工控網首頁
>

應用設計

>

TD-1塔式起重機安全使用記錄儀的研制

TD-1塔式起重機安全使用記錄儀的研制

2009/7/16 15:42:00

0引言
      空難事故發生后,飛機往往嚴重損壞,救援人員到達現場,總是會尋找空難“見證人”——黑匣子,一種飛行數據記錄儀。它能將飛機系統工作狀況和發動機工作參數等飛行參數都記錄下來,為揭開事故的真相提供真實可靠的數據。隨著城市建設的飛速發展,塔式起重機被越來越多地使用在市政建設、交通、橋梁等施工場所,由于塔式起重機設計、生產、安裝和使用單位的品質參差不齊,我國每年均發生多起塔式起重機安全事故,有的造成機毀人亡,損失慘重。在塔式起重機安全事故中,違章超載使用和超期使用(超過設計壽命),占有相當大的比重。從“黑匣子”得到啟示,在塔式起重機上安裝記錄塔機使用情況的儀器,以提高塔機使用的安全系數,預防“斷臂倒塔”事故的發生。
      為配合市建委對當前建筑市場安全規范的要求,上海建工(集團)總公司2004年下達了研制開發塔機上的“黑匣子”——TD一1塔式起重機數據記錄儀(簡稱TD一1塔機記錄儀,下同)的任務。我們在上海市建設機械檢測中心、上海建工(集團)總公司等兄弟單位的友好配合和通力合作下,經過2年的認真研究和反復試驗,終于試制成功具有自主知識產權的塔機“黑匣子”——TD一1塔機記錄儀,填補了國內市場空白。

1 TD一1塔機記錄儀綜述——在摸索中嘗試,在實踐中成功
      安裝在塔機的記錄儀,在國內處于開發起步階段,沒有國家或行業標準作為參照,在研制前期,參考了有關元器件行業的產品、安全和試驗的標準,如G813752—1992《塔式起重機設計規范》;G85144—2006塔式起重機安全規程等,收集相關信息并根據實際研制情況,編制了TD一1塔式起重機安全使用記錄儀的企業標準《塔式起重機數據記錄儀》。
      在研制過程中,最關鍵的問題:在不改變塔式起重機自身主體結構的前提下能適裝在各型塔式起重機上,并能適應建筑工地施工現場使用環境和工作條件;如何把塔式起重機惡性事故發生瞬間等特殊過程的工作數據如實記錄/讀取下來。經過反復的嘗試和試驗數據采集,證實軸式重力傳感器組成稱重傳感器,以及位移編碼器組成小車變幅傳感器,能不改變塔式起重機原結構,這兩種傳感器成為塔機數據記錄儀的主要部件。同時結合具有高性能新型微處理機并內置10位的模數轉換器和大容量儲存器,采樣處理(計算)、記錄存儲塔式起重機工作及記錄儀自身參數數據,滿足塔式起重機工作循環次數統計處理需要.這么一來,使記錄儀發揮“黑匣子”的功效,除了對塔機日常工作運行數據進行記錄/讀取,還能把塔機惡性事故發生瞬間等特殊過程的工作數據如實記錄/讀取下來,為安全質量監督部門對塔機操作安全事故分析提供實測數據記錄。

2 TD一1塔機記錄儀結構——硬件加軟件,傳感配記錄
2.1記錄儀硬件
(1)重力傳感器:軸型重力傳感器
(2)位移傳感器(包括傳動齒輪):位移傳感器采用記憶型編碼器方案。該傳感器安裝在小車位移限制機構上,由傳動齒輪將小車的位移傳遞到編碼器,通過編碼器再將位移量轉換成電壓信號。
(3)測量記錄儀:由基準電壓、信號調理電路、微處理機、日期/時間電路、串行/USB接口等電路組成。基準電壓為傳感器提供穩定的參考電壓。信號調理電路對傳感器輸出的信號放大后送A/D轉換。微處理機完成A/D轉換和控制與數據存儲。日期/時間電路產生定時脈沖并在加電和掉電情況下記錄與保存日期與時間信息。串行/USB接口提供與計算機的接口,供設置與讀取數據時使用。
(4)顯示儀(選配件):顯示儀器為可選件,其主要功能是接收測量記錄儀送來的串行數據,經串一并變換后由四組數碼管分別顯示當前重量、力臂、力矩和累計和。
2-2記錄儀軟件主要由兩部分組成
(1)固化在記錄儀中的控制、測量、記錄模塊。
(2)供微機使用的設置與數據讀取模塊。

