دليل GB/T 36468.1-2018 لمراقبة الرافعات: المبادئ العامة

يُعد المعيار GB/T 36468.1-2018 الجزء الأول من سلسلة معايير مراقبة حالة الرافعات، حيث يحدد تكوين النظام، وبارامترات المراقبة، وطرق التقييم. تُشكّل تقنية مراقبة الحالة الأساس لتحقيق الصيانة التنبؤية والإدارة الذكية للرافعات، وذلك من خلال جمع بيانات تشغيل الرافعة في الوقت الفعلي باستخدام أجهزة الاستشعار، وتحليل هذه البيانات باستخدام خوارزميات تحليل البيانات لتقييم الحالة الصحية للمعدات، وتقديم إنذار مبكر قبل حدوث الأعطال، مما يقلل بشكل كبير من وقت التوقف غير المبرمج وتكلفة الصيانة. تم اقتراح هذا المعيار من قبل الاتحاد الصيني لصناعة الآلات، وتتولى اللجنة الفنية لتوحيد معايير آلات الرفع الوطنية مسؤوليته، ويُعدّ المعيار المرجعي الأساسي للترقية الذكية للرافعات.

أولاً: بنية نظام مراقبة الحالة

يحدد المعيار GB/T 36468.1-2018 البنية العامة لنظام مراقبة حالة الرافعة، والتي تتكون من خمس طبقات: طبقة الاستشعار، وطبقة جمع البيانات، وطبقة نقل البيانات، وطبقة معالجة وتحليل البيانات، وطبقة التفاعل بين الإنسان والآلة. تتولى طبقة الاستشعار قياس الكميات الفيزيائية مثل الاهتزاز، ودرجة الحرارة، والإجهاد، والإزاحة، وتشمل أجهزة الاستشعار الشائعة مقاييس التسارع، ومستشعرات درجة الحرارة، ومقاييس الانفعال، والمشفرات، ومحددات المسافة الليزرية. تقوم طبقة جمع البيانات بتهيئة الإشارات القادمة من أجهزة الاستشعار، وتصفيتها، وتحويلها من تناظري إلى رقمي، ويتراوح تردد الجمع من 10Hz إلى 10kHz اعتماداً على الكائن المراقَب.

تقوم طبقة نقل البيانات بنقل البيانات المجمعة إلى مركز المعالجة عبر الإيثرنت الصناعي أو الشبكات اللاسلكية أو الناقل الميداني، ويوصي المعيار باستخدام بنية اتصالات متكررة لضمان موثوقية نقل البيانات. تُعد طبقة معالجة وتحليل البيانات جوهر النظام، وتشمل وحدات خوارزمية مثل معالجة الإشارات، واستخراج الخصائص، والتعرف على الحالة، والتنبؤ بالاتجاهات. تعرض طبقة التفاعل بين الإنسان والآلة حالة المعدات ومعلومات الإنذار وتقارير الاتجاهات عبر واجهة رسومية، وتدعم الوصول عبر الطرفية المتنقلة وأجهزة الكمبيوتر. يتبع نظام مراقبة الحالة CMS من كيلود للصناعات الثقيلة، المطوّر ذاتياً، بدقة التصميم المعماري للمعيار GB/T 36468.1-2018، ويعتمد بنية موزعة من ثلاث طبقات، ويدعم المراقبة عن بعد في الوقت الفعلي لبيانات تشغيل الرافعة وتحليل البيانات التاريخية، وقد تم نشره بنجاح في العديد من مشاريع الرافعات العلوية الذكية.

ثانياً: بارامترات المراقبة وأجهزة الاستشعار

يسرد المعيار بالتفصيل البارامترات الرئيسية لمراقبة حالة الرافعة وخطط اختيار أجهزة الاستشعار المقابلة لها. فيما يتعلق بمراقبة المكوّنات الهيكلية، يتم التركيز على مراقبة انحراف العارضة الرئيسية (باستخدام مستشعر إزاحة سلكي أو محدد مسافة ليزري)، وإجهاد خطوط اللحام الحرجة (باستخدام مقاييس الإجهاد المقاومة، بحساسية لا تقل عن 2.0mV/V)، وتسارع اهتزاز الهيكل (باستخدام مقاييس تسارع كهرضغطية، باستجابة ترددية من 0.5Hz إلى 1kHz). بالنسبة لمراقبة آلية الرفع، يلزم مراقبة تسارع اهتزاز مخفض السرعة، ودرجة حرارة زيت علبة التروس، وتيار المحرك، وحالة المكبح، وشد الحبل السلكي.

