臂架起重机安全监控管理装置草案.docx

1、臂架起重机安全监控管理装置草案 SGMC臂架起重机安全监控管理装置（草案）1、 SGMC臂架起重机安全监控管理装置（以下简称S装置）的概况2、S装置的执行的标准和术语3、S装置的设计方案4、S装置的功能5、S装置的技术要求6、S装置的试验方法7、S装置的检验规则8、S装置的安全管理办法 编辑： 校对： 批准： 2012.6.251，SGMC臂架起重机安全监控管理装置的概况目前臂架起重机已在工业领域广泛使用，臂架起重机违规超限作业等引发的各类运行安全事故的发生，将造成的巨大的生命财产损失。发生安全事故的经验教训表明，必须对臂架起重机使用的过程进行有效的监管和自动控制，才能切实消除设备运行过程中的

2、危险因素和安全隐患，预防和减少臂架起重机安全生产事故发生俨然成为一项迫在眉睫的任务。国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发【2010】23号）中指出“大型起重机械要安装安全监控管理系统”；国家质检总局与国家安监总局联合发布关于印发（大型起重机械安装安全监控管理系统实施方案）的通知（国质检特联【2011】137号）。针对臂架起重机的安全自动监控管理，我公司正在开发设计“SGMC臂架起重机安全监控管理装置”（以下简称“S装置”），该“S装置”的自动安全保护功能适用于门座式起重机、全回转浮船起重机和固定式全回转起重机。2，SMGC臂架起重机安全监控管理装置执行的标准和术语2.1 “S装置”

3、，遵循下述标准：1、 GB3811-2008起重机设计规范2、 GB6067-2010.1起重机械安全规范3、 GB5905-2008起重机试验规范和程序4、 JB4315-2008起重机电控设备5、API Speec 2C-2004 近海高架起重机规范 （美国石油协会）6、GB/T2423.3-2006电工电子产品环境试验,IEC 60068-2-78:2001.IDT)7、GB/T4208 外壳防护等级8、GB/T 13306 标牌9、GB/T17626.5 电磁兼容 试验和测量技术 涌浪（冲击）抗干扰试验10、BG/T 17626.5 涌浪（冲击）抗干扰试验11、JB/T3085 电力传

4、动控制装置的产品包装与运输规程12、GB/T13306标牌如在设计、制造阶段有新版本的标准发布、实施，应按照最新版本的标准执行2.2使用术语：2.2.1超载保护装置safetydevicesagainstoverloading起重机工作时，对于超载作业有防护作用的安全装置，包括起重量限制器、起重力矩限制器。2.2.2动作点actionpoint装机条件下，是指由于装置的超载防护作用，起重机停止向不安全方向动作时，起重机的实际起重量。试验室条件下，是指判定到装置可以使起重机停止向不安全方向动作时，装置承受的实际载荷值。2.2.3设定点setpoint装置标定时的动作点。2.2.4综合误差comb

5、inederror装置安装在起重机上，动作点偏离设定点的相对误差。2.2.5动作误差actionerror在试验室条件下，装置动作点偏离设定点的相对误差。2.2.6起重机状态craneconfiguration起重机在某一工况条件下的外部形状。2.2.7电气型装置electricdevices通过机械量与电量之间的转换达到规定功能的装置。2.2.8机械型装置mechanicaldevices通过机械量之间的转换与开关(控制阀)配合达到规定功能的装置。2.2.9故障failure装置丧失执行4.1条相应功能的能力或者综合误差超过规定值。2.2.10不安全方向dangerousdirections

6、起重机超载时，吊物继续起升，臂架伸长，幅度增大及这些动作的组合。2.2.11安全方向safetydirections吊物下降，臂架缩短、幅度减小及这些动作的组合。3，SMGC臂架起重机安全监控管理装置的设计方案3.1、臂架起重机的基本图形和主要技术数据3.1.1、臂架（门座式）起重机的电气设备总体布置图图（1），臂架起重机（门座式）的电气设备布置3.1.2、部分臂架起重机部分技术参数表：见下表（1）：表（1）：序号起重量（t）供电电压电缆规格工作辐度（m）起升高度（m）轨上/轨下速度（m/min）/ 功率（kw）主钩副钩主钩副钩变幅旋转行走15380/3*120103025/1070/2*45

