起重機(jī)智能化應(yīng)用與故障安全
近年來(lái),隨著智能化技術(shù)的快速發(fā)展,智能制造、智能物流以及在役設(shè)備智能運(yùn)用維護(hù)等應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)起重機(jī)智能化需求迅速增加,無(wú)人值守車間、智能電廠、一鍵煉鋼等行業(yè)變革更是將上述領(lǐng)域智能化起重機(jī)或無(wú)人值守行車的需求推向高潮,起重機(jī)制造商競(jìng)相研發(fā)智能化技術(shù),根據(jù)客戶需求提供了多種不同應(yīng)用場(chǎng)合的智能化自動(dòng)運(yùn)行無(wú)人值守起重機(jī)。然而,起重機(jī)智能化運(yùn)行的效率、穩(wěn)定性尚未滿足客戶預(yù)期,可靠性、可用性、可維修性和安全性尚有較大欠缺,甚至連續(xù)發(fā)生多次停產(chǎn)故障甚至傷亡事故,對(duì)起重機(jī)智能化技術(shù)的推廣產(chǎn)生極其嚴(yán)重的負(fù)面影響。智能化橋門(mén)式起重機(jī)與通用橋門(mén)式起重機(jī)工作過(guò)程相同,增加的智能控制既要指揮起重機(jī)自動(dòng)運(yùn)行,還需能夠代替人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和感覺(jué)和曾經(jīng)積累的工作經(jīng)驗(yàn),自動(dòng)感知設(shè)備自身及周邊環(huán)境的變化,自主決策下一步的運(yùn)行狀態(tài)。研究智能化起重機(jī)的工程案例發(fā)現(xiàn),智能化吊具、防搖擺、防震動(dòng)與精確定位、運(yùn)行路徑規(guī)劃與障礙物避讓、無(wú)線傳輸、視頻監(jiān)控等所謂智能化技術(shù),包括智能化運(yùn)行的管理、調(diào)度、監(jiān)控等三大系統(tǒng),全部是解決自動(dòng)化運(yùn)行的技術(shù),僅僅只能代替人的操作實(shí)現(xiàn)起重機(jī)無(wú)人值守自動(dòng)運(yùn)行,尚不能代替人對(duì)起重機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)感知、自我分析、自主決策和自動(dòng)執(zhí)行等,如操作者發(fā)現(xiàn)溜鉤需緊急制動(dòng)、出現(xiàn)異響需檢查傳動(dòng)系統(tǒng)或運(yùn)行系統(tǒng)等感知與決策行為,特別是軟件崩潰、信息傳遞延遲或中斷等故障造成起重機(jī)無(wú)操控狀態(tài)下的自由運(yùn)行,從而造成財(cái)產(chǎn)損失甚至人身傷亡等嚴(yán)重?fù)p害。因此,智能化控制需在管理、調(diào)度、監(jiān)控系統(tǒng)等自動(dòng)化、智能化技術(shù)之外增加故障安全系統(tǒng),當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生意外或故障時(shí),能夠引導(dǎo)系統(tǒng)立刻進(jìn)入安全狀態(tài)或設(shè)備進(jìn)入安全位置,以保證人身、財(cái)產(chǎn)及環(huán)境不受危害。

1、重要性
起重機(jī)在當(dāng)今的機(jī)械化生產(chǎn)中扮演重要的角色,主要作用為物料的起重和搬運(yùn),有效的了減少了生產(chǎn)成本,提高了工作效率。但是起重機(jī)械所處的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)往往相對(duì)惡劣,受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境灰塵、高溫等因素的影響,起重機(jī)械設(shè)備在工作時(shí)會(huì)發(fā)生超負(fù)載或機(jī)械沖擊的想象。而且因?yàn)槠鹬貦C(jī)屬于大型機(jī)械,其動(dòng)力源一般采用電氣系統(tǒng)作為供給,如果電氣控制系統(tǒng)發(fā)生問(wèn)題,不僅會(huì)影響施工進(jìn)度,還會(huì)造成財(cái)產(chǎn)損失和人身安全。因此電氣控制系統(tǒng)作為起重機(jī)的關(guān)鍵控制系統(tǒng),需要對(duì)其開(kāi)展定期檢查及維護(hù),確保能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)起重機(jī)械電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)的故障問(wèn)題,并進(jìn)行維修和改善。