يحدد المعيار أيضاً مواضع تركيب أجهزة الاستشعار وكمياتها ومتطلبات درجة الحماية. على سبيل المثال، يجب تثبيت مستشعرات اهتزاز المخفض عند مبيتات محامل عمود الدخل وعمود الخرج، ويجب تركيب مقياسي تسارع على الأقل لكل مخفض (واحد في الاتجاه الأفقي والآخر في الاتجاه الرأسي). يجب ألا تقل درجة حماية أجهزة الاستشعار عن IP65، ويجب أن تتحمل أجهزة الاستشعار العاملة في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة حرارة تصل إلى 85 درجة مئوية. يجب استخدام موصلات طيران أو وصلات مقاومة للماء لتوصيل الكابلات، ويجب استخدام كابلات مزدوجة مجدولة محمية لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي. توفر أنظمة مراقبة الحالة من كيلود للصناعات الثقيلة حزمة أجهزة استشعار قياسية تتضمن من 8 إلى 16 مستشعر اهتزاز، ومن 4 إلى 8 مستشعرات درجة حرارة، ومن 2 إلى 4 مستشعرات إزاحة، ويمكن تخصيص خطة توزيع أجهزة الاستشعار بناءً على النوع المحدد للرافعة القنطرية أو الجسرية وبيئة العمل.

ثالثاً: تحليل البيانات والتشخيص

يُعد تحليل البيانات والتشخيص أحد المحاور الأساسية للمعيار GB/T 36468.1-2018. يوصي المعيار باستخدام مزيج من تحليل المجال الزمني، وتحليل المجال الترددي، وتحليل المجال الزمني-الترددي لتحليل بيانات المراقبة. في تحليل المجال الزمني، يتم حساب مؤشرات إحصائية مثل القيمة الفعالة (RMS)، وعامل الذروة، ومؤشر التفرطح، حيث يمكن أن يعكس الاتجاه التغيري لقيمة RMS مستوى طاقة الاهتزاز الكلي للمعدات. يستخدم تحليل المجال الترددي تحويل فورييه السريع (FFT) لتحويل الإشارة الزمنية إلى طيف ترددي، ومن خلال التعرف على تردد تشابك التروس، والترددات المميزة لأعطال المحامل، يمكن تحديد موقع العطل المحدد.

يضع المعيار نظام إنذار من أربع مستويات: المستوى الأول (تنبيه) – انحراف طفيف في البارامتر، مع إشعار المشغل للمتابعة؛ المستوى الثاني (تحذير) – تغير واضح في البارامتر، مع اقتراح إيقاف التشغيل للفحص؛ المستوى الثالث (خطر) – اقتراب البارامتر من الحد الأقصى، يجب إيقاف التشغيل فوراً؛ المستوى الرابع (طوارئ) – تجاوز البارامتر للحد الأقصى، يتطلب إيقافاً طارئاً فورياً. في خوارزميات التشخيص، يوصي المعيار باستخدام مجموعة من الطرق مثل مقارنة حد الإنذار، وتحليل الاتجاه، وتصنيف التعلم الآلي للتقييم الشامل للحالة الصحية للمعدات. يحتوي نظام CMS من كيلود للصناعات الثقيلة على نموذج تشخيص أعطال مبني على التعلم العميق، تم تدريبه خصيصاً لأنماط الأعطال الشائعة للرافعات (مثل تنقر التروس في المخفض، وتآكل المحامل، وكسر سلك الحبل، وشق الإجهاد في العارضة الرئيسية)، وتتجاوز دقة التشخيص 95%.

رابعاً: تكامل الأنظمة والاتصالات

يضع المعيار GB/T 36468.1-2018 متطلبات واضحة لتكامل واتصالات نظام مراقبة الحالة. يجب أن يكون النظام قادراً على التكامل بسلاسة مع نظام تحكم PLC الخاص بالرافعة، وتبادل البيانات عبر بروتوكولات الاتصال الصناعية مثل OPC UA أو Modbus TCP أو Profinet. يوصي المعيار ببنية شبكة هجينة تتكون من شبكة إيثرنت أساسية تغطي منطقة المصنع بأكملها، وشبكة استشعار لاسلكية تغطي جسم الرافعة. يجب أن يدعم بروتوكول الاتصال نقل البيانات في الوقت الفعلي (بزمن استجابة لا يتجاوز 100ms) ونقل البيانات التاريخية بكميات كبيرة (حيث يمكن أن يصل زمن الاستجابة إلى عدة ثوانٍ).