7、45/221.5/2*1130/2*11210380/3*120103618/1035/2*451.5/2*1126/2*11315415/3*1507.52520/1050/13232/371.5/3726/4*7.542516抓斗380/3*1859.53328/1540/2*13245/551.2/2*3725/8*1153525抓斗6/10KV/3*25103534/2450/2*20045/551.2/2*3725/8*116406/10KV/3*25144535/15-955/2*25045/751.2/2*5526/8*1174025抓斗380V/2*3*150103328/15

8、60/2*16050/551.2/2*3726/16*5.584540抓斗10KV/3*2512.54533/1955/2*25045/751.2/2*5526/8*11975106.6KV/3*25226453/126.8/11020/4520/1320.5/2*3730/10*11108016380V/3*120155045/135/9020/6315/750.3/2*2220/8*2211120206.6KV/3*25175548/54/11020/7517/1100.33/2*3731/12*111225380V/2*3*15093016/14.560/2*20045/551.2/2*

9、37浮吊13900200380V/3*3*18524.56070/52.3/2*2205/22015/2*2200.125/6*45浮吊14100380V/3*150244530/1015/2*11014/900.22/2*30固定吊1516173.1.3、SGMC臂架起重机安全监控管理装置简图3.1.3.1、SGMC臂架起重机安全监控管理装置框图图（2） SGMC臂架起重机安全监控管理装置框图3.1.3.2、SGMC臂架起重机安全监控管理装置电气保护原理图 （图3）SGMC臂架起重机安全监控装置电气保护原理图3.2， SGMC臂架起重机安全监控管理装置的总体功能设计3.2.1，对臂架起重机的

10、保护的功能3.2.1.1.对臂架起重机整机保护的主要功能见下表（2）：表（2）：序号保护内容传感器件保护方法备 注1控制主令零位起升、变幅、旋转等零位串接 全部主令在零位总接触器才能吸合2电网电源断相错相断错相保护继电器自动断开整机动力电高频声光报警3失压10%Ue电压继电器自动断开整机动力电高频声光报警5地面机上联锁继电器线路机上地面不能同时控制行走高频声光报警6线路接地短路自动断路器自动断开整机动力电和相应短路源高频声光报警7集电环磨损声光传感器自动断开整机动力源高频声光报警8强风暴雨雷电风速传感仪自动断开整机动力电9烟雾毒气烟雾传感器高频声光报警高频声光报警10电网断电后照明继电器蓄电池

11、电源自动投入断电后续航时间半小时11电缆卷筒过热热继电器停止大车运行高频声光报警12卷筒电缆太松限位开关报警显示高频声光报警13卷筒电缆太紧限位开关报警显示，大车只能向安全方向运行高频声光报警14吊钩钢丝绳断限位开关切断起升动力源，报警显示高频声光报警15吊钩钢丝绳松限位开关切断起升动力源，报警显示高频声光报警163.2.1.2，对臂架起重机各个机构的保护功能，见下表（3）： 表（3）：对象动作保护内容保护装置主钩(开闭)副钩变幅旋转大车附 注超重量超载传感器停止上升（闭斗）可以下降（开斗）停止上升可以下降停止增幅可以减幅自动减速，只能向安全方向运行自动减速只能向安全方向运行高频声光报警机构只

12、能向安全方向动作超力矩力矩传感器停止上升（闭斗）可以下降（开斗）停止上升可以下降停止增幅可以减幅超幅度幅度传感器停止上升（闭斗）可以下降（开斗）停止上升可以下降停止增幅可以减幅超速度速度传感器自动减速自动减速自动减速热过载热继电器低频声光报警预极限接近开关自动减速自动减速自动减速上升极限限位开关上升不能上升不能只能最低速只能最低速只能向安全方向运行只能最低速只能向安全方向运行高频声光报警机构只能向安全方向动作下降极限下降不能下降不能只能最低速增幅极限只能最低速只能向安全方向运行只能最低速只能向安全方向运行断增幅动力源减幅极限断减幅动力源左行极限只能最低速左行不能右行极限右行不能防风索拉住切断行

