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摘 要：随着我国经济的快速发展，工业企业进入高速发展期，伴随着大型起重机械的应用量增大，其安全生产也备受重视。为保证运营起重机械的企业安全运行，在管理环节和起重机械使用环节需严格有效控制，强化相关工作人员对安全监控和管理环节的重视。该文针对起重机械在使用过程中监控环节进行了详细阐述，为起重机械安全管理和运营智能化的控制提供参考。
关键词：安全生产 安全监控 起重机械 监控点位
中图分类号：TH21 文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）07（b）-0057-03
Analysis on Safety Monitoring and Management System of Hoisting Machinery
YANG Meifeng
（SINOSTEEL MECC， Beijing， 100080 China）
Abstract： With the rapid development of my country's economy， industrial enterprises have entered a period of rapid development. With the increase in the application of large hoisting machinery， its safety production has also attracted much attention. In order to ensure the safe operation of enterprises in the operation of hoisting machinery， strict and effective control is needed in the management and use of hoisting machinery， and strengthen the attention of relevant staff to safety monitoring and management. In this paper， the monitoring links of hoisting machinery in the use process are described in detail， which provides reference for the safety management and intelligent operation control of hoisting machinery.
Key Words： Safe production; Intelligent; Hoisting machinery; Monitoring point
隨着我国经济的快速发展和城镇化进程速度的加快，中低层建筑逐渐向高层建筑和超高层建筑方向发展，建筑施工起重机械的诞生极大提升了高层化建设的速度和工程质量，但施工企业也面临安全管理问题[1-3]。该文结合国内高楼建设用起重机械、轧线成品带卷、钢板吊装机械和铁水包、钢包、渣罐起重机械等存在的隐患，若要实现规范的设备管理须保证其高可靠性避免紧急故障产生影响安全与生产。而起重设备构成复杂、机体庞大、行程漫长且涉及高空作业，给日常巡检工作带来很大的难度，同时因为缺少技术手段漏检无法避免，这样必然会造成安全隐患和故障隐患的累积[4-6]。所以，设备管理部门也急需一种能够在最大程度上代替人工巡检，并提供实时、全面、精准设备实时运行数据的方法和产品。起重设备是安全生产重点控制区域，但是目前几乎所有的起重设备在实际生产过程中所采用的安全生产管理办法都是现场指挥、安全督导，完全依赖个人经验对现场施工状况的判断，没有任何数据支持和帮助。现场的指挥者和操作者在复杂的现场环境中都需要实时地操作数据帮助做出判断，形成正确的操作和指令，避免事故发生[7-10]。
1 起重机械可监测点位
根据起重机械安全监控管理系统国家标准GB/T28264-2012，对桥式起重机，监控参数：起重量、起升高度＼下降深度、运行行程和工作循环同一或变轨道运行机构安全距离等;监控状态：起升机构制动器状态、联锁保护、横梁及轨道变形预警和传动机构监测等。
1.1 起升高度/下降深度监测
