门式起重机广泛用于露天作业，作业环境恶劣， 作业过程载荷复杂，加上部分操作人员素质低下，导 致门式起重机脱轨倾覆事故时有发生。
根据最近几 年国家质检总局统计的事故数字来看，起重机械的事 故发生率和发生事故导致人员伤亡的绝对数字一直 高居八大类特种设备之首。 根据《国务院关于进一步加强企业安全生产工 作的通知》和《国务院办公厅印发贯彻落实〈国务院 关于进一步加强企业安全生产工作的通知〉重点工 作分工方案的通知》的要求，国家质检总局与国家安 全监管总局联合制定了《大型起重机械安装安全监 控管理系统实施方案》，建立部门联动机制，对大型 起重机械安装安全监控管理系统工作进行有序规划， 强制执行。其中 200 t 及以上通用门式起重机，320 t 及以上造船门式起重机位于其中，有效抑制以上机型 的门式起重机事故忧。
为了提高设备的本质安全，提高安全管理和控 制，促进现场操作标准化，实现门式起重机的安全运 行，有必要对安全监控管理系统在门式起重机中全面 推广及正常使用进行探讨。 1 安装安全监控管理系统的必要性分析 1． 1 事故案例分析 2012 年 7 月 3 日下午，南京地区某储运公司租 用的铁路货场内一台门吊在突遇断电司机用铁鞋固 定后，10 min 后在风雨中倾覆，并导致 1 人死亡。该 事故门吊型号规格: MG16 /10 －32A5，其额定起重量 16 /10t。 2013 年 8 月 9 日下午 5 时 30 分威海俚岛镇北部 某造船厂遭遇一阵风袭击，厂区内的 8 台龙门吊和 1 台塔吊不同程度受损，1 台自重 440 t 的龙门吊被吹 离了轨道。 门式起重机倾覆事故不仅仅发生在 200 t 及以上 的门式起重机，而是存在于不同吨位不同行业的门式 起重机。必须采取有效措施控制设备运行过程的危 险因素和安全隐患，预防和减少起重机安全生产事故 发生。
据统计，安装安全监控管理系统后，大小事故 的发生次数降低 30% 以上，大幅度地减少了人身和 财产损失［1］。
1． 2 设备安全隐患排查结果分析 以下是某物流基地特种设备安全专项检查情况， 特种设备检查问题整改情况一览表中有关现场设备 叙述原文如下: 30 t /10 t 门机 1#3#台车、主钩减速器 漏油严重; 4#台车工作制动器、防风制动器液压推力 器推杆犯卡; 主副钩卷扬安全圈不足，主副钩无防脱 装置; 小车拖线电缆老化龟裂; 两机间大车限位失效; 大小车防碰橡皮头应刷安全色; 小车台面栏杆门应锁 定。20 t /10 t 门机两机间大车限位失效，本机无大车限位撞杆; 主副钩定滑轮无安全防护罩; 主钩超载 显示装置失效; 司机室电压表失效; 主副钩无防脱装 置; 大小车防碰橡皮头应刷安全色。 从以上不难看出使用过程中设备存在的问题都 是事故隐患。海因里希法则告诉我们: 要防止重大事 故的发生要重视事故的苗头和未遂事故，否则终会酿 成事故［2］。安全监控系统通过监控作业过程中的相 关的数据显示相关零部件的情况，并适时发出违规报 警信号，防止门式起重机在危险的状态下作业，消除 物的危险状态，提高设备的本质安全。
1． 3 设备的维护和维修分析 门吊的常见故障发生在控制电器件和相连接的 电线，当发生故障时，门吊维修人员常会化很多时间 检查才能发现故障的位置，有了安全监控管理系统的 故障自诊断功能，维修大大方便了。 安全监控管理系统提供的完整的数据显示从根 本上改变了操作人员的工作方式，通过读取显示数据 就能事先知道所吊的货物是否在额度起重量内，工作 位置有没有超限，操作人员可以有预见的事先处理。 不必等到安全装置动作后才停止危险动作，有利于设 备的维护。
