工程起重机监控的缺陷与创新

 

1.2吊重摆角检测技术对起重机提升滑轮组或吊钩垂直姿态检测，―般是通过检测吊钩钢丝绳的角度得到；或是通过机器视觉技术，检测吊钩垂直姿态。从吊钩钢丝绳测量摆角的共同点是由滑轮组多根吊钩钢丝绳中选择一根作为检测对象，由于起（提）升滑轮组由定、动滑轮与穿绕的吊绳及吊钩组成，吊绳无论顺穿或花穿吊绳之间并不完全平行，定、动滑轮间也常存在定相对偏扭角度，尤其是当定、动滑轮间距缩小时，从吊钩钢丝绳测量摆角的方法并不精确，也不能在运行中的吊钩钢丝绳地址：济南市临港开发区凤鸣路1000号山东建筑大学上装设角度测量仪，不在吊钩钢丝绳上装设角度测量仪又要准确检测摆角，这样，多年来从吊钩钢丝绳测量吊钩钢丝绳摆角的方法不尽人意。机器视觉技术因受同视、光线、周围环境等多种条件限制，难以普遍用于起重机吊重摆角的检测。

 

1.3检测吊重摆角的新方案新方案即用角度测量仪装设在与起升滑轮组动滑轮护板外侧与提升力作用线相垂直的平面上。

 

首先在动滑轮护板外侧上固定装设满足吊重摆角0时所设的平台面为水平面的测量平台；在平台面上装设角度测量仪，以测量平台面与水平面的夹角，因为平台面与水平面的夹角数值上等于吊重摆角，以平台面上装设角万向水平仪对吊重摆角检测原理作个说明：当出现吊重摆角时，平台面与水平面间夹角为ZA，数值上等于起重机提升滑轮组的垂直度偏差角度或吊重摆角（因乙C=ZD=90.故乙A重摆角于平台面投影即垂直于所述平台面与水平面交线，指向朝平台面高端，在平台面上装设万向水平仪检测虽然简单却不适用，因为必须等到气泡稳定后才可观察到正确的角度，如所示。

 

角度测量仪的选用平台面上装设角度测量仪，通过检测平台面与水平面的夹角以检测吊重摆角，可供备选的角度测量仪众多，考虑传统传感器体积较大，受惯性力影响大，精度低，应将MEMS传感器列为**，相对在缓慢运动的吊钩上检测，要求也相对低，在具体选用时要从是否可行及经济上比较后确定，现以MEMS双轴角度传感器为例。

 

首先在动滑轮护板外侧上装设满足吊钩偏角0时所设的平台面为水平面的平台；在平台面居中建立十字垂直坐标，装设检测平台面相对于水平面二维倾角的MEMS双轴角度传感器，由于平台面与水平面间夹角数值上等于吊重摆角，设起重机吊重摆角及x、y轴向分量，分别为a、ax、，则（sina）2=（sinax）2+（sinay）2又由于吊重摆角只在几度内检测控制，如6为0.吊重摆角投影偏离x轴向角度反=arctanay/ax，故实时x、y轴向倾角经PC机处理，可输出或液晶显示器（LCD）上显示实时的吊重摆角数值，及其于平台面投影与x轴向的夹角。

 

2起重机的抬吊若将被吊重物吊装前后的状态分为立与卧2种，凡吊装前后状态改变者需抬吊，单机吊不动或尺过大的重物也需抬吊，故抬吊与单机吊装都是工程起重机吊装的基本作业。鉴于SH/T35362002石油化工工程起重施工规范的条文说明中指出：“双机抬吊是比较危险的作业国外有些工程管理人员对于抬吊作业是持否定态度的”这说明至少在部分专业人士或专家间形成共识，否则就不会写入2002~2011期间执行的施工规范的条文说明中。

 