现场起升高度/下降深度可借助专用的高度传感器（光电编码器）实时检测，通过高度显示控制仪或PLC系统显示吊钩起升高度/下降深度，信号采集数量根据起重机吊点数而定，包括主起升高度和副起升高度，通常在原有行程限位器的输出轴一端加装编码器测速机构，通过高度显示控制仪表实时显示和传送。借助专用光电编码器对卷扬机行程实时监测，并对卷扬机制动失灵和钢丝绳缠绕实时预警。主/副吊钩转筒可通过光电编码器的信号反馈测算起吊高度和设定极限高度，这样可以与原设备上的极限开关协同工作，实现双重保护。在实际工作中，卷扬机制动系统是无法通过人工巡检法检查，常在年检中进行，易产生重大安全隐患。通过光电编码器的实时状态监测，可提前预警，防患于未然。系统功能安装示意图如图1所示。
1.2 轨道变形及安全距离监测
激光测距仪结合智能算法可实时监测轨道间距和报告间距变化，并实现多目标安全预警。根据国家相关检修标准轨道连接螺栓的要求，巡检周期为一周，目的是防止螺栓松动导致的轨道松动甚至变形，但很少有企业能严格执行，然而通过激光测距仪实时监测和相应算法，可实现多目标的实时监测，可解决轨道变形预警、螺栓松动预警和两车安全距离预警，起到安全防护作用。 1.3 大梁变形监测
采用电子水平仪组合对起重大梁挠度及倾斜度进行实时监测，再结合算法对歪拉斜吊类违反安全操作规程的行为及时预警，可防止大梁产生永久性塑性变形。根据相关国家标准，大梁在设备起吊不同重量时常处于变挠度状态，在长期工作、超载或歪拉斜吊等条件下可能引起大梁产生疲劳变形，而该现象的累积将可能产生永久性的塑性变形，直接缩短设备的生命周期。传统的水准仪法和连通器法精度低，且只能定期检测，无法实时预警。而采用电子水平仪组合可对起重大梁挠度及倾斜度实时监测，结合相关算法，可实时预测大梁疲劳状态，调整设备检修周期，起到延长设备生命周期和安全预警的作用。
1.4 动力及传动机构温度监测
在主要动力及传动机构安装温度传感器，可实现对重要机械装置工作状态的实时监测，并实时掌握电机和减速机等关键部位的实际状态，实现对主要运行部件故障、润滑及冷却状况预警，替代人工巡检，避免小故障拖延成为大事故。轴温是直接反映动力及传动机构状态的重要指标，传统的人工点检易出现漏检现象，多事后才发现问题，而机械故障多属于累积渐变式故障，通过轴温实时监测可及时预测相关装置的工作状态，通过预测相关机械故障，可显著提高设备可靠性和检修的及时性，确保生产的稳定和连续运行。
1.5 液位监测及集中润滑动作信号采集
机械故障80%是润滑和冷却失效的原因，润滑油的加注状态、润滑点的密封状态和润滑油的清洁状态作为检修工作的重要内容。但受大型起重机装置复杂、润滑点位及管路复杂等因素制约，导致巡检不到位，产生安全隐患，而液位监测和集中润滑系统动作信号采集可以有效补充润滑状态点检的不足，借助油品液位检测和集中润滑系统动作信号采集，可实现润滑油泄露预警、油箱水分污染预警，可实时了解系统工作状态，起到安全防护作用。
1.6 安全门装置和轨道运行机构防碰撞装置的监测
操作舱门限位开关和机构之间的运行联锁是通过对检测开关的输出触点检测，可以监控舱门限位及机构之间的运行联锁实时状态，避免安全事故。在同一或变轨道运行机构防碰撞装置的监测是采用感应开关（感应距离可调节）或者机械开关（机械限位防碰撞）来检测极限限位，通过位移传感器（光电编码器或激光防撞仪）来检测同一或变轨道两小车之间的安全距离，防止相互碰撞。
1.7 钢丝绳损伤实时探测
根据用户选择接入钢丝绳探伤监测装置，可对钢丝绳损伤实现实时监测及预警，避免恶性安全事故。接入钢丝绳探伤监测装置、对钢丝绳损伤实现实时监测及预警，避免恶性安全事故。采用国内、外成熟的钢丝绳无损检测技术，作为一个独立的运行程序和安全检测系统进行钢丝绳无损探伤。钢丝绳电脑探伤仪具有检测数据的采集、控制、分析、显示与存储等功能。硬件传感器采用环型设计，周向阵列的磁钢组合，更好地轴向全方位磁化钢丝绳。软件具备可视化特性，借助其特有动态连续跟踪方式，可连续、动态跟踪数据信号变化，实时分析，并对预警缺陷发出报警信号;系统具有自动评估与人工诊断的双重功能;实现对钢丝绳缺陷的智能诊断，可准确预测钢丝绳使用寿命，有效预防钢丝绳断绳事故发生。钢丝绳损伤实时探测在线无损检测钢丝绳内外部断丝、磨损、变形和材质变化等缺陷，可连续在线检测钢丝绳;利用计算机采集数据并处理分析，具有在线声光报警与实时结果功能，可按现行行业钢丝绳报废标准，根据检测结果，提出诊断报告;具备自动安全防护和保险结构;具有浮动定心安全防护功能。
1.8 设备操作权限及考勤制度
通过建立读卡器及相关操作权限设置，强化管理操作人员相应操作权限，同时可以根据刷卡记录进行操作人员考勤及操作工时管理，弥补设备运行和管理方面的漏洞。
2 结语
随着我国工业企业的大型化，起重机械应用逐渐增多，为保证运营起重机械的企业安全生产，在管理环节和起重机械使用环节上得以有效控制，强化相关工作人员对安全监控和管理环节重要性的认识，该文针对起重机械在使用过程中监控环节进行了详细阐述，为起重机械安全管理和运营的智能化控制技术提供参考。
参考文献
[1] 白雪松.起重机起升机构可靠性研究分析[D].唐山：华北理工大学，2020.
