謝勇軍，艾帥帥

（中交二航局第二工程有限公司，重慶 401121）

1 門式起重機存在的問題及主要風險

門式起重機在建筑行業(yè)中有著廣泛的應用，但由于使用和管理過程中存在較大的問題，導致門式起重機引發(fā)的安全事故頻繁發(fā)生。在門式起重機使用過程中，常見的問題有以下幾類。

起重機使用環(huán)境條件差。由于建筑行業(yè)中起重機使用位置比較廣泛，特別是沿江區(qū)域的空氣濕度大，且容易受到大風、氣流等因素的影響，空氣中較高的鹽分也容易導致設備產生銹蝕；另外，部分起重機安裝在北方極寒地區(qū)，冬季使用溫度在零下10℃及以下，對電氣元件造成嚴重影響、潤滑下降甚至失效對整機磨損加劇。

起重機設備使用頻率高，但維護保養(yǎng)效果差。受到此前全球金融危機的影響，加上建筑業(yè)較為激烈的市場內部競爭，我國部分企業(yè)主要采取低價方式提高市場競爭力，起重機生產廠家也以低附加值產品為主。在此背景下，一些企業(yè)為了獲取更高的經濟效益，往往會采用加班作業(yè)的方式，導致起重機設備長期處于超負載運行的狀況，而在日常工作過程中又沒有對設備進行及時的養(yǎng)護和維修，導致設備磨損很快，降低了設備的使用壽命。

操作人員技能不足。當前，大多數(shù)起重機制造和維修企業(yè)在招聘操作人員的環(huán)節(jié)沒有制定專業(yè)的標準，并且通常以招聘女性操作員為主，沒有對上崗人員進行全面、專業(yè)的培訓，導致操作人員業(yè)務知識和專業(yè)技能缺乏，甚至不了解設備維護、保養(yǎng)的方法，進一步增加了設備的故障率。

勞動人員密集。建筑行業(yè)起重作業(yè)區(qū)域較大，現(xiàn)場作業(yè)人員數(shù)量多、來源復雜，現(xiàn)場秩序混亂，現(xiàn)場作業(yè)人員安全意識淡薄，管理難度大。而門式起重機等大型設備體積、重量龐大，有的高度達到幾十米，一旦發(fā)生安全事故，將造成眾多人員的傷亡。

2 典型事故

在起重吊裝過程中，起重機傷害事故的發(fā)生頻率很高，因此起重機安全管理也成為企業(yè)安全管理中的重要內容。近年來，隨著起重機應用頻率的提升，起重機吊鉤墜落事故的發(fā)生頻率也呈現(xiàn)上升趨勢。2007年至2012年間，我國共發(fā)生2092起起重機傷害事故，占船舶生產企業(yè)總事故率的12%。

由起重機吊鉤墜落引起的傷害事故往往容易造成較為嚴重的人員傷亡。

3 門式起重機吊鉤墜落的原因分析

在建筑行業(yè)，經常性使用門式起重機進行材料、器械、橋梁鋼桁架及混凝土箱梁等吊裝、轉運。門式起重機的使用是為了實現(xiàn)吊裝作業(yè)機械化，減少人工勞動的作用，是企業(yè)提高生產效率和生產質量的重要工具。但是由于在施工過程中的不規(guī)范操作、安全防范措施不足等問題，門式起重機吊鉤墜落事故也給企業(yè)造成了嚴重的經濟損失。

3.1 疲勞斷裂

疲勞斷裂是由于過度的循環(huán)載荷而發(fā)生的材料失效。在最終的疲勞斷裂之前，會產生許多不同的微裂紋，最終重復的動態(tài)載荷會傳播裂紋。當疲勞斷裂發(fā)生，很大程度上取決于材料的類型和形狀。

疲勞斷裂是在施加應力時引起的。這個過程可以重復數(shù)百萬次，然后疲勞破壞足以導致材料失效。每次施加應力時，材料表面的微裂紋都會增長。一旦這些微裂紋的生長和所施加的應力足夠大，一個或多個裂紋就會遍布整個材料厚度；這最終導致材料或部件失效。