فيما يتعلق بتكامل الأنظمة، يتطلب المعيار أن يتصل نظام مراقبة الحالة بمنصة MES (نظام تنفيذ التصنيع) أو EAM (إدارة أصول المؤسسة) لتحقيق الترابط بين حالة المعدات وخطة الإنتاج. يجب أن تدعم بيانات المراقبة التخزين طويل الأمد في قواعد البيانات الصناعية مثل Trend وHistorian، مع فترة احتفاظ بالبيانات التاريخية لا تقل عن 3 سنوات. يحدد المعيار أيضاً المتطلبات الأساسية لأمن الشبكة، بما في ذلك التحكم في الوصول، ونقل البيانات المشفرة، وتدقيق سجلات التشغيل. يعتمد نظام مراقبة الحالة من كيلود للصناعات الثقيلة بنية منصة مزدوجة (الويب والطرفية المتنقلة)، ويدعم استقبال الإنذارات ومعالجة أوامر العمل مباشرة عبر التطبيقات المتنقلة مثل WeChat أو DingTalk، مما يحقق ترقية رقمية لإدارة تشغيل وصيانة الرافعات.

خامساً: التنفيذ والصيانة

يحدد المعيار في فصل التنفيذ والصيانة متطلبات عملية تنفيذ وصيانة نظام مراقبة حالة الرافعة. تتضمن عملية التنفيذ: البحث الأولي (تحليل سجلات المعدات، وظروف بيئة العمل، واحتياجات المراقبة) وصولاً إلى تصميم الحل (تحديد نقاط القياس، واختيار أجهزة الاستشعار، وتأكيد بنية النظام) ثم تركيب المعدات (تركيب أجهزة الاستشعار، ومد الكابلات، وتشغيل أجهزة الجمع) ثم تشغيل النظام (اختبار الاتصالات، ومعايرة البارامترات، وضبط حد الإنذار) ثم التشغيل التجريبي (التشغيل المستمر لمدة لا تقل عن 30 يوماً للتحقق من استقرار النظام) وأخيراً التسليم الرسمي.

فيما يتعلق بصيانة النظام، يوصي المعيار بإجراء فحص معايرة لأجهزة الاستشعار كل ثلاثة أشهر، على ألا تتجاوز فترة معايرة المستشعر 12 شهراً. تشمل صيانة أجهزة جمع البيانات الفحص الدوري لوحدة مصدر الطاقة، ونسخ البيانات احتياطياً، وتنظيف مساحة التخزين. يجب تحسين حد الإنذار وتعديله بشكل دوري بناءً على التراكم التاريخي لبيانات تشغيل المعدات، عادةً كل 6 أشهر. يؤكد المعيار أيضاً على ضرورة تزويد نظام مراقبة الحالة بوظيفة التشخيص الذاتي للأعطال، بحيث يصدر إنذاراً تلقائياً عند تعطل المستشعر أو وحدة الجمع. توفر كيلود للصناعات الثقيلة فترة ضمان لمدة 3 سنوات وخدمة التشغيل والصيانة عن بعد لكل نظام مراقبة حالة، ويمكن للعملاء الحصول على تقارير صحة النظام عبر الإنترنت، وعرض تنبيهات انقطاع المستشعر، واستلام تذكيرات الصيانة الدورية من خلال تطبيق مخصص.

تمتلك كيلود للصناعات الثقيلة العديد من براءات الاختراع وخبرة ناضجة في تنفيذ المشاريع في مجال مراقبة حالة الرافعات، وقد قامت بنشر أنظمة مراقبة حالة متوافقة مع المعيار GB/T 36468.1-2018 لعملاء في عدة قطاعات صناعية. من خلال نظام مراقبة الحالة، تمكن العملاء من التحول من الصيانة المجدولة إلى الصيانة على أساس الحالة للرافعات، حيث زاد متوسط وقت التشغيل الخالي من الأعطال للمعدات بأكثر من 35%، وانخفضت تكلفة الصيانة السنوية بنسبة 20% إلى 30%. عند اختيار نظام مراقبة الحالة، يُنصح بإعطاء الأولوية للموردين الذين يمتلكون إعلان المطابقة للمعيار، ولديهم حالات مشاريع فعلية، وقدرات قوية في خدمة ما بعد البيع.

الأسئلة الشائعة