[2] 陈祥兴.安全监控系统在大型行车上的应用[J].冶金与材料，2019，39（2）：145-146.
[3] 张旋，李佳，宋鑫，等.唐钢重大危险源安全监控系统信息化平台建设[J].华北理工大学学报：自然科学版，2016，38（3）：1-8.
[4] 夏常福，庆光蔚，胡静波.通用门式起重机安全运行信息多维监控方案设计[J].物联网技术，2017，7（2）：70-72，76.
[5] 刘跃强.C公司起重设备管理改善研究[D].保定：河北大学，2020.
[6] 周军，王睿瑞，明新国，等.面向海洋工程装备智能制造转型需求分析[J].机械设计与研究，2021，37（3）：149-153，160.
[7] 赵翊杰，董增寿，杨勇.基于ZigBee的塔机高度采集系统的设计[J].太原科技大学学报，2018，39（6）：417-423.
[8] 庄爱军.基于WA-ESN的建筑起重机械故障检测[J].机械与电子，2021，39（1）：67-70，75.
[9] 田國兵，杨杰，徐量，等.悬索桥上部结构缆索吊机施工安全风险控制措施[J].公路，2020，65（12）：107-111.
[10] 肖鹏程，郭泗宾.建筑起重机械使用中较重大安全事故的总结[J].施工技术，2020，49（S1）：522-526.
关键词：安全生产 安全监控 起重机械 监控点位
中图分类号：TH21 文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）07（b）-0057-03
Analysis on Safety Monitoring and Management System of Hoisting Machinery
YANG Meifeng
（SINOSTEEL MECC， Beijing， 100080 China）
Abstract： With the rapid development of my country's economy， industrial enterprises have entered a period of rapid development. With the increase in the application of large hoisting machinery， its safety production has also attracted much attention. In order to ensure the safe operation of enterprises in the operation of hoisting machinery， strict and effective control is needed in the management and use of hoisting machinery， and strengthen the attention of relevant staff to safety monitoring and management. In this paper， the monitoring links of hoisting machinery in the use process are described in detail， which provides reference for the safety management and intelligent operation control of hoisting machinery.
