塔机防碰撞系统在群塔作业环境中的应用

塔机防碰撞系统在群塔作业环境中的应用

徐伟 ,张强

中国能源建设集团安徽电力建设第二工程有限公司  安徽合肥 230601

【摘要】：随着我国建筑工程项目数量及规模不断增加，各类建筑工程广泛使用的大型塔式起重机数量日益增多，在一些工程中的布设密度越来越大，群塔作业方式已较为常见，群塔作业过程中易出现相邻塔机之间碰撞情况，不仅影响工程进度，还对于周边工作人员人身安全造成严重威胁。

有着“国之重器”之称的广西防城港核电站二期“华龙一号”示范项目，装机容量为2台118万千瓦机组，累计布置塔机37台，其中我公司累计11台，由于本工程厂房面积大，要求建筑塔机选择与布置有足够的覆盖面，因此各塔机之间存在工作范围交叉，同时与中建二局核岛塔机在施工过程中存在相互干涉、相互碰撞的可能，并且也存在塔机在吊装过程中与地面作业机械产生碰撞的可能。为了解决塔机在作业中相互干扰乃至可能的相互碰撞问题，我公司在防城港二期施工现场塔机上安装使用了塔机智能安全监控系统。本文着重分析塔机防碰撞系统在群塔作业环境中的应用。

【关键词】：  群塔作业环境  防碰撞系统  应用

一、应用系统概述

塔机安全监控综合系统用于建筑塔式起重机，防止塔机与塔机之间、塔机与其他物体之间的碰撞，防止塔机非法侵入限制区域，对塔机超载和超力矩保护，环境监测综合集成电子系统。对所有碰撞可能、非法侵入、超载、超力矩、恶劣环境等提供实时预警、远程监控、统计管理等多种媒介表现形式的智能测控系统，是现代建筑重型塔式起重机先进的安全防护控制措施。

结构原理：塔机安全监控综合系统创新性地实现了塔机三级管理体系，政府远程监管、企业远程管理、现场监管保护等三级系统的完美融合，切实解决了当代塔机安全监管的难题、填补了我国对塔式起重机械智能化管理领域的空白。

塔机安全监控系统主要由控制器、显示器、幅度传感器、高度传感器（可选）、角度传感器、位移传感器（可选）、称重传感器、风速传感器、无线通信控制器等构成；

功能介绍：塔机安全监控综合系统主要包括塔机防碰撞、区域保护、空间限位、超载保护、超力矩保护、风速风力报警、黑匣子记忆、限位故障检测、紧急避险、操作违章统计、历史运行状态回放及事故分析等多种功能。设备通过各种传感器采集塔机的运行状态，传送到主控制器中，主控制器将数据运算后得出塔机的空间运行状态，然后通过无线电将状态数据和位置信息发送出去，周边的塔机控制器接收到相关数据后，与本塔机的状态数据进行空间算法的运算，得出各部件的相对距离，当达到报警距离时，主控制器发出报警提示，从而实现防碰撞功能。

系统部件：主控制器模块：为操作人员提供塔机运行和安全状态提示，并在出现危险时给出提示信号。接收和发射信号实现现场防碰撞数据交互，通过DTU模块实现数据的远程传输。

二、应用操作说明

1、设备采用触摸屏技术，只需在屏幕上点击相应的图标，就可完成相应的操作。

2、设置说明：

密码输入正确后，按照弹窗指示完成参数设置。

三、典型案例实施

1、精确测量，反复测算，与机械化队密切沟通，从可行性、安全性和经济性各方面多次对方案进行论证，细化方案实施的每一步。安装塔机安全监控系统，仔细与厂家技术人员沟通，认真仔细阅读塔机安全监控系统说明书。查阅塔机各参数，按照说明书要求，输入参数并试验有效性。

2、在班组及现场对所有参与施工的人员进行安全技术交底。

3、安装完成后调试，验证塔机安全监控系统有效性，验证塔机各安全限位装置有效性。设置区域限制报警，吊钩即将进入敏感区域时发出警示信号。

4、与存在交叉作业的施工单位召开塔机防碰撞会议，共同探讨制定群塔作业防碰撞措施，签订《防城港核电工程塔吊交叉施工安全协议细则》，对双方起重指挥及塔机操作工进行约束，建立沟通通道，配备施工沟通对讲机，设置专用沟通频道。

5、组织起重司机、起重指挥交代塔吊作业要求、掌握纠正预防措施，确保作业安全。同时邀请塔机安全监控系统技术人员对设备进行升级维护，保证系统可靠。中建二局、安徽电建联合升版了《群塔作业方案》C版、群塔作业管理层专项交底、作业层（包括流动起重机、外租机械）专项交底。

四、应用取得的实际效果

1、增加了塔机适用功能

对公司所有用于防城港核电二期现场的塔机安装了塔机安全监控系统，该系统能实现以下功能：

1)实时显示塔机转角、幅度、高度、起重量、起重力矩、风速等信息；

2)群塔防碰撞报警，相邻塔机由于相互干涉而存在安全隐患时可向操作工发出报警信号；

3)能设置敏感区域，吊钩即将进入敏感区域上方时发出报警信号，障碍物碰撞报警；

4)起重量达到额定起重量的90%时发出预警信号，超过100%发出报警信号；

5)变幅、起升、回转机构接近限位位置是发出报警信号；

6)实时自动诊断塔机结构和设备的运行情况，发生故障给出报警信号；

7)对塔机操作人员、维修保养人员进行身份确认。

通过效果验证分析，安装塔机安全监控系统，并在塔机安全监控系统中增加限位装置检测，对降低群塔作业碰撞概率起到了明显的作用，取得了确切的效果。

2、提高了经济效益

小组统计了防城港核电二期工程发生的塔机剐蹭事件累计4起，由于塔机剐蹭造成的停工时间累计达到5.5天。自活动开展以来数月，塔机安全监控系统的有效应用，以及群塔作业防碰撞系列管理措施的有效执行，未发生一起群塔作业碰撞事件，形成隐形经济效益。

3、取得了社会效益

工程公司对我公司在安全、质量管控方面所做的工作给予充分的肯定，并加以称赞，对后续核电工程的承揽打下了良好的基础。

五、扩大应用范围推广应用成果

制定相应的巩固措施并纳入了标准化作业指导书，在机械化公司内部进行推广应用，为类似工程提供指导及经验。

将制定的对策应用到后续的群塔作业施工方法中，为了检验对策实施后的质量效果是否维持在良好的标准范围内，又对群塔作业起重、操作人员累计20人的行为标准以及7台塔机安全监控系统的有效性进行了抽查。抽查结果显示本应用成果效果显著。

结束语：广西防城港核电站二期“华龙一号”示范项目，中国能建安徽电建二公司承建该工程3、4号常规岛及BOP建安一体化建设。公司积极践行“共赢致和，行稳致远”的企业精神，立足北部湾潮头唱核电大戏，核电国际标杆建设达到国内最高水平。

塔机作为垂直运输机械，工作强度大，交叉范围广，通过对群塔施工作业主要可能导致事故发生的情况进行分析、预判，并采取相应的应对措施，应用群塔作业防碰撞系统，群塔施工作业的安全得到了有效控制。