塔式起重机安全评估软件系统的研发与应用

邹建华，杨绍伟，刘志鹏，吴 涛，黄良斌

ZOU Jian-hua, YANG Shao-wei, LIU Zhi-peng, WU Tao, HUANG Liang-bin

（1.贵州省特种设备检验检测院，贵州 贵阳 550003；2.常州益利亚重工机械科技有限公司，江苏 常州 213164；3.大连益网科技有限公司，辽宁 大连 116024）

近年来，随着城市化进程的加快，塔式起重机（以下称塔机）正越来越多的被用于建造高楼大厦。由于其作业环境恶劣、工况复杂多变，塔机倒塌事故不断发生，严重危害人们的生命财产安全，特别是有一定服役年限的老旧塔机，由于其结构磨损比较严重，更容易发生事故，为此住建部规定超过一定服役年限的老旧塔机继续使用必须进行安全评估；另外，还有相当一部分塔机，由于操作不当发生各种各样的事故，经过维修评估后仍旧可以使用[1]。

传统塔机的评估一般都是通过人工现场检测，然后经过计算汇总，得出塔机安全评估结论。在此过程中，需要大量数据检测和计算。然而，对于无法获知自重应力的塔机，自重应力的计算非常繁琐，通过人工计算几乎是一个不可完成的任务，对于塔机安全评估的时效性和准确性都是一个考验[2]。

当前，采用计算机辅助工作，提高工作效率已经成为一种趋势[3]。在此条件下，基于Windows操作系统的塔机安全评估软件应时而生。该软件具有友好的全中文操作界面，简单的数据输入输出接口，系统参照JGJ/T 189-2009《建筑起重机械安全评估技术规程》[4]等相关国家标准，适用于塔机的安全评估。

1 标准要求

按照《JGJ/T 189-2009建筑起重机械安全评估技术规程》（以下简称《规程》）要求规定，塔机630kNm以下（不含630kNm）、出厂年限超过10年；630kNm～1250kNm（不含1250kNm）、出厂年限超过15年；1250kNm（含1250kNm）以上、出厂年限超过20年的各类塔机，应进行安全评估。

《规程》规定了塔机重要钢结构部件应包括塔身、起重臂、平衡臂（转台）、塔帽（或A字架）、附着装置、顶升套架、行走底盘及底座等多个机构，并给出了具体评估内容和方法。本软件满足《规程》要求，同时将各个评估流程和计算过程软件化，从而实现快速化、模块化、自动化的评估方法，不但为评估人员提供先进评估技术手段，而且提高了工作效率。

2 软件总体框架简介

软件采用Visual studio 2008软件开发，分为环境管理子系统、塔机安全评估工作子系统、自重应力计算子系统3个子系统，总体功能框架如图1所示。

图1 塔机安全评估系统框架

2.1 环境管理子系统

环境管理子系统为评估系统的功能控制、管理部分。软件登录、维护以及评估报告审核，都在该部分完成。该部分提供口令维护、人员信息维护、人员权限维护、审核流程设置、报告书版本维护、其它个性化设置等。

2.2 塔机安全评估工作子系统

塔机安全评估工作子系统是本软件系统的核心部分，其功能主要有报告编制、流程控制、模块判别、报告审批、报告打印、查询等。

2.3 自重应力计算子系统

塔机在进行安全评估时，应力应变的检测是一个重要项目。由于塔机自身的结构和受力特点，自重应力是不可忽视的。

考虑到制造单位对“产品设计计算书”的保密性，本软件采用计算机自带的有限元分析软件，根据提前输入的塔机信息，可以建立塔机有限元模型，并根据工况要求，自动计算塔机由于自重引起的应力，方便评估人员根据计算结果和应力监测结果进行对比分析[5]。

3 软件功能介绍

塔机安全评估软件设置新建评估项目、项目管理、下载评估项目以及系统配置4项主要功能，以满足评估需求。

3.1 新建评估项目

当有一台塔机需要评估或者进行未评估完成的项目时，选择该项目。该项目下设置有塔机基本资料、设备评估以及评估结论3个子项目。

1）塔机基本资料 塔机的基本资料包括设备的基本信息及技术参数2个小项。像制造单位、产权单位、塔机公称力矩等信息在此录入，另外也可以选择从服务器或者从本地的文档导入这些信息。

2）设备评估 设备评估项目包含整机外观检查、安全装置检查、重要结构件变形检测、重要结构件壁厚检测、重要结构件无损检测工作委托、重要结构件材料检测工作委托、重要结构件应力检测工作委托、载荷试验8个小项。在实际操作时，对检验的项目进行一一填写，根据评估结论文档的格式，依次调用8个小项的相关数据及文件，从而生成评估文件。并且根据《规程》中的评估标准，8个小项中的重点部位有1项不合格的，即判定为不合格，最终在评估结论项中给出评估结论。

3）评估结论 评估结论项目为独立一项，在该项目中，可以手动填写或者直接导入不合格项目，软件系统将根据评估内容直接生成评估结论

3.2 项目管理

项目管理用于管理已经评估过的或者正在进行评估的项目。在项目管理中，可以对当前便携式终端内被评估项目的查询与修改、删除、导出评估报告以及将评估项目上传至数据中心服务器等工作。评估报告允许以单文件、压缩文件或者以文件夹格式导出至外接的存储设备中。针对导出的评估报告文件，系统会自动生成一个唯一文件标识码，嵌入至报告文件中。

3.3 下载评估项目

该功能主要用于从服务器平台下载已有的评估项目数据，便于现场使用。

图2 参数输入界面

图3 评估结论

3.4 系统配置

系统配置用于配置便携式移动终端需要访问、上传数据的服务器平台的相关信息，该功能是便携式终端与服务器连接的必要保证。为同软件相结合，本软件装载的最低硬件要求为Intel Atom CPU N2600 @1.60GHz，内存2GB，硬盘空间不低于10G。

4 应用实例

2013年4月12日受大连某企业和安监单位的委托，在该企业的厂内应用该软件对一台由上海宝达工程机械有限公司生产的并于1996年出厂的QTE80G型老塔机进行安全评估。以重要结构件变形、重要结构件壁厚为例，依次输入图2所示的参数，再经软件的运算输出图3所示的结论。

5 结 语

基于windows操作系统的塔机安全评估软件系统的核心功能在于简化评估流程，提高评估人员的工作效率,减少工作失误，把工作人员从繁杂的数据分析中解脱出来，也为评估人员提供开展评估的流程依据。同时软件融合了办公信息化技术，现场检验的数据能够很快的传回服务平台进行审核工作，在一定程度上加快了塔机安全评估管理制度的革新。

[1]黄洪钟，姚新胜.塔式起重机安全性研究与展望[J].安全与环境学报，2001，(3)：1-6.

[2]温旭宇，苏 鹏.浅谈建筑起重机械的安全评估[J].建设机械技术与管理，2011，24(12)：98-100.

[3]郑夕健.基于神经网络的塔式起重机结构有效寿命理论及技术实现[D].沈阳：东北大学，2010.

[4]JGJ/T 189-2009，建筑起重机械安全评估技术规程[S].

[5]王 进.基于有限元法的塔式起重机钢结构疲劳寿命研究[D].重庆：重庆大学，2005.