自動(dòng)化起重機(jī)檢驗(yàn)探析

摘 要：在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，起重機(jī)設(shè)備具有無可替代的作用，通過對(duì)起重機(jī)設(shè)備的應(yīng)用能夠提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，但目前在起重機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)、安裝、管理、應(yīng)用等多個(gè)方面還存在一些不足?；谄鹬貦C(jī)自動(dòng)化的升級(jí)優(yōu)化，文章以其施工類別判定、檢驗(yàn)方式明確為著眼點(diǎn)，闡述分析了一些相關(guān)檢驗(yàn)依據(jù)，提出了改造起重機(jī)的相關(guān)措施和方向，以及在對(duì)起重機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)探討應(yīng)該增加的檢驗(yàn)項(xiàng)目，并展望了未來起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，旨在為行業(yè)有關(guān)人士提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：起重機(jī);自動(dòng)化技術(shù);檢驗(yàn)要求;應(yīng)用實(shí)例

中圖分類號(hào)：TH21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2022）03--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.050

1 起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)化以及智能化是起重機(jī)發(fā)展的必然方向，把以往的機(jī)械原理同電子技術(shù)進(jìn)行有效融合，在驅(qū)動(dòng)以及控制系統(tǒng)中，應(yīng)積極引入一些現(xiàn)代化技術(shù)，例如光纖維與液壓傳動(dòng)，以達(dá)到智能化以及自動(dòng)化的目的。

目前，在起重機(jī)領(lǐng)域，數(shù)字化控制設(shè)備已實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，一般可以將其分成多個(gè)系統(tǒng)，例如故障診斷、信息管理等。隨著模糊控制、射頻、載波通信等現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)步和廣泛普及，提升起重機(jī)的柔性。同時(shí)，其吊裝更接近“多批次、少批量”的模式，能夠切實(shí)提高智能化水平[1]。

此外，在起重機(jī)領(lǐng)域，隨著電氣傳動(dòng)技術(shù)的普及，進(jìn)一步優(yōu)化了起重機(jī)的調(diào)速與制動(dòng)效果，在其工作過程中，能夠達(dá)到智能控制、顯示以及記錄的目的。自動(dòng)保護(hù)以及檢測(cè)系統(tǒng)的誕生，基于一些特殊場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控，能夠更加滿足智能化生產(chǎn)的需求，同時(shí)確保工作人員的安全。

2 起重機(jī)檢驗(yàn)依據(jù)

何謂自動(dòng)化起重機(jī)，通常指借助專用吊具、在特定行業(yè)使用的起重機(jī)。專用吊具的種類有很多，例如電磁吸盤，如圖1所示，以及抓斗等。不同的自動(dòng)化起重機(jī)存在著一定的共性與獨(dú)特性。

在檢驗(yàn)自動(dòng)化起重機(jī)時(shí)，可以將以下兩點(diǎn)作為依據(jù)：一是判定施工類別;二是明確檢驗(yàn)方式。

2.1 判定施工類別

在施工類別定性方面，按照有關(guān)規(guī)范，確定了多個(gè)術(shù)語的含義，例如起重機(jī)改造。就增加智能化控制系統(tǒng)而言，與優(yōu)化施工類別沒有聯(lián)系。如果增加的系統(tǒng)是采取數(shù)據(jù)通訊手段，進(jìn)一步掌控起重機(jī)的智能化運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)還能進(jìn)行人工操作，這是修理施工類別。如果徹底更換控制柜之后，增加系統(tǒng)是取代以往的控制系統(tǒng)，則是重大修理類別。與修理有關(guān)的起重機(jī)應(yīng)該進(jìn)行告知，與重大修理有關(guān)的，除了要進(jìn)行告知，還應(yīng)該申報(bào)檢驗(yàn)。

