通用门式起重机安全运行信息多维监控方案设计

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1、通用门式起重机安全运行信息多维监控方案设计摘要：为了防止桥门式起重机在运行过程中发生重大事故，减少设备的故障率，优化维修策略的制定，以通用门式起重机为例，制定了起重机多维度运行信息监测方案。文屮围绕应力应变状态、起制动系统振动状态监测、运行参数量状态量采集和环境视频监控等监测需求，完成了传感器选型、布置和数据传输方案设计。软硬件安装调试结果证实，系统方案满足GB/T28264-2012《起重机械安全监控管理系统》的技术性能要求。关键词：起重机械；安全监控；应力应变；运行监测中图分类号：TH231.5；T

2、P272文献标识码：A文章编号：2095-1302(2017)02-00-030引言作为一种生产型特种设备，起重机械一旦发生事故将造成人员和财产的巨大损失。据统计，起重机械伤害事故占全部工业企业伤亡事故的比例呈逐年上升趋势，高达15%左右。为此，国家逐渐重视起重机运行安全性保障措施的实施。2011年，国家质检总局发文明确规定，从2014年开始,在所有在用大型起重机械上安装安全监控管理系统。2015年底，尚未安装安全监控管理系统的大型起重机械已明令不予使用。根据GB/T28264-2012《起重机械安全监

3、控管理系统》［1］的耍求，本文针对真实通用门式起重机的运行状态量、运行参数量、应力应变、振动状态、视频信息等多方面设计了安全测控方案，以期及时掌握门式起重机多方位多维度运行信息，为起重机的安全作业提供可靠信息基础，避免设备日常管理、检验检测和维修策略制定的肓目性。1总体方案门式起重机运行信息状态监控系统是获取起重机状态并对起重机进行安全预警和故障预警的基础，主耍包括参数量监测、结构应力应变状态监测、振动状态监测、状态量监测、视频监控五个部分。？0计过程涉及监测位置布置以及监控传感器选取。监控系统终端对拾

4、取的传感器信号进行数据解析处理，根据预设的监测参数阈值判断起重机状态是否危险并报警。监控方案设计以“江苏省大型起重机风险评价与结构损伤检测技术重点实验室”的MH01F型通用门式起重机实物为对象，如图1所示。基本参数见表1所列。按GBT28264-2012《起重机械安全监控管理系统》的要求，并结合门式起重机港口工作需求，设计了11个参数的数据采集，包括测点布置、传感器选择及数据传输方式。具体监测状态量、参数属性和使用传感器见表2所列。2应力应变状态监测在起重机的每一次工作循环中，英相关机构要进行正反向各一

5、次的运动，机构由此不断受到交变载荷作用［2］。因此须对其工作过程中机构的应力（包括动应力和静应力）状态进行监测。2.1测点位置选择理想状态下测点越多越能反映结构应力的实际情况，但是工程测试环境一般不够理想，测点多必然带来较长的测试周期和麻烦［3］。结合门式起重机实际受力情况，其重点监测区域应在危险应力区，即均匀应力区应力集中区和弹性挠曲区；在主梁跨中结构最大应力处；使用过程中最不利工况下的最大应力处；有塑性变形可能产生裂纹或经常超载的位置。因此,监测系统的应力应变测点布置为跨屮4个，1/4跨4个，支腿4

6、个。2.2监测方法及传感器选型系统采用主流的应变电测法进行应力监测。鉴于门式起重机工作在户外，工作环境恶劣且潮湿，状态监测需要长期监测，因此选用电阻式表曲式应变计DI11205测量安装点的线性变形（应变）与应力。表面式应变计及应变数据采集器实物图如图2所示。2.3数据传输方案设计起重机工作环境复杂且结构跨度较大，应变数据采集器通过无线WiFi方式将数据传输至操作室监测端，监测端通过企业局域网上传至服务器，进而可通过远程端访问服务器获取实时数据，传输拓扑结构如图3所示。3起制动系统振动状态监测振动状态监测

7、是起重机进行故障分析与诊断的必要环节，振动监测主要面向起重机的零部件，通过分析诊断零部件的振动状态来分析可能诱发的故障。目前起重机的振动状态监测重点一般集中在起升机构［4,5］、回转机构［6］,其他机构的电机、齿轮箱、小车等。门式起重机的起升机构如图4所示，主耍包括主起升机构、副起升机构。主、副起升机构的减速箱布置于小车箱中，属故障易发部位，是振动状态检测的对象。2.1测点布置测点位置将直接影响振动信号采集的准确率，因此其布置应能够对待监测设备进行全面详尽的描述，并且测点数量不宜过多。经验表明测点尽可能

8、选在轴承直径上方并且与轴承外圈最靠近的地方。根据门式起重机起升机构的特点，本系统振动测点布置于图4所示主起升机构减速机与副起升机构减速机的输入轴上方。2.2传感器选择合适的振动传感器类型也是监测系统的关键环节之一。传感器的类型选择应满足以下原则［7,8］：（1）较长的使用寿命及稳定性；（2）较高的响应特性；（3）不应从被测对象抽走较多的能量；（4）加在设备对象的负载要尽量最小；（5）对于信号的处理、记录和传递要方便；（6）具备较好的抗干扰能