2、智能化應(yīng)用存在的問(wèn)題
2.1智能化概念不明確
在新設(shè)計(jì)或?qū)υ谝弁ㄓ闷鹬貦C(jī)進(jìn)行智能化改造過(guò)程中,所增加的技術(shù)或裝置僅實(shí)現(xiàn)起重機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行。如某鋼卷庫(kù)、某散裝原料庫(kù)、某智能車間等實(shí)施無(wú)人值守起重機(jī)改造計(jì)劃,僅增加庫(kù)管系統(tǒng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、定位及防搖擺、防震動(dòng)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、工作區(qū)域安全防護(hù)、地面應(yīng)急操作室、吊具改造等裝置或功能,均未考慮操作員自身的監(jiān)控作用及對(duì)隱患、故障狀態(tài)下的處置能力。目前,行業(yè)內(nèi)尚未形成智能化概念的共識(shí)或標(biāo)準(zhǔn),致使各起重機(jī)制造商認(rèn)為只要采用PLC或工控機(jī)代替操作員完成了部分工作過(guò)程都敢稱為智能化起重機(jī),因此導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用中故障頻發(fā)、事故不斷,對(duì)智能化技術(shù)的推廣應(yīng)用產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響,嚴(yán)重阻礙智能化技術(shù)的發(fā)展速度。智能化一般是指在操作控制過(guò)程中,不僅操作設(shè)備完成預(yù)定的工作流程,更多的是自主感知周圍環(huán)境、隨時(shí)發(fā)現(xiàn)意外情況并自主予以應(yīng)對(duì)。智能化技術(shù)重點(diǎn)不僅在于自動(dòng)完成預(yù)定的動(dòng)作或工藝流程,更重要的是部分代替人的自動(dòng)感知、自主分析、自我決策,直至自動(dòng)執(zhí)行。相對(duì)于其他設(shè)備,起重機(jī)智能化的難點(diǎn)不僅在于智能化吊具、三維精確定位與防搖擺、防震動(dòng)(多數(shù)采用起重機(jī)本體定位,柔性連接的吊具或物品實(shí)際位置與起重機(jī)本體給定的位置尚存差異)、管理與控制、監(jiān)控等技術(shù),更應(yīng)考慮發(fā)現(xiàn)故障隱患和故障后的設(shè)備安全技術(shù)(對(duì)意外情況感知、傳輸速率的改變等情況的處置能力),才能減少或避免故障停機(jī)或故障引發(fā)的其他損害。
2.2總體技術(shù)能力不足
絕大多數(shù)起重機(jī)制造商沒(méi)有電控設(shè)備設(shè)計(jì)和制造能力,更沒(méi)有自動(dòng)化控制的軟件開(kāi)發(fā)能力。一個(gè)起重機(jī)智能化工程案例基本上由起重機(jī)、電控、吊具、工控多家企業(yè)合作完成,盡管各方通力合作、各自發(fā)揮專長(zhǎng),但缺乏智能技術(shù)的頂層設(shè)計(jì)。通常由起重機(jī)制造商負(fù)責(zé)機(jī)械部分和電控集成,軟件公司根據(jù)起重搬運(yùn)工藝流程編制控制程序,缺乏對(duì)智能化控制需要的冗余設(shè)計(jì)、故障診斷設(shè)計(jì)以及故障安全設(shè)計(jì)等總體掌控。
2.3加強(qiáng)各方協(xié)調(diào)
