门式起重机安全监控管理系统研究与应用5159.docx

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门式起重机安全监控管理系统研究与应用5159

河南机电高等专科学校

起重机安全保护

论文题目：

门式起重机安全监控管理系统的研究与应用

系部：

机械工程系

专业：

起重运输机械设计与制造

班级：

起机121

学生姓名：

史家兴

学号：

120125159

指导教师：

安林超

2014年10月20日

门式起重机安全监控管理系统的研究与应用

摘要：

在现代化生产过程中，起重机械已经成为必不可少设备，它能够有效的减轻劳动力，提高生产效率，加快了社会建设的步伐。

门式起重机具有通用性强、作业范围大、适应面广、场地利用率高等特点，在一些港口货场等地得到了广泛的使用。

由于门式起重机的运动量大，起重机的安全性、耐用性也受到了人们的密切关注。

因此门式起重机安全监控管理系统的作用日益明显。

Abstract:

inthe modernproduction process, hoistingmachinery hasalreadybecometheessential equipment, it caneffectivelyreducethe laborforce, improvetheproductionefficiency, speedup thepaceof social construction. Gantrycranewith strongversatility, largeworkingrange, wideadaptability, spaceutilizationratiohighercharacteristic, hasbeenwidely usedinsome portyard etc.. Dueto the largeamountofexercise ofgantrycrane, safetyand durability ofthecrane alsoreceivedthecloseattentionofthepeople. Therefore thegantrycrane safetymonitoringandmanagement system isbecomingmoreandmoreobvious effect.

关键词：

门式起重机（gantrycrane故障危害（failures harm）安全监控系统（safetymonitoringsystem）研究（research）应用（application）

一、门式起重机简介

起重机械，是工程机械行业中一个极其重要的门类。

随着时代的发展，起重机械所包含具体机械种类也越来越详尽，像汽车起重机、履带起重机、塔式起重机、门式起重机，还有随车起重机、高空作业车等，这些都属于起重机械的范畴。

其中门式起重机是一种重要的物料搬运设备，门式起重机的金属框架像门形框架，承载主梁下安装两条支脚，可以直接在地面上的轨道上行走，主梁两端可以具有外伸悬臂梁。

随着我国经济的发展，它不仅在国民经济中占有重要的地位，在社会生产和生活的领域的应用也在不断扩大。

门式起重机分为普通门式起重机、水电站门式起重机、造船门式起重机、集装箱门式起重机，以上是根据其用途以及工作特点分的。

普通门式起重机多采用桁架式和箱型式结构，他的用途最为广泛。

可以搬运散装物料以及各种成件物品，起重量在100t以下，跨度为4m~39m。

用抓斗的普通门式起重机工作级别较高。

普通门式起重机主要是指吊钩、抓斗、电磁、葫芦门式起重机，同时也包括半门式起重机。

水电站龙门起重机主要用来启闭闸门和吊运工作，也可进行一部分的安装作业。

起重量达80t~500t，跨度较小，为8m~16m；起升速度较低，为1m/min~5m/min。

这种起重机虽然不是经常吊运，但是一旦运用起来会非常的繁重，相应的应该提高工作级别。

造船龙门起重机一般用在海上运输业，用于船台衔接船体，一般会有两台起重小车。

一台有一个主钩和一个副钩，在桥架下翼缘的轨道上运行，以便翻转和吊装大型的船体分段，另一台有两个主钩，在桥架上翼缘的轨道上运行。

起重量一般为100t~1 500t；跨度达185m；起升速度为2m/min~15m/min，还有0.1m/min~0.5m/min的微动速度。

集装箱龙门起重机多用于集装箱码头。

拖挂车将集装箱运载桥从船上卸下的集装箱运到货物堆积地，由集装箱龙门起重机堆码起来或直接装车运走，可加快起重机的运行周转。

可堆放高3~4层、宽6排的集装箱的堆场，一般用轮胎式，也有用有轨式的。

集装箱龙门起重机的跨度和门架两侧的高度都较大。

并且此类起重机的工作级别较高。

起升速度为8m/min~10m/min；跨度根据需要跨越的集装箱排数来决定，最大为60m左右相应于20英尺、30英尺、40英尺长集装箱的起重量分别约为20t、25t和30t。

二、门式起重机发生故障的危害

门式起重机已是历史悠久的传统生产产品，主要的配件相当的成熟，产品的标准化，系列化、通用化对制造单位的经济效益有重要的影响。

门式起重机具有结构简单、可靠、的特点，随着人类生产里的发展，对门式起重机的使用频率、起重量的增大对门式起重机的安全性能、经济性能、效率等问题，也越来越引起人们的重视。

