由于每年都有起重機安全事故，造成巨大的經濟損失和人身傷害，為了遏制頻發的起重機事故，保護人民財產安全，國務院下發相關通知：《國務院關于進一步加強企業安全生產工作的通知》(國發[2010]23號)提出大型起重機要裝起重機安全監控管理系統?！秶鴦赵恨k公廳印發貫徹落實(國務院關于進一步加強企業安全生產工作的通知)重點工作分工方案的通知》(國辦函[2010]140號)，提出要督促落實大型起重機械安裝安全監控管理系統。國家質檢總局和國家安全監管總局為了響應國務院號召，制訂了《大型起重機械安裝安全監控管理系統實施方案》(國家質檢特聯2011137號)，并決定開展大型起重機安全監控管理系統前期示范試點工作。我院成功研出該起重機安全監控管理系統，并將該系統在1臺MQ63t大型電站門座起重機上進行安裝試驗，各項指標符合國家要求。

1主要功能和工作原理

門座起重機的起重量或起重力矩達到額定起重量90％時，系統自動報警，當超過額定起重量5％時起升機構停止向上運行；當起重力矩超過額定力矩5％時，起重機將同時停止上升和向大幅度方向運行。具有限制起升位移、變幅位移、回轉角度、行走距離的功能，當接近預設位移或角度限定值時，系統自動報警并轉為低速運行；達到極限值時，自動停止向危險方向運動。該系統能夠連續記錄并保存每一個工作循環的所有工作參數，最多可存儲16000個工作循環。起重機安全監控管理系統可將起重機記錄下的內容通過下載打印的方式，實現信息化管理。

2總體設計

2．1硬件部分

安全監控管理系統硬件主要由外圍檢測裝置、通訊接口系統、控制系統、視頻監控系統組成。外圍檢測裝置主要用于整機狀態的采集，包括：測量風速儀、編碼器、高度檢測裝置、力矩限制器及其他限位開關等。通訊接口系統主要用于PLC系統、上位機系統及第三方產品的通訊，包括：LINK—ETH—MPI模塊、串口通訊模塊CPU341、DP通信組件等。而控制系統是整個系統的網絡神經，完成系統的總體協調和工作，主要由工控機和西門子300系列PLC系統單元組成。視頻監控系統主要用于對起重機重要工作場所進行實時的畫面監控和存儲，包括攝像機、自動光圈鏡頭硬盤錄像機等。報警及顯示系統提供系統故障發生情況以及系統的安全性，通過直觀的顯示可以對重要參數進行重點監控。系統硬件結構圖見圖1。

2．2軟件部分

電站門座起重機安全監控管理系統完成PLC程序的編寫及上位機軟件的組態，在STEP7V5．4軟件平臺上編寫程序，完成整機狀態的采集、處理和運算、控制輸出及上位機的通訊。通過上位機安裝Wincc7．0軟件，開發實現了能夠實時數據畫面顯示、現場數據實時記錄、歷史數據管理、故障報警以及應歷史回顯等功能。

3關鍵技術

3．1起升高度的測量

由于電站門座起重機在使用過程中，起重臂臂架的角度和起升高度是變化的，因此，門座起重機起升高度的測量一直都是難點。采用在鋼絲繩卷筒端部加裝編碼器，測量計下其旋轉圈數n(1，2，3，4…17,)，并通過公式計算其每圈盤鋼絲繩的長度L(￡，L，，，…)；同時在其臂架端部加裝角度傳感器，測量臂架當前角度OL；查機械圖紙可確定，臂架長度為，臂架端部離地距離為Ⅳ。起升高度可通過式(1)

計算S=M·COSOL一(Ll+7+￡3…+)+N(1)考慮到實際工況中的拉鎖變形，在現場需多次試驗校正。

3．2起重量誤差的修正

通過臂架頭部安裝拉板式傳感器來測量起重量，但是采集的信號并非絕對的直線，而是接近

直線的曲線。為了獲取較為準確的起重量值，采

用擬近曲線的方式。

4、電站門座起重機CMMS系統

電站門座起重機CMMS系統包含門座起重機的主界面和所監測起重機的基本信息，可以設定所需的參數，為了方便用戶快捷操作，在主界面下方設計有主副起升機構、回轉機構數據記錄等按鈕，只要點擊這些按鈕就可以進入相應的操作界面進行操作。CMMS系統根據起重量的不同，設置有一級預警限位、二級停止限位和三級急停限位。當超過預設的起重量或是主副鉤出現故障時，CMMS系統會發出報警，在出現危險的情況下，主副鉤停止起升。同時，隨著大車運行機構的運動，該CMMS界面可以實時顯示出大車運行的左右距離。在完成該界面的操作時，需預先設置極限值，工作時隨著大車距離極限值越來越近，系統會出現一級預警，二級停止限位，直到三級急停限位，實時保證大車運行的安全。

同時，該CMMS系統可以詳細記錄起重機操作人員的每項操作，以及每項操作的日期在界面的右側時間輸入需要查詢的日期，可以任意一天查詢電站門座起重機主副鉤的所有吊重歷史，為事故調查和事故追責留下可靠的文本資料。

5、工程實例

2014年l0月，在某大型電廠正在服役的3臺63t電站門座起重機上安裝了該系統，同時選擇在3臺門座起重機上安裝，主要是為了進行相同條件下的對比試驗。在考核過程中，將起重機安全監控管理系統與門座起重機的反饋控制相連接。另外，幾臺只是安裝了簡單的力矩限制器和位置限制器，統計安裝反饋系統和未安裝反饋控制相連接，統計二者在實際使用中超載與誤操作的次數。試驗之前分別對載荷和幅度參數進行了計量，如表1所示，使用一個月后，進行了2次計量，計量結果是測量精度變化不超過1．6％，在控制范圍內。

通過對比安裝安全監控管理系統和未安裝起重機安全監控管理系統數據，結果表明，已安裝的門座起重機在全部工作過程中超載記錄為0，未安裝的2臺中最大額定起重無超載。額定起重力矩超載次數為3．1％，最大超載幅度達8．6％，大部分超載屬于輕微超載，在5％～8．6％之間，主要原因是由力矩限制器精度不夠或未及時調整。該系統為起重機安全管理提供了先進、可靠的科技管理手段，解決了該公司長期以來經過種種努力未能解決的關鍵問題。改變了傳統的安全管理模式，使起重機的安全管理落實到了實處。公司管理模式也由不定期的行政監督躍升到連續的實時數據管理，不僅使管理變得更加有效還節約了50％左右的管理成本。

6、結束語

大型電站門座起重機安全監控系統的成功研發，讓起重機管理也由不定期的行政監督躍升到連續的實時數據管理，改變了傳統的安全管理模式，使起重機的安全管理落實到了實處。管理模式也由不定期的行政監督躍升到連續的實時數據管理，不僅使管理變得更加有效還節約了50％左右的管理成本。同時該系統對避免事故以及對事故的事后分析也有很大的作用。該系統目前只是運用在電站門座起重機上，應用范圍比較窄。今后會繼續延伸本項目的技術研究并進行技術改造，力爭把該技術運用到電站塔式起重機、大噸位龍門起重機及裝卸橋等多種起重機上，擴大應用范圍。