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最初的起重机械安全管理系统只是利用重量传感器监测了其中力矩以及起升重量去确保设备没有超载运行。随着测量手段与信息化技术的不断进步,国内外出现了一大批监测范围广、信息化程度高、人机交互体验也更加良好的安全管理系统。监测范围从力矩、频率、行走机构位置、速度到工作环境的温度、湿度、风俗等等。交互手段从显示屏到触摸板,大大提升了人机交互的感受。这些安全管理系统的出现有力地保障了设备的生产安全,提升了设备的信息化程度。
一、国外研究现状
德国 LIEBHERR 起重机械制造公司采用先进的激光定位和超声波传感器作为测量手段,可以监测起重机械的行走机构位置、起重重量、上下小车行程,其配套的安全管理系统能够以趋势图的形式展示参数变化。法国 POTAIN 公司的安全管理系统设计了历史数据库,可以存储数十种工作数据供分析统计使用。系统采用了声光报警系统,当对应参数超过报警限度时能够及时告知操作人员。意大利 SIMMA 公司的安全管理系统能够实现起重机械自我监测维护,检查设备状态是否满足工作要求。
二、 国内研究现状
由于我国大型起重机械制造企业起步较晚,所以对应的安全管理系统研究也是从近些年才开始,性能与国外系统相比具有一定的差距。长沙浦沅电子安全信息技术开发有限公司推出的安全管理系统主要针对起重力矩参数监控,并且制作了汉化版的展示软件。该系统能够自动记录设备报警信息,为后期分析提供了数据依据。中国航天工业总公司三十一所北京三发高科技实业总公司的安全管理系统使用声光系统预警碰撞信息,并且具有自我保护功能,对于超限危险指令会 锁死设备拒绝执行。 无论是国内系统还是国外系统,采用的检测仪表与纠偏技术的基本原理是一致的:使用传感器测量行走机构的位置、速度,然后将数据推送至上位机计算判定报警。
三、存在缺陷
目前大型起重机械安全管理系统主要存在以下几个缺点:
(1) 检测仪表测量精度的不足
许多安全管理系统中普遍使用的编码器测量门式起重机行走误差,由于机械加工和安装等因素的影响,往往不能达到其标称精度。其主要的误差来源于机械加工和安装,包括安装偏心、安装倾斜、转动轴晃动,累计误差等。这些都会导致编码器的误差。而对于激光测距仪这种精密测量仪器,需要满足一定的测量条件。所以当面对较为恶劣的工作环境时,测量值就并不是那么准确。激光测距仪读取的是一个瞬时值,是带有随机性的,当起重机在工作时会发生不断的震动,是一个不断变化的量,激光测距仪就无法快速获得有效数据,而需要花费较长的时间。而反射镜在工业环境下也极易污损,从而使激光测距仪无法得到有效的数据。
(2) 缺乏有效的群吊管理
近几年来已经出现用于安全管理方面的起重机监控系统,但往往就是一套系统管理一台起重机,无法将每台起重机械的运行状态数据实时的融合在一起,从而对吊群进行合理的安全监控与工作调度。对于区域吊机间的防碰撞,现在采取的措施也仅仅是机械限位与人工指挥,即安装一定长度的撞尺来限制两车之间的距离。主要生产设备或者有较高安全要求的设备会加装激光测距仪或者是超声波探测器。但是由于精密设备的测量情况非常受制于工作环境,所以这些设备在生产厂区恶劣工作环境下的效果都不太理想。
(3) 信息集成程度较低
现在船舶制造企业所采用的大多数安全管理系统,都是将一台起重机械的运行数据采集到起重机械的控制室,然后提供给操作人员,并没有将所有起重机械的实时运行数据汇总分析,这就造成了信息孤岛,使得企业决策者无法利用宝贵的生产数据做出合理的决策来提升生产效率。