升降横移类机械式停车设备安全检验与评估

2021-09-05张连红王钰鑫

设备管理与维修 2021年13期

张连红，王钰鑫

（青岛市特种设备检验研究院，山东青岛 266101）

0 引言

通过工作状态实时监控、安全检验与评估，分析机械式停车设备存在的危险源及其分布点位、发生的数量，预测事故发生的概率，存在的严重程度，提出应采取的安全技术方案及措施等，减少和消除老旧机械式停车设备潜在的安全风险，以加强机械式停车设备的安全运行质量，满足低能耗要求，提高服务民生工作的品质。

1 升降横移类机械式停车设备基本结构

升降横移类机械式停车设备主要由载车板、钢结构、控制系统、传动系统、安全保护装置构成。升降横移类机械式停车设备的主框架为钢架结构，它由前后立柱、前后横梁、纵梁等部件组成，起到支撑传动系统、动力装置、载车板载荷的作用。前后立柱通过连接板与基础螺栓连接，纵梁、前后横梁、前后立柱、筋板等其他支承装置采用焊接或螺栓联接的形式加以固定。

2 升降横移类机械式停车设备安全检验流程

2.1 安全检验总体流程

为减少升降横移类机械式停车设备运行过程中的故障问题，应该提前对设备的各部分进行安全检查和必要的应力应变分析，通过监测设备实时监测设备运行情况，避免运行过程中出现安全事故。图1 为升降横移类机械式停车设备安全检验总体流程。

图1 升降横移类机械式停车设备安全检验总体流程

2.2 金属结构的检验流程及仿真分析

2.2.1 金属结构的检验流程

对于金属结构的安全检查，不仅要检查外观，还要对相关构件进行应力应变分析，如主要的受力件：载车板、载车板两侧承重梁、悬挂车库受拉杆、车板承重梁悬挂梁、悬挂梁滑动导轨以及车库受力桩腿等。金属结构检验流程如图2 所示。

图2 金属结构检验流程

国内外对升降横移类机械式停车设备的结构分析方式和类型，大部分基于构件的强度、刚度及稳定性分析，没有进一步对结构安全监测所需的数据进行采集和监控，也没有对结构的预期寿命进行评估。下面对金属结构重要部件进行应力应变仿真，找出应力应变较大的重要位置，以便于装贴应变片，方便连接监测设备，对比较危险部位进行实时监控，避免发生不可控的危险，造成人员伤亡和财产损失。

对结构进行有限元分析时要考虑最危险的工况并进行以下假设:①不计地震载荷与风载荷作用；②整体结构无初始变形与缺陷；③不计由温差引起的热应力。

2.2.2 金属结构构件的仿真分析

从升降横移类机械式停车设备的总装配图（图3）可知，单个停车库最主要的受力件为载车板、载车板的两侧承重梁、悬挂车库的受拉杆及车板承重梁的悬挂梁；对于整体车库框架而言，最主要的受力件为悬挂梁滑动导轨（两车板、三车板）以及车库受力桩腿。

图3 升降横移类机械式停车设备的总装配图

在三维设计软件Solidworks 中建立算例分析，对各受力件进行校核，校核过程相同（假定每辆车重约2 t）。

（1）在插件simulation 下建立算例分析，选择静态分析。

（2）定义构件材料属性。

（3）定义约束。

（4）定义受力大小及方向。

（5）划分网格。

（6）运行算例。

（7）结果分析。

2.3 钢丝绳检验流程

钢丝绳的配置和固定方式也需要重点考虑，对照出厂技术文件进行宏观检查，检查起重机械配置的钢丝绳是否与滑轮、卷筒匹配，不能确定或有异议时，用宽钳口游标卡尺和钢卷尺测量并进行符合性判断。首次检验和新更换的钢丝绳，需核查使用单位提供的出厂合格证明资料。钢丝绳检验流程如图4 所示，绳夹数量见表1。

图4 钢丝绳检验流程

表1 绳夹数量

2.4 制动器及安全保护装置检验流程

安全保护装置中的制动器在总装置中的作用非常重要，使用前需要检验，检验流程如图5 所示。

图5 制动器检验流程

对于机械式停车设备专项安全保护和防护装置的检验，可以对每个装置的外观及安装位置进行检查，为防止个别装置漏检，设置如图6 所示的检验流程。

图6 专项安全保护和防护装置检验流程

2.5 寿命的预期

人们需要根据通用工程监控系统提供的数据进行风险等级的评定，提出降低风险的措施，最后进行综合安全评估和主要构件的疲劳寿命预期。

对于滑动导轨这样重要的构件就可以进行寿命的预期，以便于维护或者更换损坏构件。由于升降横移类机械式停车设备特定的工况，滑动导轨所受载荷的交变次数不高，故可以将其看作低周疲劳寿命的计算问题。

20 世纪50年代初，曼森（Manson）和柯芬（Coffin）第一次提出了用塑性应变累积的观点计算低周疲劳寿命的理论。经过反复的试验及探索，得出了对称应变条件下塑性应变幅度△εp与断裂循环次数N 之间的关系，即曼森-柯芬方程：△εpNα=C，式中：α 是塑性指数；C是疲劳延性系数。α、C 均是与零件材料性能有关的常数。试验表明：α=0.5～0.7，常取0.5。C 在此处可以取0.1。对于两车板导轨，求得：N=1 000 000；对于三车板导轨，求得：N=250 000。按照一天交变100 次计算，三车板导轨大约可以工作7年，两车板导轨大约可以工作28年。

3 机械式停车设备工作状态监控及评估

用户对机械式停车设备的操作性能、自动化程度、运行效能、工作的安全有效性、设备运行安全监控适时诊断的要求越来越高，机械式停车设备属于国家强检的特种设备，其潜在的安全隐患比较多，采用通用工业监控对机械式停车设备进行监控，及时发现设备运转故障与危险状态，并进行报警提示。

3.1 通用工业监控系统构成

通用工业监控软件一般采取常规通信方式（例如：USB接口、总线、以太网、串口）与计算机、传感器、电子仪表、变频控制器等接口进行数据通信。其与I/O 设备通过*.Dll 动态库实现通信。机械式停车设备控制系统采用“低压电器+PLC+上位机”的典型结构。电气部分主要由升降横移电机、传感器、限位开关构成。PLC 主要是通过控制程序，接收各个状态信号输入，产生各个接触器控制信号。上位机通过组态软件开发车库运行画面，完成对车库运行状态的监控。