塔式起重机安全管理系统安装技术

朱 明，白雪原

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

1 概述

目前，中国葛洲坝集团股份有限公司河北丰宁施工项目部工地在用塔式起重机共计4台，分别为中联重科股份有限公司生产的TC7052一台、T8030-25U两台、四川建设集团生产的C7050一台，均需加装安全管理系统。项目部根据对比研究，湖北三思科技股份有限公司生产的平臂塔式起重机安全管理系统，其采用液晶平板电脑显示，通过无线网络将各类传感器采集的信号传输至平板电脑和手机APP上，可以以数值、文字、图形等多种方式显示，能实时监控塔式起重机的载荷、行程、高度、速度、风速等新规要求的各类开关量信号。满足了升级改造要求，最终采购此套系统，本文就SSL-CB系统的安装施工进行技术分析。

2 施工准备

明确有关人员和岗位分工、责任，确定施工器具和材料，制定安装方案。施工前组织相关人员现场检查安装方案的可行性，组织施工人员学习安装方案，做好安全技术交底。检查部件清单并购买损坏部件以进行更换，保障塔式起重机的运转正常。安装部位无遮挡。

安装作业流程：施工准备→安全技术交底→设备支架安装就位→部件安装施工→运行试验→竣工验收。

3 设备支架安装就位

在安全管理系统各个部件安装走线之前，首先固定各部件在塔式起重机的位置。工业平板电脑支架、400×500电控箱、路由器支架、UPS不间断电源、录像机采用螺纹连接固定在驾驶室内；300×400电控箱支架焊接固定在回转平台；Y轮轴传感器支架、行车轮焊接固定在塔头钢丝绳受力处；风杯焊接固定在驾驶室顶部；角度传感器焊接固定在回转机构齿圈处；限位开关、卷筒摄像机支架焊接固定在卷筒制高点；小车卷筒摄像机焊接固定在小车架上；吊钩球形摄像机焊接固定在驾驶室外起重臂上。

4 部件安装施工

4.1 安装工艺

采集端安装→驾驶仓安装→视频监控安装→整机调试→运行试验。

4.2 采集端安装

4.2.1 作业内容及工艺

将力矩传感器、光电编码器、行程传感器、限位开关连接至信号采集盒，再将风杯和其他传感器连接至控制盒，要求各接线端子用螺丝连接，连接牢靠，无松动。

4.2.2 信号采集盒安装

将信号采集盒固定在前期安装就位的400×500电控箱内。力矩传感器、光电编码器、角度传感器、限位开关连接至电控箱内与信号采集盒端子连接。信号采集盒将这些模拟信号转换成数字信号，经引出箱外的天线(自带磁铁吸附于合适位置)将数据通过无线网络传输到工业平板电脑上。接线图如图1所示。

图1 信号采集盒接线

4.2.2.1 力矩传感器安装

力矩传感器通过Y轮轴传感器支架安装在塔头钢丝绳受力处，连接线均引至信息采集盒。

4.2.2.2 光电编码器安装

光电编码器分别安装在主勾卷筒的深度编码器和小车行走上的幅度编码器，连接线均引至信息采集盒。接线图如图2所示。

图2 编码器接线

4.2.2.3 角度传感器安装

角度传感器安装在起重机回转机构的齿圈上，连接线均引至信息采集盒。

4.2.3 控制盒安装

由于本台起重机在出厂前采用的是变频器控制，设计合理，使用效果完全能够满足现有工况下的各项要求。故此控制盒只作为采集信号和报警警示作用，安装固定在回转平台上。接线图如图3所示。

图3 控制盒接线

4.2.3.1 风杯安装

风杯焊接固定在驾驶室顶部，其引线至控制盒。接线图如图4所示。

图4 风标接线

4.2.3.2 其他传感器安装

其他传感器包括报警灯与报警器等部件，安装位置一般固定在驾驶室内，方便警示操作人员起重机相关状态，连接线均引至控制盒。接线图如图5所示。

图5 报警灯接线

4.3 数据设备安装

4.3.1 作业内容及工艺

驾驶室内分别在相应支架上安装工业平板电脑、数据路由器、UPS不间断电源、400×500电控箱、信号采集盒、录像机、显示器等终端设备。各设备之间的布线采用线槽和扎带固定，要求横平竖直，外观整洁美观。设备固定牢靠，无松动变形。

4.3.2 数据终端设备安装

工业平板电脑固定在驾驶员右侧便于驾驶员实时观察分析数据，仅需电源线引至该处，数据信号采用WIFI传输；400×500电控箱内安装信号采集盒、UPS不间断电源等设备；数据路由器固定在400×500电控箱外侧顶部，收集信号采集盒和控制盒发出的WIFI信号传输给工业平板电脑成像。工业平板电脑、信号采集盒、控制盒的供电均需要连接UPS不间断电源供电。