1． 4 安全管理分析 当管理者不在现场，司机作业过程是管理者没有 办法监控的，也就是说，管理者不能在任何时刻约束 司机的违章操作。有不少起重现场为了争取效益的 最大化，断开起重量限制器强行超载起吊，有的歪拉 斜吊，有的用限位器当停车手段，这些违规操作行为 造成了很大的安全隐患，从而影响起重机的正常运 行。安装安全监控管理系统通过定期读取记录数据 对频繁危险作业的人员进行安全教育，可起到防微杜 渐的作用，在一定程度预防人的不安全行为可能导致 事故发生。 同时安全监控管理系统能收集较全的信息并对 设备的使用过程进行不间断的监管，同时给各级管理 部门和监管部门提供管理平台，有利全方位的监管和 控制。
2 安全监控管理系统的基本原理和技术
2． 1 安全监控管理系统的基本原理 门式起重机安全监控管理系统是起重机械电气 控制系统的一部分，由硬件和软件组成。图 1 为工作 原理框图。信息采集单元采集相应的信息源; 信号处 理单元通过带逻辑控制及运算功能的装置对采集的 信息源进行处理; 控制输出单元是信息处理后通过该 输出单元输出控制信号和应有的报警信号等; 信息存 储单元实时存储所需采集的信息，以备查用，一旦事 故发生，可以进行事故追溯分析; 信息显示单元向司 机和管理人员显示起重机械的工作状态和各类参数; 信息导出接口单元用来传输信息。远程传输单元主 要用于起重机械的信息化平台的构建，方便故障分析 和日常监管，远程平台既可以从信息处理单元读取数 据，也可以向信息处理单元写入数据［3］。
2． 2 安全监控管理系统的相关技术 门式起重机安全监控管理系统是指对门式起重 机工作过程进行监控，能够对重要运行参数和安全状 态进行记录并管理的系统［4］。系统实时记录的运行 参数、操作记录当满足故障条件和设置预警值时，系 统及时提醒和记录各种事件信息，为起重机的操作人 员和维护人员提供实时、详尽的历史数据和分析报 表。安全监控管理系统是综合应用现代传感技术、嵌 入式技术、远程通讯技术的高科技智能产品。
2． 2． 1 系统安装内容 ( 1) 系统信息采集源包括: 起重量限制器; 起升 高度限位器; 风速仪装置; 同一或不同一轨道运行机 构防碰撞装置; 超速保护装置; 起升机构制动器。 ( 2) 监控参数包括: 起重量; 起升高度; 起升、小 车运行、大车运行等运行行程; 风速; 大车运行偏斜; 水平度; 同一或不同一轨道运行机构安全距离; 支腿 垂直度; 操作指令; 工作时间; 累计工作时间; 每次工 作循环。 ( 3) 监控状态包括: 起升机构的制动状态; 抗风 防滑状态; 联锁保护( 门限位和机构之间的运行联 锁) ; 工况设置状态; 供电电缆卷筒状态; 视频系统。 以上监控状态至少需观察到吊点。 图 1 工作原理框图
2． 2． 2 系统功能
( 1) 系统具有信息实时监控功能。通过对门式 起重机的起升机构、大车走行机构、小车走行机构等 各系统的电压、电流、速度、负荷等参数及控制各点的 检测，系统实现对起重机各机构运行状态的实时监 控，将各主要机构的运行状态以图形方式显示出来。 起重机作业、各机构状态、各制动器的状态清晰监控。
( 2) 系统有故障报警记录。系统准确、及时地将 设备发生的故障、故障原因、报警提示、按时间顺序排 · 811 · 应用与试验 2014 年第 2 期 ( 第 27 卷，总第 130 期) ·机械研究与应用· 列显示在其列表中，并进行及时更新、记录。报警故 障内容包括: 实时报警故障、报警故障信息显示( 包 括故障时相关参数的实时值记录) ，历史记录查询。 系统能够自动统计，还可以对一定时间内连续发生同 样的故障进行记录提醒，以便维护人员对故障进行分 析解决。设备管理人员在办公室终端上也能了解设 备的情况，分析设备的问题。
( 3) 系统有安全事件分析记录功能。系统能准 确记录并存储发生故障前后一段时间安全装置的状 态和电流、电压、电机转速等相关参数，据此分析判断 哪些参数是正常的，哪些是非正常的，出现安全事件 后，以记录为依据，判断是违规操作还是设备自身故 障的原因，为事故原因分析提供第一手资料。
