自动化起重机检验研究分析

唐艳同，余焕伟，陈仙凤

（绍兴市特种设备检测院，浙江 绍兴 312071）

在工业4.0 驱动与《中国制造2025》纲领指引下，自动化、无人化、智能化是未来起重机发展的趋势，然而，现有的起重机械安全技术规范及相关标准已经不能满足该类起重机自动化控制系统的检验要求，探索研究自动化起重机标准化、检验方法与检验规范，解决企业需求与检验难点，成为当前亟须解决的问题，研究智能化起重机发展方向也成为起重机械领域的热点问题。

1 检验依据

自动化起重机一般是利用专用吊具应用于特定行业的特殊用途起重机，如无人抓渣起重机配有电动液压抓斗、自动金属加配料起重机配有电磁吸盘、港口自动化集装箱起重机配有集装箱专用吊具，每种自动化起重机都有其共性特点与特殊性，对起重机升级加装自动化控制系统的施工类别判定以及检验方式的确定可作为自动化起重机最基本的检验依据。

1.1 施工类别

对于在用起重机增加自动化控制系统的施工类别定性，据特设局函[2020]47 号文《市场监管总局特设局关于明确起重机械有关名词术语含义的通知》，明确了起重机改造、修理、重大修理的术语含义。

据通知内容，起重机增加自动化控制系统不涉及改造施工类别，如果增加的自动化控制系统是与起重机出厂自有控制柜通过数据通讯的形式控制起重机自动化运行，并且还可以人工操作的属于调整控制系统，归于修理施工类别；如果将起重机出厂自有控制柜完全替换后增加自动化控制系统属于更换原有控制系统，归于重大修理施工类别。涉及修理的起重机需施工告知，涉及重大修理的起重机需施工告知并申报监督检验。

1.2 检验方式

对于自动化起重机检验规范，除了常规检验项目外，TSG Q7016-2016《起重机械安装改造重大修理监督检验规则》中要求检验机构根据具体情况相应调整监检项目和检验要求。这就要求检验机构依据TSG Q7016—2016 附件C 的13.8 条，根据自动化起重机的产品特点与安全风险制定相关检验方案进行自动化控制系统相关检验。

2 自动化起重机检验要求

2.1 自动化升级改造对起重机的要求

在用起重机加装自动化控制系统与出厂设计就是自动化起重机产品相比，该类起重机从设计、制造、使用环境上未考虑其后期自动化周期性运行的特点，就要考虑其能否满足自动化运行需求，下面介绍几点起重机实施自动化改造之前需进行校核与确认的技术参数，这些参数与起重机预期寿命、生产工艺、运行故障率具有很强的相关性。

2.1.1 工作级别校核

自动化起重机在正常生产运行时是严格按照预定程序去执行每个工作周期的。起重机的工作级别与机构工作级别、结构件的工作级别、整机静态刚性、控制精度、主要零部件的安全系数、设计预期寿命等有着非常密切的联系。起重机工作级别符合要求，才能满足生产率、安全性与设计寿命的要求。对起重机进行自动化改造之前，应对起重机工作级别进行校核与确认，使起重机的工作性能与试验条件满足自动化生产的要求。

2.1.2 工作级别、定位精度、静态刚性、控制系统相关性

TSG Q7016-2016《起重机械安装改造重大修理监督检验规则》对起重机静态刚性有具体要求：对于设计文件中明确起重机定位精度要求、调速控制系统完善程度的起重机挠度应满足的要求做出了具体的规定，同时，对于设计文件中不明确起重机定位精度要求、调速控制系统完善程度的起重机，则根据其工作级别确定其挠度应达到的要求。起重机进行自动化改造前要考虑调整或更换控制系统后起重机的工作级别、定位精度、静态刚性与控制系统完善程度的相关性，尤其是对于调速系统不完善而定位精度要求较高的起重机，应对其静态刚性进行校核，确定其是否满足生产工艺的要求。

2.1.3 电磁干扰

起重机上主要电磁干扰源包括供电电源、电机、专用吊具、变频器等。为保证通讯可靠，起重机控制柜应对电磁干扰作防护处理，包括抑制产生电磁干扰的措施与提高设备抗扰度、抑制传导和射频辐射干扰的措施。

2.1.4 供电容量

待升级改造起重机滑触线及相应导线在满足起重机自己用电的负荷容量情况下，应考虑加装起重机自动化控制系统及相关传感器与专用吊具的用电容量。

2.2 建议自动化起重机增加的检验项目

2.2.1 自动化专用吊具

自动化专用吊具包含抓斗、吸盘、集装箱等专用吊具，专用吊具也需要与相应的控制系统与供电电路连接，而TSG Q7016-2016 监督检验规则对集装箱吊具专用保护装置有检验要求，对其他吊具均无要求；TSG Q7015-2016 定期检验规则也仅仅对专用吊具的固定与悬挂有检验要求，所以应研究制定各类自动化专用吊具的检验内容。

2.2.2 定位、纠偏与自效验系统

起重机自动化控制会设置定位，纠偏与自效验系统。定位系统的配置、定位精度与校验、纠偏系统的配置与功能要求、自效验系统的独立性、定位系统与效验系统的冗余性的安全要求都是自动化起重机应该检验的重要项目。

2.2.3 安全保护装置

起重机自动化控制也会设置相应的安全保护装置。操作站与指令站的紧急停止装置、吊具防撞保护装置、物料探测装置、吊具减摇装置、防啃（脱）轨装置、人车误入检测装置、控制系统或通讯系统发生故障以及意外断电时系统响应与故障锁定，系统重启前的故障修复与复位等附加安全保护装置的试验验证也应作为自动化起重机增加的检验项目。

2.2.4 安全监控系统

自动化起重机以无人操作、有人值守为基础，其运行要依靠现场管理人员下达的预期指令，其运行状态应完全反馈给现场安全管理人员，应安装符合GB/T 28264-2017《起重机械安全监控管理系统》的安全监控系统，并结合自身产品特点与专用吊具添加适当的监控系统内容。

3 结语

起重机的发展将不限于自动化与无人化，还将向智能化方向发展，智能化起重机将具备自动感知、自我分析、自主决策和自动执行等人工智能特性，健康评估、视情维护、虚拟仿真、风险分析、数字孪生等信息技术也将应用于智能起重机领域，实现智能起重机故障诊断与故障预警等主动安全决策功能，在强调全生命周期设备管理的时代，可以将全生命周期管理与检验理念应用到自动化与智能化起重机中，建立从起重机设备选型、运行管理、改造大修、检验检测、安全评估直至报废的全生命周期监控指标，另外，行业内应尽快完善起重机智能化标准体系，开展起重机智能化标准研究工作，为使用单位、生产单位、检验机构与监察机构提供相关依据，积极推动起重机电气安全和智能化的发展。