13、走动力源低频声光报警旋转锚定销插入断旋转动力源左行防撞光电开关增幅停止断左旋动力源左行自动停止高频声光报警右行防撞光电开关增幅停止断右旋动力源右行自动停止通道门打开限位开关自动停止自动停止自动停止低频声光报警臂架后倾水平开关停止上升（闭斗），可以下降（开斗）停止上升可以下降停止减幅可以增幅高频声光报警机构只能向安全方向动作整机倾斜停止上升（闭斗），自动下降（开斗）停止上升自动下降停止增幅可以减幅3.3， SGMC臂架起重机安全监控管理装置的部件功能设计3.3.1，超重量（力矩）保护的性能设计要求3.3.1.1起重量（力矩）保护的性能概述本篇文章简要地讲述了起重机限制器的基本构成，并对其基本软硬

14、件进行了简单的介绍。起重机限制器主要用于对工矿企业和施工现场的起重机，行车进行超载限制。当它进行工作时，若起重机承受重物在额定值的90%以内，则该限制器能显示重物的实际重量，若重物的重量超过额定值的90%但在105%以内，该限制器显示重物的实际重量的同时发出声光预警信号，若重物的重量达到或超过额定值的105%，该限制器将发出声光报警信号，同时自动切断起重机电源。该限制器还能自动记录超载的次数，供有关部门检查。超载限制器是由电气控制器和电阻应变式传感器两部分组成。起重机的载荷，由电阻应变式秤量传感器检测。传感器采用轴式电阻应变传感器，安装相应吊钩的固定滑轮轴上，相应吊钩的电气控制器（俗称二次仪表

15、）安装在驾驶室内司机便于观察的位置，该控制盒具有声光报警并切断起重机起升回路电源和数字显示重量等。A技术指标1、适用范围：3.2-1200t 起重机2、动作误差3%（F.S）3、系统综合显示误差：5%(F.S)4、报警点设定：a、予报警：额定重量（力矩）的90%。 b、延时报警：额定起重量（力矩）的105%。 c、立即报警：额定起重量（力矩）的110%。 5、延时报警时间：12秒6、传感器过载能力：1.5倍。7、使用环境条件：-20+60 90%RH8、电源电压：220V 或380V 50Hz9、继电器触点容量：220V15A/380V 10A。10、传感器防护等级： IP6511、电气控制箱

16、防护等级：IP42B、工作原理臂架起重机的载荷由电阻应变式称重传感器检测，当起重机起吊物体后，传感器受压产生与载荷成比例的电压信号，完成重量电压信号。传感器输出信号由两级集成运放器进行放大，放大后的信号送入四比较器，其中四个彼此独立的比较器分别与不同的基准电压比较，其基准分别设定在额定值的515%、90%、105%、110%；当载荷达到5%15%时，机构受力继电器动作，该继电器触点信号进入PLC控制系统，尽管联动台上的“联动旋钮”处于联动状态，但机器也不能“联动”，确保整机的安全；当载荷达到90%时，预报警比较器动作，蜂鸣器发出断续声，黄色指示灯亮，但控制继电器不动作，故不限制起重机起吊。当载

17、荷达到105%时，该设置点的比较器动作，为避开起动时冲击载荷引起的瞬间虚假超载，设置了一个延时电路，延时12秒后，如果超载仍存在，则判定是真正的超载，立即切断起升电机电源，红色指标灯亮。如果载荷大于110%，直接使门电路打开，立即切断起重电器触点串联在起重机起升回路中。当超载时，控制继电器动作，起升回路切断，起重机停止起升作业，但不影响其它方向的作业。电路总共有二组直流电源：6V供传感器和二次仪表，+5V供重量数字显示器。3.3.1.2SGMC臂架起重机安全监控管理装置的超载保护原理图根据上述的工作原理和技术要求，可知该系统实际上是一个典型的数据采集与控制系统，数据采集的对象是一路压力（拉力）