( 4) 系统具有运行管理的功能。系统自动记录 设备的作业情况，并能够对作业量进行统计、查询。 可以进行工班统计和设备的运行统计，作为制定维修 保养计划的依据，实现量化管理。同时结合录入编制 的维修保养周期表，系统还会给出各部件的相应维保 提示和警告。
( 5) 系统通过授权进行系列参数的设置。限位 保护、大车、小车、起升机构的基准位置、设备性能参 数、报警与停机的参数的设置只有相关的授权人才能 进行设置更改。
( 6) 系统实现统计、打印运行报告。系统能提供 作业情况、运行统计、故障报表、操作报告、重复性故 障率、设备作业率、维修记录等相关数据。
2． 2． 3 安全使用技术 安装了安全监控管理系统，还得在应用中有相关 完善的安全管理支持才能正常运行并发挥作用。主要 应注意以下方面: 采购的系统必须符合相关的技术要 求、符合有关的强制性规定和设计、制造要求并附相关 的文件; 充实安全监控专业技术人员，定人定岗管理安 全监控管理系统，保证该系统有效可靠; 加强安全技 术培训，使使用人员会使用会辨别会合理处理; 完善 门式起重机安全监控管理系统使用过程的监管工作， 确保系统在线; 各方责任主体应派专人负责安全监控 系统信息的维护和处理，掌握运行时的实时信息，及 时处理各类报警信息，确保安全运行; 建立相关的符 合技术规范要求的的安全技术档案; 使用单位应按规 定使用、维护安全监控管理系统并处于良好工作状 态; 设备在运行过程中，监控设备、软件、线路等发生 故障，应及时与安装单位联系维修，不得擅自处理。
3 应 用
3． 1 在某造船厂船用 300 t 龙门吊的改造
( 1) 16 路六种信号的采集如下。 重量 4 路信号采集: 经现场检查，原 4 个传感器 仍正常，直接采用作为 300 t 吊车主副钩的重量信号 采集传感器。 高度 4 路信号采集: 主副现有的 4 台高度限制器 未带电位器，改成具有机械高度限制，又可保证系统 即时显示高度信息的高度限制器。 风速 1 路信号采集: 该龙门吊没有安装风速传感 器，需新装风速传感器，将传感器安装在龙门吊司机 操作室上面的最顶端。 防碰撞 2 路信号采集: 该吊机没有安装防碰撞传 感器，现重新安装激光红外线防碰撞传感器，在对应 前后相邻的300 t 龙门吊的主梁上同标高处安装传感 器进行检测，报警距离根据现场定。 抗风防滑 2 路信号采集: 该龙门吊已有抗风防滑 的夹轨器装置，采集该电信号作为开关信号即可。 安全门 1 路信号采集: 该龙门吊安全门已有自锁 开关，采集该电信号即可。 设置对主要吊装场地的对应视频: 吊车上可设置 2 个摄像镜头，作为特殊情况下回放当时现场情景用。
( 2) 信号显示: 将采集的信号集成到 7 寸液晶屏 上显示，根据现场，可以加设专门的显示屏。
( 3) 信号控制: 当相应的参数报警时，对应的继 电器由常闭转为常开状态，此时起到控制作用。
( 4) 数据存储: 在 SD 卡中记录相应的信息，包 括信号参数、30 个工作日的时间、吊装频次等。
( 5) 数据读取及导出: 通过 SD 卡读取并可打印 相关数据，记录下载的数据; 数据储存满后提示起重 机操作者进行数据备份。
( 6) 远程监控及实时控制: 龙门吊的主要数据可 以通过无线网络或互联网传输，在管理者的电脑上可 进行监控，通过授权在软件上实时查看、控制、管理。
3． 2 安全监控管理系统的应用 安全监控管理系统不仅能用在新制造的门式起 重机上，而且能对旧设备进行改造，如以上船用 300 吨门吊安全监控管理系统为旧设备的改造。安全监 控管理系统能广泛推广应用于门式起重机，实现用科 技的手段提升设备的安全，强化安全管理。
来源：高金花 上海铁路局杭州职工培训基地