分包現(xiàn)象在建筑工程領(lǐng)域中較為普遍。不同的項(xiàng)目往往分包給不同的施工企業(yè)負(fù)責(zé)相關(guān)的運(yùn)營(yíng)。在這種情況下,要妥善做好各階段工程建設(shè)的銜接工作,注重各方協(xié)調(diào),形成統(tǒng)一的集體。同時(shí),要進(jìn)一步明確各范圍應(yīng)承擔(dān)的義務(wù)、權(quán)利、工作范圍和責(zé)任,做好物資的選材和供應(yīng)工作。主要包括以下幾個(gè)方面:
一是根據(jù)實(shí)際管理需要,積極構(gòu)建項(xiàng)目管理結(jié)構(gòu);建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)前分包,在此過(guò)程中,如果內(nèi)容不能保證,不將項(xiàng)目拆分為小部分,這將嚴(yán)重影響協(xié)調(diào)工作的有序發(fā)展,在一定程度上降低了各單位協(xié)調(diào)的流動(dòng)性。
二是建立嚴(yán)格的協(xié)調(diào)管理程序:在實(shí)際施工過(guò)程中,要根據(jù)實(shí)際情況,不斷完善和完善施工組織方案,提高施工方案的可行性,進(jìn)而提高工程質(zhì)量。
2.4積極推廣施工新技術(shù)的應(yīng)用
在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代,各種建筑新技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用。施工技術(shù)手段越來(lái)越多,工程技術(shù)人員的選擇性大大提高。建設(shè)單位要積極推廣現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),提高自身的施工技術(shù),在施工中應(yīng)用信息化、數(shù)字化和智能化技術(shù),為提高工程施工質(zhì)量提供更多動(dòng)力。在建筑材料的選擇和應(yīng)用中,應(yīng)盡量采用具有節(jié)能、綠色、生態(tài)、環(huán)保等特點(diǎn)的新型材料,以減少對(duì)周邊建筑的環(huán)境影響。
綜上所述,對(duì)建筑工程管理及施工質(zhì)量分析是一個(gè)復(fù)雜艱難的過(guò)程,并隨時(shí)伴隨著改變。因此,在各個(gè)方面都要應(yīng)用先進(jìn)的管理理論,將施工實(shí)際情況與管理完美結(jié)合與協(xié)調(diào),選擇一個(gè)適合企業(yè)建筑工程管理及施工質(zhì)量控制的科學(xué)發(fā)展方式和管理控制方式。
3、起重機(jī)電氣系統(tǒng)故障檢查措施
3.1起重機(jī)電氣系統(tǒng)的電氣保護(hù)
起重機(jī)在進(jìn)行日常檢查時(shí)需要執(zhí)行斷電操作,并且保證電源和起重機(jī)隔離進(jìn)行檢查,加裝隔離開(kāi)關(guān)。要確保最少有一級(jí)斷路保護(hù)裝置,利用空氣自動(dòng)開(kāi)關(guān)或者熔斷器完成電路保護(hù)。斷路保護(hù)裝置可以減少電路發(fā)生意外短路對(duì)機(jī)械設(shè)備的影響。電氣系統(tǒng)在檢查時(shí)需要接通電源來(lái)檢測(cè)電源的電壓是否正常,電控系統(tǒng)運(yùn)行是否正常、可靠、有效。
3.2加強(qiáng)電氣系統(tǒng)檢查措施
提高檢查人員的專業(yè)技能,加強(qiáng)檢查人員的專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)技能可以有效提高工作效率,能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行更加積極的進(jìn)行管理和控制。通過(guò)培訓(xùn)檢查人員,可以實(shí)現(xiàn)人才的多元化,根據(jù)績(jī)效評(píng)估,提高員工積極性,有助于提高起重機(jī)檢修質(zhì)量。同時(shí)提高對(duì)起重機(jī)電氣系統(tǒng)的檢查,可以進(jìn)行定位檢修和故障排除兩種模式,定位檢修是更換廢舊的部件和感應(yīng)器來(lái)保障電氣檢測(cè)的可靠,故障排除是對(duì)電氣系統(tǒng)的重組檢測(cè)。為保證電氣系統(tǒng)的正常功能,可以利用專用電氣系統(tǒng)檢驗(yàn)設(shè)備,同時(shí)要對(duì)電氣線路進(jìn)行嚴(yán)格檢查,尤其需要格外關(guān)注更換的部件接線是否漏電。檢查部分既要加強(qiáng)管理,也要制定健全的管理制度。否則不僅影響實(shí)際工作中的檢查任務(wù),也會(huì)疏漏某些隱藏問(wèn)題??梢岳糜?jì)算機(jī)進(jìn)行信息化、系統(tǒng)化管理,既提高了檢查效率、保證了檢查質(zhì)量,不僅節(jié)約了檢查成本,還能推動(dòng)了信息化管理建設(shè)。