近目前，起重机发生故障较多、监管工作不足，而起重机作为重要的起重设备，运用又如此之广，安全运行则成为首要问题，同时提高作业效率也是相当必要。

提高监控技术不仅可以减少操作人员的工作强度、降低生产成本、提高生产率，且可以随时监视设备的运行状况，给维护带来极大的方便。

如果起重机上应用监控管理系统，则能高效快捷地监控起重机械的运行状态，提高装卸效率，增强安全性能，减少故障时间，这将显著改善目前起重机械的监管状况，提高管理的现代化水平。

所以，面对我国起重机以及起重机械的现状，开发起重机的监控管理系统有着必要性和紧迫性。

常见起重机械危害包括脱钩砸人、钢丝绳断裂抽人、移动吊物撞人、钢丝绳刮人、滑车碰人、起重设备在使用和安装过程中的倾翻事故及提升设备过卷、蹲罐等事故。

常见起重伤害事故原因包括使用应报废的钢丝绳；起重机起重重物重量不明或超过额定起重量；无人指挥或指挥信号不明、混乱；作业区内有人逗留；作业场所地面不平整、支撑不稳定、配重不平衡；安全防护装置缺乏或失灵。

下面我给大家列举几个由于缺乏起重机安全监控管理系统而引发的起重机在作业过程中的重大事故。

1.龙门起重机被大风吹移滑行将人撞伤死亡  

1992年8月31日，上海华联金属建材厂承包了上钢一厂供应处废钢车间焦化废钢装卸场地11号、12号门式起重机的起重指挥以及该二台龙门吊夹轨器的夹紧锁定工作。

因当日受台风边缘影响，整个废钢装卸区域的起重机已停止装卸作业。

11号龙门吊借停止作业的间隙准备检修已损坏的电磁吸盘。

在将其卸下装车时发现，与11号龙门吊在同一轨道上的12号龙门吊所在位置对吊装有影响，因12号龙门吊驾驶室内无人，于是11号龙门吊司机薛福常便开动11号车推动12号龙门吊向西滑动七、八米后，又回到原来预定的位置。

当将电磁吸盘吊装完结后，当工人进入二台龙门吊之间约600毫米的空档处，弯腰蹲身固定12号龙门吊夹轨器时，由于大风吹动，致使位于东侧的12号龙门吊向西侧11号龙门吊自动滑行。

由于其不及撤离，其头部被端梁缓冲器底架撞击，被急送医院，终因头部伤势严重抢救无效死亡。

事故原因提要：

违章作业。

因受台风边缘的影响，在整个废钢装卸区域的起重机均已停止作业的情况下开动11号、12号龙门吊违反《起重机械安全规程》（GB6067-85）中“对于门座起重机等在沿海工作的起重机，当风力大于7级时，应停止工作，并将起重机锚定住”的安全规定。

当12号龙门吊重新移动后，没有及时采取相应夹轨道措施，受害者缺乏自我保护意识，致使龙门吊被大风吹动滑行将其撞伤造成死亡。

2．载荷坠落造成伤亡 

1988年8月5日,上海市金属材料公司彭浦仓库,进一火车皮弹簧扁钢在四号场地中段，需要将扁钢从车下吊卸下来检斤后再进行堆放。

起重作业使用的起重设备是龙门起重机，其索具是钢丝绳吊索。

工人用二根钢丝绳吊索，将一捆重3158公斤，长4米左右的扁钢绑挂好后，由起重指挥指挥起重机将其吊起。

在吊起后扁钢仍呈平直状态未弯曲，放于磅称上检斤称重后，未对二根钢丝绳吊索所在位置做工人移动，再重新起升至一定高度启动大车时，起重司机戴家英发现吊重晃动得很厉害，接着扁钢向下滑动，就在这一瞬间，扁钢已串滑下来落在下方工人身上，致其死亡。

事故原因提要，用钢丝绳吊索捆绑扁钢采用吊篮式结索法不符合安全要求，其绑法是吊索未在整捆扁钢上绕一圈就直接挂入吊钩内，且两根钢丝绳吊索之间的夹角较小不到160，致使扁钢绑挂不牢，在吊起放下再吊起时，使钢丝绳吊索出现串动，使载荷重心与起重吊钩不在同一条铅垂线上，导致扁钢出现倾斜串动滑落。

三、安全监控管理系统的重要作用

由此可见起重机安全监控的重要作用。

说到起重机安全监控的话，大家可能第一时间会想到黑匣子，或是监控摄像头等等，其实很多人都不知道的是，在这类安全监控当中，软件是比硬件更为重要的一个部分，同样的硬件设施，采用不同的操作软件，呈现出来的效果就会是天差地别的。

下面就让我们来了解一些安全监控的主要作用吧。

第一就是对于起重机自身一些意外情况的记录以及相应的备份，比如说机身突然熄火的原因、或是机器哪个环节速度变慢、不受控制等等，有关的异常数据都会被安全监控第一时间记录下来，可以有效地做为维修依据。