18、，故选用压力（拉力）传感器进行物理量的测量，控制对象是断电及报警装置，故选用继电器及声响电路进行断电和报警。. （图3）SGMC臂架起重机安全监控管理装置的超载保护原理图3.3.2声光报警电路的设计 图(4)声光报警电路 图(5)80C51单片机的的封装和引脚3.3.3 ，高温烟雾保护电路烟雾保护电路用于对臂架起重机各部位发生高温和意外火灾事故的保护。 图(6)烟雾报警的电路框图3.3.4、CMS系统功能 图(7)CMS系统功能框图3.3.4.1 臂架起重机信息实时监控通过对臂架起重机的主起升、副起升、臂架俯仰、旋转、运行等各系统的工作电压、电流、频率、速度、负荷、功率、温度等参数以及PLC输

19、入输出各点的检测，系统实现对起重机各机构运行状态的实时监控，将各主要机构的运行状态以图形模拟方式显示出来。起重机作业、各机构状态、各制动器和电控系统的状态都一目了然。3.3.4.2 臂架起重机故障报警记录系统准确、及时地将设备发生的故障，故障原因、报警提示，按时间顺序排列显示在其综合列表中，并进行及时更新、记录。报警故障的基本内容包括：实时报警故障弹出窗口，报警故障信息显示（包括故障时相关参数的实时值记录），历史记录查询。系统能够按照时间、设备、故障类别自动统计，还可以对一定时间内连续发生相同的故障进行自动记录提醒，以便维护人员对故障进行定性及维护分析，记录解决方法，为后续类似问题发生提供解决

20、预案。设备管理人员可在办公室终端上观察到每台设备的运行状况，然后查找故障点，在登机前就分析出设备什么地方出现了问题，并确定修理方案，可缩短时间，提高效率。3.3.4.3臂架起重机“安全事件黑匣子”安全事件分析记录功能，准确地记录并存储发生故障前后一段时间安全装置的状态；电流、电压、电机转速的相关参数、曲线，据此可分析判断哪些参数导致的异常。在出现安全事件后，以记录为依据，判断是违规操作还是设备自身故障的问题。3.3.4.4 臂架起重机运行管理系统自动记录设备的作业及完成情况，并能够对作业、作业量进行统计、查询。系统对相对重要且动作频繁的设备，如驱动设备（调压装置、变频器）、元器件（方向接触器、

21、制动接触器）以及损耗机构（电机、减速机），重点实时监测与记录，并可根据预设的安全使用寿命或次数及时提示。系统可以进行工班统计，作为制订保养周期标准的依据，还可记录每月每台设备的运行台时，作为制定下月维修保养计划的依据，实现量化管理。3.3.4.5臂架起重机运行报告实现统计、打印和维修报告：作业情况、运行统计、故障报表、操作报告、重复性故障率、设备作业率、维护记录等相关数据报表。4功能要求4.1“S装置”必须具备以下功能型式之一：a.自动停止型。当起升质量超过额定起重量和变幅方向超出额定范围时，应能停止臂架起重机向不安全方向继续动作，同时应能允许臂架起重机向安全方向动作；b.综合型。当起升质量达

22、到额定起重量的90%左右时，应发出音响或灯光预警信号。当起升质量超过额定起重量时，应能停止臂架起重机向不安全方向继续动作，并发出声光报警信号，同时应能允许臂架起重机向安全方向动作。4.2S装置应能区别起重机实际超载与正常作业时吊物起升、变幅、制动、旋转、运行等产生的动载影响。吊物挂碍(或与地面固结)时，应能立即执行规定的功能。4.3S装置正常工作时，应能自动地执行规定的功能，不得增加司机的额外操作。4.4S装置内设有自动保险功能。当S装置内部发生故障时，能发出提示性报警信号。5技术要求5.1电源开关使用电源的装置，在装置上不得装设可切断电源的开关。5.2解除开关装置设置可以解除4.1条规定功能