2.1分析抬吊的风险与协同方显示的必要性2.1.1分析抬吊的风险在只针对吊重受力（未涉及风载等影响）下，究竟危险或风险来自何方，可以从反映吊装力三要素间关系的起重吊装受力控制的数学模型（以下简称吊装数学模型）中寻找答案，由于受力明确的抬吊一般是双机或三机抬吊，三机或三吊点吊装（见）吊点抬吊力（以下简称载荷）可由；S，。、分别为吊装开始时与抬吊力变化时i吊点的抬吊力；H.为重物重心至吊点平面（以下简称3吊点确定的平面）间距；Q为以3吊点为顶点的三角形（以下简称吊点三角形）中通过i吊点的垂高；a，A分别为抬吊开始时与抬吊力变化时，通过i吊点的垂高与水平间夹角，计算夹角大小时，其始边正方向应指向吊点侧；K，为i吊点提升绳系数，即i吊点提升绳与铅垂线间夹角等有关的系数0.从吊重摆角大小，约与主、辅机各自承担的载荷成反比，若主、辅机各自承担载荷为5：1，当主机吊重摆角滞后0.75，辅机吊重摆角超前3.75，若此时被吊重物仰角为70，则辅机承担的载荷是吊重摆角0时的1.22倍，且辅机吊重摆角达到允许值时，主机吊重摆角也符合要求。故主、辅机司机应均以辅机显示的吊重摆角不大于允许值为前提进行操纵，以回避不垂直吊装风险。

 

2）依与协同方载荷比值监控均衡抬吊设双机抬吊或设二主机滑移抬吊时，起重机或二主机间互为协同方，此时必须监控双机间载荷的均衡分配，由于双机二吊点连线斜率偏离设计的安全值时将产生起重机间载荷超常变动，有效的办法之一是依与协同方载荷比值监控均衡抬吊，因为吊点连线斜率变化与协同方载荷比值变动对应。

 

双主机一辅机抬吊时，其中主、辅机间仍应以辅机显示的吊重摆角不大于允许值为前提进行操纵，二主机间仍应依与协同方载荷比值监控均衡抬吊，因而有必要将吊重摆角及与协同方载荷比值动态显示于协同吊装起重机操作室。

 

2.2抬吊风险协同方无线传输的新方案2.2.1装设吊重摆角、吊重载荷监测装置装设吊重摆角监测装置在起重机起升滑轮组上装设吊重摆角检测器，同时装设用于三机、双机抬吊的1套三频道遥控切换、遥控开关设于起重机操作室的将所测吊重摆角信号无线发射装置及在起重机操作室配套装设3套三频道切换的摆角接收控制装置。

 

装设吊重载荷监测装置首先在起重机上装设吊重载荷检测器，并装设用于三机、双机抬吊的1套三频道遥控切换、遥控开关设于起重机操作室的将所测吊重载荷信号无线发射装置及在起重机操作室配套装设1套三频道切换的本机载荷接收控制装置与2套三频道切换的协同方载荷接收控制装置；同时在起重机操作室至少装设1套显示实时载荷比值的载荷比处理显示器，载荷比处理显示器的2个起重运输机械2014输入端分别与本机载荷接收控制装置的输出端及协同方载荷接收控制装置的输出端连接，二者输入信号依载荷比值=协同方载荷/本机载荷，经PC机处理在液晶显示器（LCD）上显示实时的载荷比值。

 

2.2.2吊重摆角、吊重载荷的监控方法单机吊装时通过设于起重机操作室的遥控开关启用吊重摆角无线发射装置与吊重载荷无线发射装置分别各占用个频道，同时只启用接收本机频道的摆角接收控制装置与载荷接收控制装置。

 

起重机选作抬吊时每台起重机的监测装置分别通过设于起重机操作室的遥控开关启用吊重摆角无线发射装置与吊重载荷无线发射装置，分别各占用一个频道，设于起重机操作室的接收控制装置分别各除一套切换至本机频道，将本机吊重摆角、吊重载荷动态显示于本机操作室外，同时将接收协同方的摆角接收控制装置、载荷接收控制装置切换至协同方起重机频道，分别将协同方吊重摆角、吊重载荷动态再显示于本机操作室。

 

双主机抬吊或双主机滑移抬吊时，比较主机间吊重摆角操纵起重机实现垂直吊装，同时确定1台为主动机2台为从动机，主动机提升时从动机以吊重载荷比值在设定值为目标操纵，实现载荷正常分配；主、辅机双机抬吊时，主、辅机均应以辅机显示的吊重摆角不大于允许值为前提操纵起重机实现垂直吊装；双主机单辅机抬吊时，主、辅机均应以辅机显示的吊重摆角不大于允许值为前提并比较主机间吊重摆角以操纵起重机实现垂直吊装，同时确定1台为主动机1台为从动机，主动机提升时从动机以吊重载荷比值在设定值为目标操纵，实现载荷正常分配；控制三机载荷均衡抬吊时，比较三机间吊重摆角操纵起重机实现垂直吊装，同时确定1台为主动机2台为从动机，主动机提升时从动机以吊重载荷比值在设定值为目标操纵，实现载荷正常分配。