3.3起重機(jī)故障安全技術(shù)
隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的大型化,安全生產(chǎn)已成為重大的社會(huì)問(wèn)題。智能化設(shè)計(jì)階段必須考慮工廠的工藝、設(shè)備及控制方案應(yīng)當(dāng)是本質(zhì)安全的,進(jìn)而必須保障起重機(jī)運(yùn)行直到報(bào)廢全周期的安全運(yùn)行。起重機(jī)作為生產(chǎn)工藝鏈內(nèi)的特種設(shè)備,對(duì)生產(chǎn)安全具有非常重大影響,尤其需要安全控制系統(tǒng)來(lái)保障安全、穩(wěn)定、連續(xù)的生產(chǎn)。即使出現(xiàn)故障,安全控制系統(tǒng)還能最大限度的保護(hù)人員、設(shè)備和環(huán)境免遭損害。起重機(jī)故障安全控制系統(tǒng)是基于高度自診斷的、計(jì)算機(jī)技術(shù)的軟件容錯(cuò)系統(tǒng),是一種應(yīng)付意外故障的手段。該系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控起重機(jī)的操作,通過(guò)自診斷程序能診斷出系統(tǒng)內(nèi)部部件的故障,并消除潛在的錯(cuò)誤,使起重機(jī)的安全可靠性增強(qiáng)。當(dāng)起重機(jī)發(fā)生意外或故障時(shí),能將設(shè)備導(dǎo)向安全的狀態(tài)或位置,以保證不導(dǎo)致人員傷亡、、系統(tǒng)損壞、或危及人員健康及環(huán)境安全。
3.4故障安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
(1)故障-安全消極設(shè)計(jì)。在采取糾正措施前不工作,且不會(huì)由于不工作使危險(xiǎn)產(chǎn)生更大的破壞。如起重機(jī)在控制軟件崩潰或控制信號(hào)傳遞中斷等情況下,可采取停車處理。通常認(rèn)為起重機(jī)停止運(yùn)行是相對(duì)安全的。
(2)故障-安全積極設(shè)計(jì)。在采取糾正措施或啟動(dòng)備用控制系統(tǒng)前,使控制系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。如起重機(jī)在電力供應(yīng)中斷時(shí),制動(dòng)器處于剎車狀態(tài)、抓斗鎖定在閉合狀態(tài)等。
(3)故障-安全工作設(shè)計(jì)。使控制系統(tǒng)在采取糾正措施前繼續(xù)安全工作,如冶金起重機(jī)冗余設(shè)計(jì)可保證鋼絲繩斷裂時(shí),保證鋼水包低速運(yùn)行至安全位置。
4、結(jié)論
起重機(jī)械電氣系統(tǒng)故障的發(fā)生有多種因素,因其為大型機(jī)械,所以操作人員需要保證機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性,如果電氣系統(tǒng)發(fā)生故障,會(huì)影響起重機(jī)械的正常運(yùn)行和工作效率,還會(huì)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)造成安全隱患。因此需要對(duì)施工人員開(kāi)展專業(yè)訓(xùn)練,增強(qiáng)工作人員的技術(shù)水平,保證起重機(jī)械設(shè)備使用安全和合理。同時(shí)需要建立起重機(jī)械電力系統(tǒng)的評(píng)價(jià)機(jī)制,對(duì)起重器械的相關(guān)部件和電力系統(tǒng)進(jìn)行定期檢查,保證起重機(jī)械正常運(yùn)行,盡量降低意外事故的發(fā)生,為起重機(jī)械的安全運(yùn)行提供安全保障。