大型起重機安全預(yù)警是指對某一方面的各個因素進行日常監(jiān)測并對其以后的發(fā)展趨勢作出及時預(yù)測, 對預(yù)測到的不利后果提出警示, 依據(jù)警示及時采取防范或者補救措施, 避免不利事件的發(fā)生, 或者降低不利事件發(fā)生后造成的損失程度, 是近幾年來國內(nèi)外針對一些突發(fā)事件提出的一個新概念。關(guān)于工程領(lǐng)域方面的安全預(yù)警已經(jīng)開始研究, 尤其是在食品安全、民航機場安全、大壩安全和橋梁安全等方面的研究已經(jīng)有一定的進展[ 1 -6] 。但是, 目前在起重機行業(yè)對安全預(yù)警的研究以及安全預(yù)警防范機制的建立非常稀少。在起重機的使用過程中, 安全事故時有發(fā)生, 傾覆和坍塌往往會造成大量的人員傷亡及重大經(jīng)濟損失 。因此, 筆者將結(jié)合起重機械自身特點, 從安全預(yù)警的方法和現(xiàn)場操作等方面做綜述性介紹

　大型起重機械存在的問題

筆者曾對廣州多家起重機械制造公司和港口起重機使用單位進行了實地考察?？疾旌蟀l(fā)現(xiàn), 目前起重機在設(shè)計和使用過程中存在許多問題和安全隱患, 主要表現(xiàn)在以下幾點:①起重機在設(shè)計制造過程中, 對疲勞壽命的預(yù)測與評估考慮很少, 亦無明確的評測依據(jù), 在起重機的設(shè)計制造中, 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及大變形狀態(tài)的幾何非線性問題也考慮較少;②企業(yè)缺少有效的關(guān)于設(shè)備疲勞可靠性的評價方法, 迫切需求一種有效的預(yù)警機制來提前應(yīng)對構(gòu)件的疲勞;③大型起重機卸載時的回彈力比較大, 會對主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及主體金屬結(jié)構(gòu)的疲勞壽命造成不可忽視的影響, 起重機使用若干年后, 整臺起重機都會出現(xiàn)變形;④對于起重機的日常監(jiān)測主要依靠人的綜合感覺, 例如:發(fā)動機的聲音是否有異常等。若認為起重機處在異常狀態(tài), 普遍采用的方法是主動降低額定荷載, 達到降載使用的目的, 但是這種措施并不能完全有效防止起重機事故的發(fā)生。鑒于以上調(diào)研結(jié)果, 對在用起重機進行有效而可靠的安全預(yù)警是非常必要的。首先這能彌補起重機在設(shè)計過程中因安全系數(shù)取值保守及結(jié)構(gòu)強度冗余過大而造成的損失, 讓設(shè)計中的剩余空間得到利用;其次也能解決盲目地降級使用, 提高設(shè)備的利用價值, 對于使用者節(jié)省成本將起到很大的作用。

　    大型起重機械安全評價的研究現(xiàn)狀

安全技術(shù)檢查是目前起重設(shè)備管理的重要措施之一, 起重機械的使用效果很大程度上取決于起重機械使用過程中進行安全技術(shù)檢查、日常維護保養(yǎng)和管理的質(zhì)量。通常一臺起重機在安全管理方面有以下幾點。就使用單位而言, 有設(shè)備安全使用操作規(guī)程, 使用和維修保養(yǎng)記錄, 但這些資料記錄的完整性和客觀性有待完善, 而且一般在起重機的安全評價工作中起到管理的查證作用, 在硬件方面則是定期更換易磨損件, 如鋼絲繩, 主、副吊鉤和部齒輪、軸承等, 包括較長時間段內(nèi)對行走機構(gòu)的大小車車輪進行修補或更換, 以及涂刷防銹漆等工作。另外,與國外不同的是, 在我國按照相關(guān)法律規(guī)定, 起重機必須通過強制性制造監(jiān)檢、安裝監(jiān)檢和定期檢驗(一般為2年/次), 以保證起重機的安全使用。但是, 從以上內(nèi)容可以看到, 經(jīng)過一定周期后所做的一次性安全技術(shù)檢查, 無法確保在起重機使用過程

中經(jīng)常的安全性, 也就不具備第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)事故隱患并排除危險因素的能力

大型起重機械安全預(yù)警的研究目標與內(nèi)容

　　起重機金屬結(jié)構(gòu)的安全技術(shù)檢查乃至疲勞壽命問題只是造成事故和事故隱患的突出問題之一, 從整體起重機安全使用理念方面出發(fā), 只有綜合各方面的原因, 利用科學的分析方法和手段, 才能從根本上解決起重機械的安全問題, 此即起重機械的安全預(yù)警機制。

3.1　安全預(yù)警機制的研究目標

起重機安全預(yù)警的最終目的是建立一套完整可行、有效實用的運行機制, 在各種先進檢測設(shè)備、通訊設(shè)備和計算機等硬件支持的基礎(chǔ)平臺上, 形成可視化的預(yù)警軟件, 并將此機制和預(yù)警軟件向各相關(guān)企業(yè)、檢測單位推廣, 在減少安全隱患、保護生命財產(chǎn)安全的同時, 提高檢測單位的工作效率, 提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