Key Words： Safe production; Intelligent; Hoisting machinery; Monitoring point
隨着我国经济的快速发展和城镇化进程速度的加快，中低层建筑逐渐向高层建筑和超高层建筑方向发展，建筑施工起重机械的诞生极大提升了高层化建设的速度和工程质量，但施工企业也面临安全管理问题[1-3]。该文结合国内高楼建设用起重机械、轧线成品带卷、钢板吊装机械和铁水包、钢包、渣罐起重机械等存在的隐患，若要实现规范的设备管理须保证其高可靠性避免紧急故障产生影响安全与生产。而起重设备构成复杂、机体庞大、行程漫长且涉及高空作业，给日常巡检工作带来很大的难度，同时因为缺少技术手段漏检无法避免，这样必然会造成安全隐患和故障隐患的累积[4-6]。所以，设备管理部门也急需一种能够在最大程度上代替人工巡检，并提供实时、全面、精准设备实时运行数据的方法和产品。起重设备是安全生产重点控制区域，但是目前几乎所有的起重设备在实际生产过程中所采用的安全生产管理办法都是现场指挥、安全督导，完全依赖个人经验对现场施工状况的判断，没有任何数据支持和帮助。现场的指挥者和操作者在复杂的现场环境中都需要实时地操作数据帮助做出判断，形成正确的操作和指令，避免事故发生[7-10]。
1 起重机械可监测点位
根据起重机械安全监控管理系统国家标准GB/T28264-2012，对桥式起重机，监控参数：起重量、起升高度＼下降深度、运行行程和工作循环同一或变轨道运行机构安全距离等;监控状态：起升机构制动器状态、联锁保护、横梁及轨道变形预警和传动机构监测等。
1.1 起升高度/下降深度监测
现场起升高度/下降深度可借助专用的高度传感器（光电编码器）实时检测，通过高度显示控制仪或PLC系统显示吊钩起升高度/下降深度，信号采集数量根据起重机吊点数而定，包括主起升高度和副起升高度，通常在原有行程限位器的输出轴一端加装编码器测速机构，通过高度显示控制仪表实时显示和传送。借助专用光电编码器对卷扬机行程实时监测，并对卷扬机制动失灵和钢丝绳缠绕实时预警。主/副吊钩转筒可通过光电编码器的信号反馈测算起吊高度和设定极限高度，这样可以与原设备上的极限开关协同工作，实现双重保护。在实际工作中，卷扬机制动系统是无法通过人工巡检法检查，常在年检中进行，易产生重大安全隐患。通过光电编码器的实时状态监测，可提前预警，防患于未然。系统功能安装示意图如图1所示。
1.2 轨道变形及安全距离监测
激光测距仪结合智能算法可实时监测轨道间距和报告间距变化，并实现多目标安全预警。根据国家相关检修标准轨道连接螺栓的要求，巡检周期为一周，目的是防止螺栓松动导致的轨道松动甚至变形，但很少有企业能严格执行，然而通过激光测距仪实时监测和相应算法，可实现多目标的实时监测，可解决轨道变形预警、螺栓松动预警和两车安全距离预警，起到安全防护作用。 1.3 大梁变形监测
采用电子水平仪组合对起重大梁挠度及倾斜度进行实时监测，再结合算法对歪拉斜吊类违反安全操作规程的行为及时预警，可防止大梁产生永久性塑性变形。根据相关国家标准，大梁在设备起吊不同重量时常处于变挠度状态，在长期工作、超载或歪拉斜吊等条件下可能引起大梁产生疲劳变形，而该现象的累积将可能产生永久性的塑性变形，直接缩短设备的生命周期。传统的水准仪法和连通器法精度低，且只能定期检测，无法实时预警。而采用电子水平仪组合可对起重大梁挠度及倾斜度实时监测，结合相关算法，可实时预测大梁疲劳状态，调整设备检修周期，起到延长设备生命周期和安全预警的作用。
1.4 动力及传动机构温度监测
在主要动力及传动机构安装温度传感器，可实现对重要机械装置工作状态的实时监测，并实时掌握电机和减速机等关键部位的实际状态，实现对主要运行部件故障、润滑及冷却状况预警，替代人工巡检，避免小故障拖延成为大事故。轴温是直接反映动力及传动机构状态的重要指标，传统的人工点检易出现漏检现象，多事后才发现问题，而机械故障多属于累积渐变式故障，通过轴温实时监测可及时预测相关装置的工作状态，通过预测相关机械故障，可显著提高设备可靠性和检修的及时性，确保生产的稳定和连续运行。