2.2 明確檢驗(yàn)方式

在檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方面，不局限于常規(guī)項(xiàng)目，相關(guān)規(guī)范中指出，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)項(xiàng)目以及檢驗(yàn)要求進(jìn)行調(diào)整。對(duì)此，要按照產(chǎn)品特征以及安全風(fēng)險(xiǎn)，制定科學(xué)合理的檢驗(yàn)方案，并在此基礎(chǔ)上開展系統(tǒng)檢驗(yàn)。

3 檢驗(yàn)要求分析

在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)中，起重機(jī)得到了廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮了非常重要的作用。特別是近年來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的顯著增長(zhǎng)以及工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，很多行業(yè)和領(lǐng)域更加依賴起重機(jī)，例如重物吊裝、貨物輸送等。事實(shí)上，目前起重機(jī)的自動(dòng)化程度并不是很高，相關(guān)行業(yè)和領(lǐng)域?qū)ζ鹬貦C(jī)的認(rèn)識(shí)還不夠全面，與歐美一些國(guó)家相比，還存在一定的差距。確保各行各業(yè)的快速發(fā)展，趕超歐美先進(jìn)國(guó)家，起重機(jī)自動(dòng)化是一項(xiàng)重要的指標(biāo)條件。

3.1 基于自動(dòng)化升級(jí)改造的相關(guān)要求

對(duì)于自動(dòng)化起重機(jī)來講，無論是設(shè)計(jì)、加工還是工作環(huán)境，都沒有考慮周期性工作特征，應(yīng)分析其是否符合智能化工作的需要，在正式開展自動(dòng)化優(yōu)化前，應(yīng)該有效校核及明確技術(shù)參數(shù)，這與產(chǎn)品壽命、工作故障率、制造工藝等諸多方面有關(guān)。

3.1.1 運(yùn)行級(jí)別校核以及確定

起重機(jī)正常工作時(shí)，是根據(jù)預(yù)先設(shè)置的程序運(yùn)行周期的，其工作級(jí)別與諸多方面有關(guān)，例如安全系數(shù)、把控精度等。在運(yùn)行級(jí)別滿足要求的前提下，才能符合生產(chǎn)率、預(yù)設(shè)年限等要求。正式改造之前，要認(rèn)真校核以及確定運(yùn)行級(jí)別，讓其性能和要求符合智能化生產(chǎn)需要。

3.1.2 運(yùn)行級(jí)別、控制精度、系統(tǒng)相關(guān)性在靜態(tài)剛性方面的要求

本研究確定控制精度要求、系統(tǒng)健全程度的起重機(jī)，其撓度需要符合要求給出的實(shí)際規(guī)定，應(yīng)該按照其運(yùn)行級(jí)別，進(jìn)一步明確撓度需要實(shí)現(xiàn)的要求。正式改造前，應(yīng)綜合考量有關(guān)的技術(shù)參數(shù)，如靜態(tài)剛性、運(yùn)行級(jí)別，特別是存在調(diào)速系統(tǒng)不健全等情況的起重機(jī)，在定位控制方面要求具有很高的精度，要認(rèn)真校核其靜態(tài)剛性，判斷是否符合制造工藝的需要。

在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，橋架支撐位置分布在端梁下方區(qū)域，靠近車輪。在端梁表層的四個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行平衡調(diào)整，跨度誤差應(yīng)小于3 mm，基礎(chǔ)間距小于2 mm。

在檢測(cè)受力構(gòu)件時(shí)，起重設(shè)備主梁表層拱度的檢測(cè)規(guī)范為（0.9～1.4）S/1000，設(shè)備上起彎曲度的檢測(cè)依據(jù)為（0.9～1.4）L/350，電動(dòng)程序拱度檢測(cè)參考為（1～1.4）S/1000，上翹度不可大于0.7 L/350，單梁拱度應(yīng)高于0.8 S/1000。在檢測(cè)時(shí)，使用約為0.5 mm長(zhǎng)的鋼絲，將其連接在主梁表層，固定另一側(cè)。當(dāng)一側(cè)施加150 N作用力時(shí)，以S/10為區(qū)間，測(cè)定鋼絲、主梁的間隔長(zhǎng)度h，在間隔區(qū)放置高塊H，主梁位置的上拱彎曲度測(cè)算方法為F=H-h-修正值。水準(zhǔn)儀檢測(cè)方法，在檢測(cè)區(qū)進(jìn)行水準(zhǔn)設(shè)備調(diào)平，逐一檢測(cè)主梁S/10筋板、端梁中位、懸臂等位置高度。

