Dalam bidang perindustrian metalurgi, pelabuhan, pembuatan jentera, kren jambatan dan gantri, sebagai peralatan pengendalian bahan teras, operasi selamat mereka secara langsung menjejaskan kecekapan pengeluaran dan keselamatan kakitangan. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, TSG 51-2023 "Peraturan Teknikal mengenai Keselamatan Kren" yang dikeluarkan oleh Pentadbiran Negeri bagi Peraturan Pasaran dengan jelas memerlukan kren jambatan dan gantri mesti dilengkapi "dua bentuk peranti had ketinggian yang berbeza". Peraturan ini telah menimbulkan perhatian yang tinggi daripada industri.
1. Risiko keselamatan dan had teknikal sistem had tunggal
1.1 Analisis kes kemalangan biasa
Pada tahun 2020, kren jambatan sebuah perusahaan keluli mengalami kegagalan kakisan pada batang penyambung penghad tukul berat mekanikal, mengakibatkan tali dawai putus selepas cangkuk ditolak ke atas, menyebabkan kerugian ekonomi langsung sebanyak 2.8 juta yuan. Siasatan kemalangan menunjukkan bahawa peralatan hanya dilengkapi dengan satu peranti had mekanikal, dan tempoh penyelenggaraan melebihi keperluan spesifikasi. Kes serupa menyumbang 37% daripada kemalangan kren dalam tempoh lima tahun yang lalu, menonjolkan kelemahan sistem perlindungan tunggal.
1.2 Mekanisme kegagalan sistem tunggal
Peranti pengehad mekanikal tradisional mempunyai mod kegagalan seperti pengoksidaan sentuhan, kelesuan musim bunga, dan rintangan jem mekanikal, dan kecekapan kegagalan tahunannya adalah kira-kira 1.5×10^-4. Walaupun pengehad elektronik mempunyai ketepatan yang lebih tinggi, ia menghadapi masalah seperti gangguan elektromagnet (EMI), drift sensor dan penuaan talian. Statistik menunjukkan bahawa antara kegagalan sistem tunggal, peranti mekanikal menyumbang 58% dan peranti elektronik 42%, membuktikan bahawa mana-mana teknologi tunggal mempunyai kecacatan yang wujud.
2. Prinsip saling melengkapi teknikal sistem dwi redundan
2.1 Penyelesaian komposit mekanikal-elektronik
Penyelesaian arus perdana semasa menggunakan gabungan had mekanikal tukul berat dan had elektronik pengekod berputar. Sistem mekanikal secara langsung memotong litar kuasa melalui mekanisme tuil, dan masa tindak balas adalah <200ms; sistem elektronik memantau ketinggian dalam masa nyata melalui PLC, dan perlindungan berganda membentuk mekanisme pemotongan "hard + perlindungan lembut". Eksperimen menunjukkan bahawa gabungan ini boleh mengurangkan kebarangkalian kegagalan sistem kepada 1.2×10^-8, mencapai tahap keselamatan SIL3. Industri sangat prihatin.
3. Perkara utama penyepaduan sistem dan pelaksanaan kejuruteraan
3.1 Reka bentuk kedudukan pemasangan yang dioptimumkan
Menurut GB/T 3811-2008, had utama hendaklah ditetapkan pada ≥100mm dari titik had atas, dan selang had sekunder hendaklah ≥50mm. Dalam projek sebenar, adalah disyorkan untuk menggunakan susun atur had "mekanikal depan + had elektronik belakangddhhh untuk memastikan urutan pencetus mematuhi logik keselamatan "warning-desceleration-cutting".
3.2 Reka bentuk logik kawalan
(Rajah 1) Menunjukkan gelung kawalan dwi had biasa: sistem elektronik mencetuskan amaran awal dan perlahan apabila ia mencapai nilai yang ditetapkan 95%, dan sistem mekanikal secara langsung memotong kuasa angkat pada 100%. Kedua-dua sistem dikuasakan secara bebas, dan isyarat disambungkan kepada geganti keselamatan melalui pendawaian keras untuk mengelakkan kerosakan yang disebabkan oleh kegagalan PLC.
4. Strategi pengurusan kitaran hayat penuh
4.1 Sistem penyelenggaraan pencegahan
Wujudkan pelan penyelenggaraan berdasarkan FMECA: komponen mekanikal menyemak kebebasan pautan dan status hubungan kenalan setiap bulan; sistem elektronik memeriksa hanyutan titik sifar dan kestabilan isyarat setiap suku tahun. Selepas kumpulan pelabuhan melaksanakan sistem, sistem had MTBF dinaikkan daripada 1200 jam kepada 4500 jam.
4.2 Laluan naik taraf pintar
Teknologi pemantauan IoT diperkenalkan untuk memantau status komponen mekanikal melalui penderia getaran, dan penderia suhu menjejaki keadaan kerja komponen elektronik. Analisis data besar boleh meramalkan 85% kemungkinan kegagalan 14 hari lebih awal, mencapai peralihan daripada penyelenggaraan biasa kepada penyelenggaraan ramalan.
5. Faedah ekonomi dan nilai sosial
Pelaburan awal sistem dwi-had meningkat kira-kira 15%, tetapi boleh mengurangkan kadar kemalangan sebanyak 92%. Mengambil kren jambatan 50 tan sebagai contoh, kerugian ekonomi yang boleh dielakkan sepanjang kitaran hayat adalah 2.3 kali ganda nilai peralatan. Lebih jauh lagi, konfigurasi ini telah menggalakkan peningkatan teknologi industri pembuatan kren China, menjadikan prestasi keselamatan peralatan domestik memenuhi keperluan piawaian EU EN13001.