第二，它可以有效地做为一种报警系统来进行使用，它能够针对一些已经预选设好的危险状态来进行报警，比如说低油、高耗，使用时间过长等等，在达到了这些危险条件的情况下，会自动向驾驶者提出警告。

第三，使用安全监控，对于驾驶员来说也是一种非常有效的帮助，因为起重机里面的驾驶员需要通过安全监控的帮助去了解外面的状态，等于像是他们的眼睛一样，帮助驾驶员更好地了解环境。

第四，起重机监控系统是独立的，能自动检测出起重机所吊载的质量及起重臂所处的角度，并能显示出其额定载重量和实际载荷、工作半径、起重臂所处的角度。

起重机监控系统实时监控检测起重机工况，自带诊断功能，快速危险状况报警及安全控制。

具有黑匣子功能，自动记录作业时的危险工况，为事故分析处理提供依据。

安全监控的作用还有很多。

四、当下安全监控管理系统的研究

要求精度高、响应快、作业强、无故障的工业系统，若只是按照流程操作，则难以达到安全运行。

而若能对现场各种设备进行监视，了解运行状态，可靠控制现场设备，将具有实际意义，因此首先就产生了由可编程控制器PLC组成的传统监控系统。

它能可靠控制设备、迅速响应信号、减少运行故障，能在恶劣环境下工作。

对于设备种类多、分布范围广的特点，随后产生了运用PLC和现场总线的监控系统，其能提高数据通信、减少硬件投资、具有开放性、分散化、智能化等控制功能。

随着工业企业运行规模的不断发展和扩大，要监视的设备越来越分散，此时对监控系统提出了更高要求。

随着监控系统的发展，数据库技术、网络技术、信息技术等随之发展，为适应现代化需求，开始使用计算机网络系统于工业监控系统中。

随着工业系统需求不断提高，各种相关技术不断发展，监控系统经历了五个发展阶段，正逐渐向开放型、自动化、智能化方向发展。

（1）集中式的监控系统：

以单板机为主控制器，把所有模块都集中到机柜中，与上位机通过串口通信，这种系统相对落后，不符合分布式、开放式的发展。

（2）基于模拟仪表的监控系统：

以“集散型控制系统DCS”为理论基础，具有分层控制方式，运用发展成熟的模拟仪表，采用“传感器、变送器、控制器和执行机构”的模型运用于监控系统中，但这种监控系统对开放性、系统维护与升级等都有不足。

（3）基于智能仪表的监控系统：

智能仪表加强测量的精度性和提高仪器的功能性，具有稳定、可靠等特点，此类监控系统由监控主机、PLC、智能仪表、执行装置、Modbus网络等组成。

（4）基于现场总线的监控系统：

现场总线控制系统FCS（FieldbusControlSystem）采用“工作站——现场总线智能仪表”的结构模式，运用计算机、自动控制、网络、数字通信、智能仪表等先进技术，系统具有开放性、全数字化、智能化、可操作性、互联性、分散化、多分支等特点，现场总线标准有CAN，PROFIBUS，Lonworks，HART等。

（5）基于计算机网络的监控系统：

运用强大的网络系统，加强不同类型PLC设备的通信，监控层与下位机间采用以太网，现场设备间采用现场总线，具有强大、方便的扩展能力，和数据通信能力。

目前网络技术日益成熟，具有强大的开放性，和数据通信能力，基于现场总线和基于工业以太网通信成为了监控系统的发展趋势，加上PLC优良的向下分布式I/O能力、向上高速连接能力，更多的监控系统以工业控制计算机和PLC结构模式来开发。

而且随着各种技术的发展及用户的需求，监控系统将朝着大型化、网络化、一体化、全球化方向发展。

常用到起重机中的监控系统主要分为以下几类：

（1）普通的三级监控系统：

由工业控制计算机、可编程逻辑控制器及现场仪表构成。

（2）具有分工的中央监控站：

为了减轻服务器的负担，可有不同功能的监控站，分工处理，如工程师站、操作员站。

（3）具有冗余配置的监控系统：

为了加强系统运行的可靠性，防止系统出现故障而停止系统运行，采用全冗余配置监控系统。

（4）基于无线网络的远程监控系统：

利用无线网络，减轻复杂布线，以及实现随时随地监控，采用远程监控。

五、小结

以上就是我对当下门式起重机安全监控管理系统的研究与应用的简单分析，由以上可以看出，门式起重机安全监管的重要性，也看出了我国门式起重机管理系统还有很大的上升空间，虽说PLC系统在我国已经开始普及，但也略显不足，有很大的发展趋势。

参考文献

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化学工业出版社,2008,6.

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