在檢測(cè)主梁腹板性能時(shí)，板面應(yīng)保持平整，防止凸凹問題。在檢測(cè)板面平整性時(shí)，受壓區(qū)域翼緣板高度的1/3范圍內(nèi)，其平整性檢測(cè)結(jié)果應(yīng)小于0.7δ，其余板面位置的平整性檢測(cè)結(jié)果應(yīng)高于1.2δ。在檢測(cè)時(shí)采取目測(cè)法，使用1 m長(zhǎng)的尺子放置于腹板表層，測(cè)定腹板與尺子的間隔長(zhǎng)度，長(zhǎng)度取值取最大值。

檢測(cè)輪子、軌道時(shí)，箱梁、軌道的偏差中，端處偏差允許值為±2 mm?？缰袡z測(cè)依據(jù)：當(dāng)箱梁面積不足19.5 m時(shí)，跨中允許偏差為3 mm左右;如果箱梁面積高于19.5 m，跨中允許偏差為3.5 mm左右，其余位置偏差允許值小于3 mm。BDED5C69-BB78-4C10-A59E-DE6F2AD3BD84

3.1.3 電磁干擾

一般存在著較多的電磁干擾源，例如變頻器、電機(jī)等。為確保通訊正常，要進(jìn)行防護(hù)處理，其中包含增強(qiáng)裝置抗擾度、避免形成電磁干擾等多方面的內(nèi)容。

3.1.4 供電容量

對(duì)于滑觸線與導(dǎo)線，在二者符合負(fù)荷容量的基礎(chǔ)上，無論是系統(tǒng)、吊具，還是傳感器，都要綜合考量它們的用電容量。

3.2 應(yīng)增加的檢驗(yàn)項(xiàng)目

3.2.1 專用吊具

自動(dòng)化起重機(jī)中擁有很多專用吊具，例如抓斗、吸盤等，應(yīng)該與電路、系統(tǒng)連接。其中針對(duì)集裝箱，對(duì)它的保護(hù)設(shè)備存在檢驗(yàn)要求，而對(duì)別的吊具都沒有要求。在定期檢驗(yàn)規(guī)則中，只對(duì)固定以及懸掛存在要求，因此，有必要規(guī)定每一類吊具的檢驗(yàn)內(nèi)容[2]。

3.2.2 定位、糾偏以及自校驗(yàn)系統(tǒng)

在檢驗(yàn)起重機(jī)時(shí)，有很多重要項(xiàng)目，例如，定位系統(tǒng)、系統(tǒng)安全系數(shù)、糾偏系統(tǒng)以及與上述相關(guān)的校驗(yàn)與配置。

3.2.3 安全保護(hù)裝置

在自動(dòng)化起重機(jī)中，也需要配置安全保護(hù)設(shè)備，如專用吊具減搖設(shè)備、防撞保護(hù)設(shè)備。系統(tǒng)出現(xiàn)故障或斷電時(shí)，應(yīng)及時(shí)鎖定故障，再次啟動(dòng)系統(tǒng)前，完成故障修復(fù)以及復(fù)位。在檢驗(yàn)起重機(jī)時(shí)，應(yīng)通過試驗(yàn)的方式驗(yàn)證性能是否良好。

3.2.4 安全監(jiān)控系統(tǒng)

基于智能運(yùn)行以及有人值守，起重機(jī)工作應(yīng)取決于管理者的指令，工作情況要徹底反饋至管理者，裝配滿足要求的安全監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)產(chǎn)品特性以及吊具，增加相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容。