3 TD一1塔機記錄儀的功能——實時記錄、安全預警、市場標準
      塔式起重機記錄儀用于在塔式起重機操作時,記錄當天操作次數、重量、力臂(幅度)、力矩違章、持續時間以及累計違章次數,并顯示重量和幅度。解決了對塔機在使用過程中的工作情況和頻繁程度、超載違章情況等實時掌握,為塔機的使用壽命評估提供依據,保障了塔機報廢制度的實施。
3.1使用中安全預警設備
      TD-1塔機記錄儀能以每秒鐘數次的速率通過傳感系統,對塔式起重機每一“工作循環”中的吊鉤起重力(吊物重量)及工作幅度進行實時監測、轉換和傳輸。“工作循環”中最大起重力及相應的工作幅度、最大起重力矩及相應的起重力和工作幅度等有關數據在面板窗口實時顯示。在上位計算機上設置參數,對起重力、工作位移特性曲線、時鐘日歷進行設置。若實際操作記錄超過標準作業參數時,則接通相應的LED指示燈報警超載,提醒塔機駕駛員應停止違章操作。
3-2事故后數據復原裝置
      TD一1塔機記錄儀之所以被稱為塔機“黑匣子”,主要是利用“不完整工作循環數據”記錄功能,真實地把塔機事故發生瞬間等特殊過程的工作數據如實記錄/讀取下來。當起吊過程中出現惡性事故、電纜拉斷等非正常斷電情況中斷塔式起重機“工作循環”時,仍可按“完整工作循環”的要求對“不完整工作循環”中最大起重力、最大起重力矩、工作幅度及日期時間等有關數據緊急記錄存儲。這些數據存儲在“記錄模塊”中,當記錄儀發生故障或發生惡性事故損毀時只要“記錄模塊”不損壞,即可將其拔下,插入另外一臺記錄儀上即可讀取有關記錄數據。從而完整地復原了事故現場的塔機作業狀況,為有關部門調查事故原因,認定事故責任,提供了第一手資料。
3.3市場上塔機質量檢測
       市場對于塔機的需求量呈逐年遞增趨勢,然而投入實際使用的塔機質量卻良莠不齊,行業內暫時沒有一套有效、系統、完整的質量檢測方法,造成了設計缺陷、超壽命使用等安全隱患積增。如在新生產的塔機合格驗收時,在塔機上安裝上TD-1塔機記錄儀,記錄操作一次起吊過程(工作循環)中,最大瞬時起重力及該時的工作幅度(臂距)和時間以及最大起重力矩時的起重力,及該時的工作幅度(臂距)和時間,并自動與記錄儀軟件中預先設置該型號產品的標準作業參數作比較,以確保新塔機的出廠品質。若在現有塔機上安裝上TD-1塔機記錄儀,塔機日常作業數據自動存入到“上位計算機”的數據庫里,利用記錄數據的讀?。瘷z索程序,可按日期,正常,異常的種類等條件檢索數據,以便于稽查管理部門的監督管理,規范和整頓塔機操作制度,杜絕超時、超載等違規行為。

4 TD一1塔機記錄儀的不足與改進措施
     TD-1塔機記錄儀順利通過各項標準化檢測:自2006年7月起,先后通過上海工業自動化儀表研究所檢驗測試其電性能、氣候、防護、振動和沖擊等使用環境試驗i殷高路16號工地現場,由上海市特種設備監督檢驗技術研究院完成的使用性能和可靠性試驗:并在“又一城”、“武警上海總隊住宅”兩工地通過連續無故障工作循環3000次的試驗考核要求,取得用戶的良好反饋。
      同時在實際試驗過程中,通過對TD-1塔機記錄儀使用情況,做出客觀而嚴謹的產品質量與性能分析,現階段該產品尚存在以下不足:第一,在工地現場進行記錄儀數據設置、讀取時,還需要接插電腦進行操作,給使用帶來不便;第二,對風力、回轉角度等塔式起重機使用參數還不能進行檢測、記錄;第三,未有聲音報警功能;第四,顯示屏顯示內容(數據)不多。
      針對以上功能缺陷,已積極做出改進措施:①記錄儀可配置無線數據傳輸接口,在記錄儀數據設置、讀取時可避免去帶電腦爬塔式起重機的不便;②增加標準的數據傳輸總線,可接入更多的數據內容,如風力、風向、回轉角度等塔式起重機使用參數:③增加聲音報警功能;④配置液晶觸摸屏,以顯示更多內容及提供人機交互界面,更具有人性化。

5 TD一1塔機記錄儀的發展和法定管理
     TD一1塔機記錄儀的研制成功,無論從社會效益,還是經濟效益角度上,都有著積極的作用。作為塔式起重機的“安全衛士lI.保障了塔機作業相關人員和財產的安全,以預防為主,降低事故的發生率。為能使TD-I塔機記錄儀達到預期的良好發展,需要將其納入法定的行政管理之列,以TD一1塔機記錄儀的研制為契機,在行業內,乃至全國的相關管理部門內,盡快建立數據記錄儀產品的生產和使用制度,為此類產品提供一個健康的發展平臺。從另一方面,不斷完善TD-1塔機記錄儀的性能,提高數據記錄的加密系數,防止惡意篡改、偽造記錄數據等弄虛作假行為,使之真正成為塔機的“黑匣子”。

6結語
      TD-1塔式起重機數據記錄儀樣機通過了各項試驗的考核,達到了(TD-I塔式起重機數據記錄儀設計任務書》和《Q/SHw02.0208—2006塔式起重機數據記錄儀》的要求。與此同時,我們將參考用戶的使用意見反饋,認<

投訴建議

提交

查看更多評論
其他資訊

查看更多

超越傳統直覺,MATLAB/Simulink助力重型機械的智能化轉型

新大陸自動識別精彩亮相2024華南國際工業博覽會

派拓網絡被Forrester評為XDR領域領導者

智能工控,存儲強基 | ??低晭砭手黝}演講

展會|Lubeworks路博流體供料系統精彩亮相AMTS展會