4.4 视频监控安装

4.4.1 作业内容及工艺

包括一台6寸智能球形摄像机、两台室外摄像机、一台海康威视DS-7808N-SN网络硬盘录像机、视频路由器及其相关附件。要求摄像机布线采用PVC线管固定在塔式起重机相关部位引至驾驶室终端设备处，活动部位采用PVC软管连接，预留足够长度，防止活动部位剪切短路。管路布置合理、简洁明了。

4.4.2 摄像机安装

6寸智能球形摄像机固定在驾驶室外、离驾驶室最近的起重臂侧。两台室外摄像机，一台固定在平衡臂走台塔式起重机卷筒制高点；另一台固定在行走小车卷筒处。所有摄像机的引线均引至驾驶室终端里。

4.4.3 视频终端设备安装

视频路由器固定在400×500电控箱外侧顶部，与数据路由器并排放置，连接录像机传输监控信号。显示器等监控设备固定在原塔式起重机动力配电柜旁的驾驶室内壁上。把三个摄像头的一体线引至视频路由器处连接海康威视DS-7808N-SN网络硬盘录像机。按照图6接线图连接。

图6 视频终端接线

4.5 整机调试

4.5.1 作业内容及工艺

检查安全管理系统配套的信号采集单元、处理单元、控制输出单元、数据存储单元、信号显示单元、信息导出接口单元等硬件设施是否全部安装完毕。APP内设定系统管理员及其他人员权限，调整系统显示的文字为简体中文，打开故障自诊断功能，进行首次自检，排除安装故障。调整工业平板电脑和视频显示器角度，以保证显示信息在各种环境下清晰可辨，不干扰司机视线、不刺目。

4.5.2 数据监控系统调试

在各线路连接正常的前提下，打开工业平板电脑，连接数据路由器WIFI信号，打开安全管理系统APP软件，进入主界面菜单通过系统设置、参数标定完成重量、高度、幅度、风速等参数的标定。参数显示在信号查看界面，使操作人员直观了解当前起重机各部位工作状态，从而正确操作。

4.5.3 视频监控系统调试

打开海康威视DS-7808N-SN网络硬盘录像机，激活录像机并按照开机向导配置3台摄像机IP通道，把全部摄像机添加到硬盘摄像机里。再调整球形摄像机的云台参数设置，设置相应拍摄轨迹路线。

5 运行试验

5.1 试验前期准备

5.1.1 试验条件

试验温度-10℃-+35℃，风速仪指示瞬时风速不超过10m/s。试验载荷的重量与理论值的误差不大于1%。

5.1.2 绝缘试验

装配工作进行完毕，与电源设备接通前用兆欧表对电气设备的接地进行接地绝缘试验。兆欧表的绝缘电阻不小于0.5MΩ，接地电阻小于4Ω。

5.1.3 试验工具

5m钢卷尺1把，C120 194755手持式激光测距仪、数码照相机、AM4216风速仪、秒表各1台。

5.2 监控参数试验

5.2.1 检验内容与要求

根据设备情况，操作起重机吊钩上下运动，能实时正确显示起升高度、下降深度；小车运行时能实时显示幅度信息，风速值能实时正确显示；在超过设定值时发出报警信号，并停止起重机运行；系统实际程序的扫描周期应不大于100ms；回转时回转角度能实时准确记录和显示。

5.2.2 符合规定的情况下动作起升、变幅、回转

试验进行次数不少于3次，并对各项测量参数的精度进行测量、记录，检查安全管理系统的工作精度和其灵敏度。各操作指令应能实时显示，并能保持和回放；工作时间能实时显示和记录，累计工作时间能全部累加、记录和存储；每次工作循环能全部记录和存储。

5.3 监控状态试验

5.3.1 检验的内容与要求

操作起重机起吊作业，安全管理系统能准确显示并记录起升机构的制动状态；观察视频系统应该能够监控起重机械工作的全过程，数据存储时间不少于30个连续工作日，视频存储时间不少于72h；操作起重机到达限位处，检查安全管理系统的报警装置能否向起重机械操作者和处于危险区域的人员发出清晰的声光报警信号，还应能根据设置要求对设备止停。

5.3.2 按照检验要求分别进行试验和观察

检查3台摄像机工作状态，查询各类数据的记录情况；切断安全监控管理系统的正常供电，UPS不间断电源应立即介入系统应能持续工作，数据应完整保存。

5.4 系统综合误差试验

检验内容、要求：按照确定的重量、幅度起吊，起重量综合误差不大于5%，幅度综合误差不大于5%。起重力矩的综合误差不大于5%。

检查设备各机构启动灵活性和制动器有效性，进行启动试验3次，每次动作完全停稳后再对起重机进行下次的启动。系统按照其工作循环能连续作业16h或工作循环次数不少于20次，并能实时记录，通过USB接口将试验记录数据导出保存。

6 结语

河北丰宁施工项目部工地塔式起重机加装安全管理系统的安装，施工环境条件恶劣、工期紧张、有一定的安装难度，但通过上述方法安装完成的塔式起重机安全管理系统，符合国家验收标准，并快速短期内就达到预期目标。希望本文对相关其他领域的塔式起重机加装安全管理系统有一定的借鉴作用。