　 安全預(yù)警機制的研究內(nèi)容

起重機安全預(yù)警機制是針對工作狀態(tài)可能發(fā)生的各種事故為起重機建立起來的一種危險提前預(yù)報機制。該機制首先也應(yīng)該具備安全預(yù)警的基本條件, 即前瞻性、科學性、兼容性、易控性、實用性、普適性和可行性。在此前提下, 起重機械的安全預(yù)警機制應(yīng)由以下幾個方面來支撐:①先進的測試與分析系統(tǒng);② 高素質(zhì)的研究型人才;③企業(yè)單位的配合與支持;④足夠的經(jīng)費。在此前提條件和基礎(chǔ)支撐下, 起重機的安全預(yù)警機制即可從圖1所示的內(nèi)容來完成。

從圖1中, 理論分析與計算為現(xiàn)場檢測和數(shù)據(jù)采集提供重要的參考信息, 運用結(jié)構(gòu)力學、斷裂力學等理論及各種商業(yè)有限元軟件對起重機金屬結(jié)構(gòu)進行分析和模擬, 讓測量更有目的性和針對性, 大大提高了儀器測量的效率, 還節(jié)約了測量成本;理論分析和計算還為數(shù)據(jù)分析提供重要參考, 通過對比常?？梢哉业綄е鹿收虾碗[患的異常數(shù)據(jù)。起重機的檢測分為靜態(tài)檢測、動態(tài)檢測2類, 檢測需要用儀器盡可能精確地獲得應(yīng)力、應(yīng)變、位移、裂紋深度、裂紋寬度或者三維裂紋圖像、振動頻率等數(shù)據(jù), 為數(shù)據(jù)分析做充分的準備。數(shù)據(jù)分析主要采用力學、材料學等理論, 綜合各方面因素, 對檢測得到的數(shù)據(jù)進行詳細的分析和科學的論證, 如果可能的話, 將分析的整個過程編制成通用計算機程序。對分析得到的異常數(shù)據(jù), 應(yīng)對用戶發(fā)出警告并找到產(chǎn)生異常的原因, 通過檢修維護,排除異常, 以達到消滅事故隱患的目的。設(shè)備正常使用后, 繼續(xù)進行實時監(jiān)控, 計算并分析數(shù)據(jù), 對異常數(shù)據(jù)進行分析, 并作警報處理, 直至修理排除故障, 以此循環(huán), 使得安全監(jiān)控與起重機正常作業(yè)同時進行。然而, 需要指出的是, 起重機械的安全預(yù)警手段的研究工作, 必將是一項長期且艱巨的過程,一旦在此領(lǐng)域有所突破, 定能有效解決起重機的安全問題,保障生命財產(chǎn)安全。起重機械金屬結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建是一種保證結(jié)構(gòu)安全, 預(yù)防結(jié)構(gòu)事故的新探索, 這種形式還應(yīng)該在接下來的研究工作中不斷完善。

　安全預(yù)警機制的設(shè)計思路

起重機安全預(yù)警機制要將起重機工作過程中可能發(fā)生的風險或損失預(yù)先向操作者發(fā)出警報, 以保證起重機處于可靠、可控狀態(tài), 從分析影響起重機正常運行的基本因素入手是設(shè)計預(yù)警機制的基本思路。影響起重機安全運行的主要因素有外部環(huán)境、內(nèi)部管理、自身原因等, 其中各個因素之間又是相互聯(lián)系的。具體架構(gòu)如圖2所示。

其中, 起重機檔案信息部分和警情分析系統(tǒng)分別包括4個方面, 實地檢測信息包括5個方面的組成部分, 如圖3—圖5所示。

安全與效益是企業(yè)生存和發(fā)展的生命線, 不管是制造企業(yè)還是使用單位, 甚至是起重機檢測機構(gòu),都迫切需要一套起重機的安全預(yù)警機制, 以降低使用風險, 在有安全保障的前提下延長使用壽命, 保護生命財產(chǎn)安全和提高經(jīng)濟效益。基于預(yù)警理論和現(xiàn)場調(diào)研提出起重機安全預(yù)警機制, 具體結(jié)論如下:1)經(jīng)過多家企業(yè)現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)起重機普遍存在疲勞壽命評估和可靠性評價缺失等問題。2)起重機安全預(yù)警機制的研究目標是在各種先進檢測設(shè)備、通訊設(shè)備和計算機等硬件支持的基礎(chǔ)平臺上, 建立一套完整可行、有效實用的安全運行機制。

3)起重機安全預(yù)警機制在測試與分析系統(tǒng)、高素質(zhì)人才、協(xié)作單位以及足夠的經(jīng)費等支持下, 以分析影響起重機正常運行的基本因素作為設(shè)計思路,利用實時監(jiān)控, 數(shù)據(jù)分析, 警報處理和修理排除故障4個環(huán)節(jié)的循環(huán)運行, 使得安全監(jiān)控與起重機正常作業(yè)同時進行。