23、的开关时，必须同时安装开关锁定机构。解除开关必须经主管人员同意方可开启使用。5.3抗干扰性电气型装置应具有抗干扰措施。5.4强度裕量S装置的任何部件安装于臂架起重机承载系统中时，其强度裕量不得小于该系统中承载零部件的强度裕量。5.5材料和构造S装置所用的电子元器件应严格筛选。材料应选用具有足够强度和耐久性的材料，各安装件、联接件应有防松动措施，金属件应作防腐处理。S装置的构造应便于安装、调整、清理和检修。5.6综合误差5.6.1电气型装置不应超过5%，机械型装置不应超过8%。综合误差计算方法如下： 综合误差(动作点-设定点)/设定点100%.(1)5.6.2综合误差的有效范围应在使用说明书和产

24、品铭牌上明确说明，原则上应能满足配用臂架起重机的全部使用工况。5.7设定点5.7.1设定点的调整应使臂架起重机在正常工作条件下可吊运额定起重量。5.7.2设定点的调整要考虑装置的综合误差。在任何情况下，装置的动作点不得大于110%额定起重量。5.7.3设定点要调整在100%-105%额定起重量之间。5.8信号5.8.1预警信号音响预警信号为低频，持续时间应大于等于5s，并与高频报警信号有明显区别。灯光预警信号应使用黄色，必须在司机视野范围内清晰可见。5.8.2报警信号音响报警信号应与臂架起重机环境噪音有明显区别。距发音部位1m及在司机位置测量均不应低于75dB(A)。灯光报警信号应使用红色，必

25、须在司机视野范围内清晰可见。5.9显示误差5.9.1具有起重量或起重力矩显示功能的装置，相对于动作点的显示误差在试验室条件下不应超过3%，装机条件下不应超过5%。显示误差计算方法如下：显示误差(显示值-实测值)/实测值100%.(2)5.9.2装机试验确认后的显示误差及其对起重机的有效适用范围应在产品铭牌上明确说明。5.10动作误差电气型装置不应超过3%；机械型装置不应超过5%。动作误差与综合误差的计算方法相同。5.11耐振动冲击性S装置应能承受起重机工作所引起的振动和冲击，不得因振动和冲击试验影响其安全性能。5.12温度适应性S装置在-20-+60的环境温度条件下应正常工作。5.13耐电压波

26、动能力使用电源的装置，在以下电压范围内应正常工作。a.外接电网供电：-15%-+10%额定电压；b.蓄电池供电：-15%-+35%额定电压。5.14绝缘能力使用电源的装置，绝缘电阻不应低于1M，并应能通过规定的耐压试验。5.15过载能力取力传感器应能承受配用臂架起重机规定的最大载荷试验。5.16防护等级S装置的防护等级应符合以下规定：a.S装置室内部分：IP42；b.S装置室外部分：IP44，传感器IP65。5.17可靠性S装置在规定的使用条件下，累积工作3000h，不得出现故障。注：规定的使用条件是指臂架起重机按正常条件工作，用户按制造厂规定的维护调整方法和周期对装置进行维护和调整。5.18

27、疲劳强度取力传感器在起重机中级载荷状态下的寿命不得低于5103次应力循环。6试验方法6.1试验室试验6.1.1一般规定6.1.1.1除6.1.6、6.1.7、6.1.8、6.1.9和6.1.13条试验外，每项试验后，均按6.1.2条检测动作误差，应符合5.10条规定。具有显示功能的装置，同时检测显示误差，应符合5.9条规定。具有预警信号的装置，同时检测预警信号，应符合5.8.1条规定。对每个测试点均应反复试验三次。6.1.1.2开始试验直至6.1.13条试验结束，不得调整装置设定点。6.1.1.3如果没有特殊说明，试验顺序从6.1.2条至6.1.3条依次进行。蓄电池供电的装置，可不做6.1.7、6.1.8和6.1.9条试验。6.1.2动作误差试验6.1.2.1试验方法将装置组成一个完整系统，模拟臂架起重机工况进行试验，对应每个测试点，加载使装置动作。6.1.2.2测试点的选择测试点应不少于起重机特性表(曲线)范围内所对应的五个点，并应尽可能包括最大、中间和最小三个点。6.1.3振动试验振动试验过程中，装置为非通电状态。6.1.3.1按