1.5 液位监测及集中润滑动作信号采集
机械故障80%是润滑和冷却失效的原因，润滑油的加注状态、润滑点的密封状态和润滑油的清洁状态作为检修工作的重要内容。但受大型起重机装置复杂、润滑点位及管路复杂等因素制约，导致巡检不到位，产生安全隐患，而液位监测和集中润滑系统动作信号采集可以有效补充润滑状态点检的不足，借助油品液位检测和集中润滑系统动作信号采集，可实现润滑油泄露预警、油箱水分污染预警，可实时了解系统工作状态，起到安全防护作用。
1.6 安全门装置和轨道运行机构防碰撞装置的监测
操作舱门限位开关和机构之间的运行联锁是通过对检测开关的输出触点检测，可以监控舱门限位及机构之间的运行联锁实时状态，避免安全事故。在同一或变轨道运行机构防碰撞装置的监测是采用感应开关（感应距离可调节）或者机械开关（机械限位防碰撞）来检测极限限位，通过位移传感器（光电编码器或激光防撞仪）来检测同一或变轨道两小车之间的安全距离，防止相互碰撞。
1.7 钢丝绳损伤实时探测
根据用户选择接入钢丝绳探伤监测装置，可对钢丝绳损伤实现实时监测及预警，避免恶性安全事故。接入钢丝绳探伤监测装置、对钢丝绳损伤实现实时监测及预警，避免恶性安全事故。采用国内、外成熟的钢丝绳无损检测技术，作为一个独立的运行程序和安全检测系统进行钢丝绳无损探伤。钢丝绳电脑探伤仪具有检测数据的采集、控制、分析、显示与存储等功能。硬件传感器采用环型设计，周向阵列的磁钢组合，更好地轴向全方位磁化钢丝绳。软件具备可视化特性，借助其特有动态连续跟踪方式，可连续、动态跟踪数据信号变化，实时分析，并对预警缺陷发出报警信号;系统具有自动评估与人工诊断的双重功能;实现对钢丝绳缺陷的智能诊断，可准确预测钢丝绳使用寿命，有效预防钢丝绳断绳事故发生。钢丝绳损伤实时探测在线无损检测钢丝绳内外部断丝、磨损、变形和材质变化等缺陷，可连续在线检测钢丝绳;利用计算机采集数据并处理分析，具有在线声光报警与实时结果功能，可按现行行业钢丝绳报废标准，根据检测结果，提出诊断报告;具备自动安全防护和保险结构;具有浮动定心安全防护功能。
1.8 设备操作权限及考勤制度
通过建立读卡器及相关操作权限设置，强化管理操作人员相应操作权限，同时可以根据刷卡记录进行操作人员考勤及操作工时管理，弥补设备运行和管理方面的漏洞。
2 结语
随着我国工业企业的大型化，起重机械应用逐渐增多，为保证运营起重机械的企业安全生产，在管理环节和起重机械使用环节上得以有效控制，强化相关工作人员对安全监控和管理环节重要性的认识，该文针对起重机械在使用过程中监控环节进行了详细阐述，为起重机械安全管理和运营的智能化控制技术提供参考。
参考文献
[1] 白雪松.起重机起升机构可靠性研究分析[D].唐山：华北理工大学，2020.
[2] 陈祥兴.安全监控系统在大型行车上的应用[J].冶金与材料，2019，39（2）：145-146.
[3] 张旋，李佳，宋鑫，等.唐钢重大危险源安全监控系统信息化平台建设[J].华北理工大学学报：自然科学版，2016，38（3）：1-8.
[4] 夏常福，庆光蔚，胡静波.通用门式起重机安全运行信息多维监控方案设计[J].物联网技术，2017，7（2）：70-72，76.
[5] 刘跃强.C公司起重设备管理改善研究[D].保定：河北大学，2020.
[6] 周军，王睿瑞，明新国，等.面向海洋工程装备智能制造转型需求分析[J].机械设计与研究，2021，37（3）：149-153，160.
[7] 赵翊杰，董增寿，杨勇.基于ZigBee的塔机高度采集系统的设计[J].太原科技大学学报，2018，39（6）：417-423.
[8] 庄爱军.基于WA-ESN的建筑起重机械故障检测[J].机械与电子，2021，39（1）：67-70，75.
[9] 田國兵，杨杰，徐量，等.悬索桥上部结构缆索吊机施工安全风险控制措施[J].公路，2020，65（12）：107-111.
[10] 肖鹏程，郭泗宾.建筑起重机械使用中较重大安全事故的总结[J].施工技术，2020，49（S1）：522-526.