施工類別

對于在用起重機增加自動化控制系統的施工類別定性，據特設局函[2020]47 號文《市場監管總局特設局關于明確起重機械有關名詞術語含義的通知》，明確了起重機改造、修理、重大修理的術語含義。

據通知內容，起重機增加自動化控制系統不涉及改造施工類別，如果增加的自動化控制系統是與起重機出廠自有控制柜通過數據通訊的形式控制起重機自動化運行，并且還可以人工操作的屬于調整控制系統，歸于修理施工類別；如果將起重機出廠自有控制柜完全替換后增加自動化控制系統屬于更換原有控制系統，歸于重大修理施工類別。涉及修理的起重機需施工告知，涉及重大修理的起重機需施工告知并申報監督檢驗。

1.2 檢驗方式

對于自動化起重機檢驗規范，除了常規檢驗項目外，TSG Q7016-2016《起重機械安裝改造重大修理監督檢驗規則》中要求檢驗機構根據具體情況相應調整監檢項目和檢驗要求。這就要求檢驗機構依據TSG Q7016—2016 附件C 的13.8 條，根據自動化起重機的產品特點與安全風險制定相關檢驗方案進行自動化控制系統相關檢驗。

2 自動化起重機檢驗要求

2.1 自動化升級改造對起重機的要求

在用起重機加裝自動化控制系統與出廠設計就是自動化起重機產品相比，該類起重機從設計、制造、使用環境上未考慮其后期自動化周期性運行的特點，就要考慮其能否滿足自動化運行需求，下面介紹幾點起重機實施自動化改造之前需進行校核與確認的技術參數，這些參數與起重機預期壽命、生產工藝、運行故障率具有很強的相關性。

2.1.1 工作級別校核

自動化起重機在正常生產運行時是嚴格按照預定程序去執行每個工作周期的。起重機的工作級別與機構工作級別、結構件的工作級別、整機靜態剛性、控制精度、主要零部件的安全系數、設計預期壽命等有著非常密切的聯系。起重機工作級別符合要求，才能滿足生產率、安全性與設計壽命的要求。對起重機進行自動化改造之前，應對起重機工作級別進行校核與確認，使起重機的工作性能與試驗條件滿足自動化生產的要求。

2.1.2 工作級別、定位精度、靜態剛性、控制系統相關性

TSG Q7016-2016《起重機械安裝改造重大修理監督檢驗規則》對起重機靜態剛性有具體要求：對于設計文件中明確起重機定位精度要求、調速控制系統完善程度的起重機撓度應滿足的要求做出了具體的規定，同時，對于設計文件中不明確起重機定位精度要求、調速控制系統完善程度的起重機，則根據其工作級別確定其撓度應達到的要求。起重機進行自動化改造前要考慮調整或更換控制系統后起重機的工作級別、定位精度、靜態剛性與控制系統完善程度的相關性，尤其是對于調速系統不完善而定位精度要求較高的起重機，應對其靜態剛性進行校核，確定其是否滿足生產工藝的要求。

2.1.3 電磁干擾

起重機上主要電磁干擾源包括供電電源、電機、專用吊具、變頻器等。為保證通訊可靠，起重機控制柜應對電磁干擾作防護處理，包括抑制產生電磁干擾的措施與提高設備抗擾度、抑制傳導和射頻輻射干擾的措施。

2.1.4 供電容量

待升級改造起重機滑觸線及相應導線在滿足起重機自己用電的負荷容量情況下，應考慮加裝起重機自動化控制系統及相關傳感器與專用吊具的用電容量。

2.2 建議自動化起重機增加的檢驗項目

2.2.1 自動化專用吊具

自動化專用吊具包含抓斗、吸盤、集裝箱等專用吊具，專用吊具也需要與相應的控制系統與供電電路連接，而TSG Q7016-2016 監督檢驗規則對集裝箱吊具專用保護裝置有檢驗要求，對其他吊具均無要求；TSG Q7015-2016 定期檢驗規則也僅僅對專用吊具的固定與懸掛有檢驗要求，所以應研究制定各類自動化專用吊具的檢驗內容。

2.2.2 定位、糾偏與自效驗系統

起重機自動化控制會設置定位，糾偏與自效驗系統。定位系統的配置、定位精度與校驗、糾偏系統的配置與功能要求、自效驗系統的獨立性、定位系統與效驗系統的冗余性的安全要求都是自動化起重機應該檢驗的重要項目。

2.2.3 安全保護裝置

起重機自動化控制也會設置相應的安全保護裝置。操作站與指令站的緊急停止裝置、吊具防撞保護裝置、物料探測裝置、吊具減搖裝置、防啃（脫）軌裝置、人車誤入檢測裝置、控制系統或通訊系統發生故障以及意外斷電時系統響應與故障鎖定，系統重啟前的故障修復與復位等附加安全保護裝置的試驗驗證也應作為自動化起重機增加的檢驗項目。

2.2.4 安全監控系統

自動化起重機以無人操作、有人值守為基礎，其運行要依靠現場管理人員下達的預期指令，其運行狀態應完全反饋給現場安全管理人員，應安裝符合GB/T 28264-2017《起重機械安全監控管理系統》的安全監控系統，并結合自身產品特點與專用吊具添加適當的監控系統內容。

3 結語

起重機的發展將不限于自動化與無人化，還將向智能化方向發展，智能化起重機將具備自動感知、自我分析、自主決策和自動執行等人工智能特性，健康評估、視情維護、虛擬仿真、風險分析、數字孿生等信息技術也將應用于智能起重機領域，實現智能起重機故障診斷與故障預警等主動安全決策功能，在強調全生命周期設備管理的時代，可以將全生命周期管理與檢驗理念應用到自動化與智能化起重機中，建立從起重機設備選型、運行管理、改造大修、檢驗檢測、安全評估直至報廢的全生命周期監控指標，另外，行業內應盡快完善起重機智能化標準體系，開展起重機智能化標準研究工作，為使用單位、生產單位、檢驗機構與監察機構提供相關依據，積極推動起重機電氣安全和智能化的發展。