4 應(yīng)用實(shí)例研究

起重機(jī)自動(dòng)化的含義是相當(dāng)廣泛的，包含傳感、傳動(dòng)自動(dòng)化等諸多方面的內(nèi)容。起重機(jī)械涉及建筑及工業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域，推動(dòng)起重機(jī)自動(dòng)化，能夠顯著提高生產(chǎn)效率，節(jié)省生產(chǎn)成本，為企業(yè)創(chuàng)造更為可觀的效益。除此之外，推動(dòng)起重機(jī)自動(dòng)化能夠促使其更加穩(wěn)定與安全，防止對(duì)操作人員造成傷害。

4.1 PLC控制

在起重機(jī)中包含著較多的系統(tǒng)，尤其是PLC系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用范圍較廣，屬于可編程控制器，被大力推廣于工業(yè)環(huán)境。

在自動(dòng)化控制方面，PLC系統(tǒng)是不可缺少的部分，主要借助可編程存儲(chǔ)器進(jìn)行邏輯運(yùn)算，達(dá)到自動(dòng)化控制的目的。PLC系統(tǒng)有著較多的類別，一般能夠分為大型、小型PLC控制兩種[3]。

根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，港機(jī)常常會(huì)使用到以下兩項(xiàng)技術(shù)：一是現(xiàn)場(chǎng)總線;二是大型PLC。相比之下，一般的起重機(jī)通常會(huì)使用小型PLC控制。

4.2 電氣傳動(dòng)技術(shù)

起重機(jī)自動(dòng)化的升級(jí)以及建設(shè)與電氣傳動(dòng)的優(yōu)化息息相關(guān)。電氣傳動(dòng)按照類別及結(jié)構(gòu)的不同，在驅(qū)動(dòng)要求上也存在一定的差異。

現(xiàn)如今，針對(duì)傳動(dòng)控制可以分成較多類型，包括直流型、變頻控速型等。根據(jù)綜合性能來看，變頻控速型較為理想。不一樣的行業(yè)，選擇的方式有所不同，在高端起重機(jī)領(lǐng)域，變頻控速這一方式得到了大力推廣，一些并不復(fù)雜的橋式起重機(jī)，通過對(duì)雙速電機(jī)的使用，從而達(dá)到控速的目的。

4.3 提高傳感技術(shù)

針對(duì)自行式起重機(jī)，為其配置承力傳感器，以便能夠更好測(cè)量重物，在重量大于起重噸位的情況下，傳感器智能釋放警報(bào)信息，避免出現(xiàn)傾覆的情況。例如，實(shí)際建設(shè)過程中，通過借助履帶式起重機(jī)，將鋼筋籠進(jìn)行下放時(shí)，提升力沒有超過重量，表示因?yàn)槌煽變A斜，極有可能導(dǎo)致鋼筋籠被卡，這個(gè)時(shí)候不可以強(qiáng)行下放，需要合理調(diào)節(jié)，確保施工能夠正常開展。

4.4 塔式起重機(jī)

就這一種起重機(jī)而言，有著很大的運(yùn)行空間，在物料輸送、構(gòu)件安裝方面，得到了大力的推廣，它一般包含以下成分：金屬結(jié)構(gòu)，其中主要有底座、塔身等;運(yùn)行機(jī)構(gòu)，包括起升部分、回轉(zhuǎn)部分等;電氣系統(tǒng)，包括照明設(shè)備、配電柜以及電機(jī)等多個(gè)部分[4]。

傳統(tǒng)的起重機(jī)進(jìn)行安裝時(shí)需要吊裝，運(yùn)行高度常常被限制，在達(dá)到自升之后，通過借助液壓頂升設(shè)備，能夠按照施工需求升至需要的高度，為提高建筑施工質(zhì)量和保障施工安全提供有力保障。

