一、引言
门式起重机（又称龙门起重机）是港口、货场、铁路集装箱中心站及大型工厂中广泛使用的起重搬运设备。由于其起重量大、跨度大、作业频率高，一旦发生安全事故，往往造成严重的人员伤亡和财产损失。国家市场监督管理总局发布的《TSG 51-2023 起重机械安全技术规程》明确要求，额定起重量≥10t的门式起重机必须配备安全监控管理系统。本文以此为依据，系统阐述门式起重机安全监控管理系统的设计方案与合规实现路径。。也可参考本站起重机相关内容。
二、系统总体架构
本文设计的安全监控管理系统采用”感知层—控制层—平台层—应用层”四层架构（见图1），各层之间通过工业以太网和现场总线实现数据互通。系统具备数据实时采集、远程传输、本地存储、报警联动及云平台监控等完整功能链。
2.1 感知层（传感器数据采集）
感知层由各类传感器和信号变送器组成，负责采集起重机运行过程中的关键参数。主要包括：
- 起重量传感器：采用轴销式称重传感器或旁压式传感器，安装于起升滑轮组或吊钩组上，实时测量吊重载荷。
- 起升高度传感器：采用绝对值编码器或激光测距传感器，安装于起升卷筒侧或小车架，实时监测吊钩高度位置。
-
行程/幅度传感器
：大车和小车运行机构分别安装编码器，实时获取门机运行位置和幅度信息。
- 风速仪：安装于门机顶部或主梁两端，采用超声波或三杯式风速计，实时监测作业环境风速。
- 防碰撞传感器：采用激光雷达或红外传感器，安装于大车两端，检测同轨道多台门机间距。
- 倾角传感器：安装于门腿或主梁关键位置，监测整机倾斜角度。
2.2 控制层（PLC/边缘控制器）
控制层以可编程逻辑控制器（PLC）为核心，负责传感器信号的采集、转换和预处理，同时执行安全逻辑控制。PLC通过以下方式接入传感器信号：
2.3 平台层（监控主机）
监控主机通常采用工业级嵌入式终端或工控机，安装安全监控管理软件，实现以下核心功能：
2.4 应用层（云平台）
云平台采用B/S架构部署，实现远程监控与数据管理。主要功能模块包括：
三、监控参数与报警阈值设计
根据TSG 51-2023第5章关于安全监控管理系统的具体要求，表1汇总了门式起重机必须监控的各项参数及对应的报警阈值。
3.1 报警机制说明
预警（Pre-warning）：
当监控参数达到预警阈值（如额定载重的90%）时，系统发出黄色预警信号，提示操作人员注意工况变化，但不自动切断动力源。预警的目的是提前提醒，避免工况进一步恶化。
⚠️ 断网续传机制：
当远程网络中断时，监控主机将数据暂存于本地数据库，待网络恢复后自动补传。本地存储容量应至少满足7天连续运行数据的缓存需求。
5.2 安全完整性等级（SIL）
安全监控系统的安全功能应满足SIL 1或SIL 2等级要求（根据风险评估结果确定）。关键安全回路（如起重量超限停机）应采用冗余设计，包括传感器冗余、PLC冗余和输出继电器冗余。
5.5 第三方检测与认证
系统安装调试完成后，应由具备资质的特种设备检验检测机构依据TSG 51-2023进行型式试验和逐台检验。检验内容包括：
六、工程实施方案
6.1 实施流程
-
现场勘察与方案设计
：测量起重机结构尺寸、电气控制柜空间、布线路径，与起重机使用方确认监控参数清单。
-
传感器选型与安装
：根据起重机型式和工况选择合适的传感器型号，制定传感器安装支架图纸。
-
电气控制系统集成
：在原有PLC控制柜中新增监控模块，布线并接线，确保与原控制系统互不干扰。
- 软件配置与调试：配置PLC程序、HMI画面、报警参数、通信参数，逐项调试各传感器信号。
- 云平台部署：配置云服务器、数据库、Web应用，绑定设备ID和客户信息。
- 联调联试：整机空载和带载调试，模拟各项报警工况验证系统响应。
-
第三方检验与验收
：配合特检院完成型式试验和检验，出具检验报告。
- 培训与移交：对操作人员和维护人员进行系统使用培训，移交技术资料和维护手册。
6.2 实施注意事项
- 电磁兼容性：起重机变频器产生强烈电磁干扰，传感器信号线应采用屏蔽双绞线，PLC柜应有良好接地。
- 防护等级：室外传感器和接线盒防护等级不低于IP65，控制柜不低于IP54。
- 防雷措施：室外传感器和通信设备应安装浪涌保护器。
- 机械振动：传感器安装支架应有足够的刚度和减振措施，避免振动导致测量误差。
- 走线规范：传感器信号线与动力电缆分开敷设，间距不小于300mm，避免串扰。
七、结语
门式起重机安全监控管理系统是落实TSG 51-2023规程要求、提升起重机械本质安全水平的重要手段。本文从系统架构、监控参数、通信网络、合规设计及工程实施等维度，提供了一套完整的设计方案。实际工程中，应根据起重机具体型号、工作级别和现场工况进行针对性调整，同时密切关注TSG 51-2023规程的更新动态和各级市场监管部门的执行要求，确保系统持续合规运行，为起重机械的安全使用保驾护航。
参考文献：
[1] TSG 51-2023 起重机械安全技术规程[S]. 国家市场监督管理总局, 2023.
[2] GB/T 3811-2008 起重机设计规范[S]. 中国国家标准化管理委员会, 2008.
[3] GB/T 28264-2017 起重机械安全监控管理系统[S]. 中国国家标准化管理委员会, 2017.
[4] GB/T 31052.1-2014 起重机械 安全监控管理系统 第1部分：总则[S]. 中国国家标准化管理委员会, 2014.
[5] JB/T 13013-2017 起重机械安全监控管理系统 检验规范[S]. 中国机械工业联合会, 2017.
河南克鲁德重工有限公司作为专业起重设备生产厂家，提供各吨位门式起重机安全监产品及服务，欢迎咨询选型方案。
河南克鲁德重工有限公司作为专业起重设备生产厂家，提供各吨位安全监控管理产品及服务，欢迎咨询选型方案。
河南克鲁德重工有限公司
原创文章，作者：克鲁德重工，如若转载，请注明出处：https://i.qizhongji.com/w/556.html