塔式起重機(jī)如圖2所示。

4.5 激光定位技術(shù)

通過對(duì)激光技術(shù)的使用，針對(duì)起吊物體，能夠自動(dòng)定位其重心處，配置超聲波傳感器設(shè)備。在超聲波作用下，達(dá)到自動(dòng)提取重物的目的。借助磁場(chǎng)變換器，并結(jié)合該項(xiàng)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。防搖系統(tǒng)可以在工作速度200 m/min、加速度0.5 m2/s的情況下應(yīng)用，在短時(shí)間內(nèi)吊起重物，同時(shí)充分把控振幅，確保位移偏差處于合理范圍內(nèi)。通常來講，應(yīng)該低于幾個(gè)毫米。配置感應(yīng)系統(tǒng)，能夠防止出現(xiàn)彼此碰撞的現(xiàn)象。

另外，基于起重機(jī)械，還在其上配置了診斷監(jiān)控系統(tǒng)，可以提供很多的維護(hù)檢查內(nèi)容，例如軸承溫度高低、襯片的使用年限、起重機(jī)的應(yīng)力狀況等。

4.6 無線遙控技術(shù)

通常情況下，無線遙控技術(shù)可以分成兩種形式，即紅外遙控、無線電遙控兩種。在發(fā)射與接收器距離近的情況下，紅外遙控具有較好的適用性。在起重機(jī)遙控方面有著較多的形式，其中較為常用的是無線電遙控。

對(duì)于緊急停止功能來講，一般可以分為主動(dòng)急停、被動(dòng)急停兩種。主動(dòng)急停一般指借助發(fā)射器釋放指令，對(duì)電源進(jìn)行切斷處理，停止所有運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)已有專利研究證實(shí)了這一方法的有效性。被動(dòng)急停通常指一定時(shí)間內(nèi)，通過接收機(jī)難以獲取有效信號(hào)，可以切斷通道電源，停止所有運(yùn)動(dòng)。為避免出現(xiàn)誤動(dòng)的情況，急停開關(guān)是不可以智能復(fù)位的。兩種方法之中，被動(dòng)急停應(yīng)用更加廣泛。

利用發(fā)射器釋放急停指令，直到輸出急停命令，所經(jīng)過的時(shí)長(zhǎng)不可以超過0.5 s，這一命令斷掉電源，為級(jí)別最大的。不能獲取載波或難以接收信號(hào)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)被動(dòng)急停功能，需要在1.5 s內(nèi)切斷電源。針對(duì)突發(fā)噪聲，在其干擾大于1 s時(shí)，或1 s內(nèi)難以獲取有效地址碼時(shí)，需要切斷通道電源。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)的不斷進(jìn)步，起重機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺，能夠大幅度提高生產(chǎn)效率，發(fā)揮著非常重要的作用。但是，由于安裝、管理等方面存在不足，起重機(jī)的檢驗(yàn)工作就顯得尤為重要。起重機(jī)的進(jìn)步并不局限于無人化，還會(huì)朝著智能化的趨勢(shì)發(fā)展，這樣的起重機(jī)會(huì)具備人工智能特點(diǎn)，例如智能感知及執(zhí)行。另外，在智能起重機(jī)方面，會(huì)推廣較多的信息技術(shù)，如健康判定、虛擬仿真，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)診斷故障、自動(dòng)預(yù)警等功能。因此，基于全周期管理的背景，可充分融入檢驗(yàn)理念，制定全周期監(jiān)控指標(biāo)。除此之外，要健全起重機(jī)自動(dòng)化規(guī)范體系，開展自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)研究，為有關(guān)單位提供依據(jù)，推動(dòng)起重機(jī)的研發(fā)和使用獲得更廣闊的發(fā)展前景。

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作者簡(jiǎn)介：俞曉明（1980— ），男，安徽宣城人，工程師，研究方向：電梯安全。BDED5C69-BB78-4C10-A59E-DE6F2AD3BD84