疲勞斷裂由許多變量決定。材料選擇非常重要。例如，鋁比諸如鋼的材料具有更小的抗疲勞性。此外，尖銳角的材料比具有圓角邊緣的材料更容易斷裂，因為尖角起應力集中器的作用，成為初始微裂紋的核心點。另一個原因是壓力正在循環(huán)應用。如果壓力可以在數(shù)量上減少，那么疲勞斷裂的風險就會減少。

3.2 剎車失靈

起重機制動系統(tǒng)衰減或制動衰減是重復或持續(xù)施加制動后可能發(fā)生的制動功率減少，特別是在高負載或高速條件下。

剎車失靈是由制動表面積聚的熱量以及隨后的制動系統(tǒng)組件中的變化和反應引起的，并且可以通過鼓式制動器和盤式制動器來實現(xiàn)。適當?shù)脑O備和材料設計和選擇以及良好的冷卻可以顯著減少剎車失靈。在高性能駕駛時，剎車失靈最常發(fā)生。由于配置的影響，這種情況在鼓式制動器中更普遍。盤式制動器對制動器褪色的抵抗性更強，因為熱量可以更容易地從轉子和墊片上排出，并成為大多數(shù)起重機前輪制動器的標準配置。

4 安全設置

4.1 制動測試儀

至少有三種不同類型的制動測試儀用于計算起重機的制動效果和效率。滾筒式制動器測試儀包括帶有從動滾筒系統(tǒng)的底盤；由2個平行測量板組成的板式制動測試儀和通常為手持式設備的減速計。滾筒制動測試儀是一種允許動態(tài)評估機動車輛的制動系統(tǒng)的方法，同時車輛本身處于靜止狀態(tài)。。

滾柱式制動器測試儀由一個機械式地面單元組成，該單元包含電動機，兩套獨立的三個測量滾輪，制動力傳感器和附加的安全傳感器。

驅動輥使用變速箱和電機裝置以低速度運行，并且在測試期間，通過施加引起電動機自身反作用力的車輛制動器來測量最大制動力。帶有應變儀的電氣傳感器然后測量在減速階段起作用的單個感應力，以計算起重機每個車輪的單獨制動力。

為了最小化測量中的任何不準確性和變化，輥直徑足夠大以減小輪胎本身的機械松弛或撓曲的影響。滾輪上的特殊涂層設計為非常耐磨，并且在潮濕和干燥的條件下都能提供良好的摩擦值。

在驅動輥之間的每一側上的第三個較小的輥具有兩個功能：第一個是檢測輥床中是否存在車輛（內置安全裝置，以防止電動機啟動，除非車輛處于剎車測試儀），第二個功能是檢測何時以及是否發(fā)生輪胎打滑，以便在最大預定時間值過去之前進行測量。

在測試期間，計算機測量制動力值，并且系統(tǒng)將計算車軸的左右制動力之間的不平衡以及行車制動器和駐車制動器的制動效率，條件是車輛重量是手動輸入或使用集成稱重系統(tǒng)輸入。

板式制動測試儀是一種在動態(tài)測試中測量起重機制動系統(tǒng)的方法。該裝置由兩個安裝在力傳感器上的移動平行板組成。當起重機通過平板并且然后施加制動時，對制動力進行測量。制動作用導致單個板向前滑動，從而允許計算制動力。左側和右側之間的制動不平衡也可以通過在底盤下的每個力傳感器上測得的電壓差來測量。

減速計是一種手持設備，用于測量起重機行駛過程中的動態(tài)制動力。減速計是一種可以快速輕松地獲取制動力的方法，但它通常用作可接受制動器性能的指標。

4.2 分布式控制

控制系統(tǒng)管理、命令、引導或調節(jié)使用控制回路的設備或系統(tǒng)行為。對于連續(xù)調制控制，反饋控制器用于自動控制過程或操作?？刂葡到y(tǒng)將要控制的過程變量（PV）的值或狀態(tài)與期望值或設定值（SP）進行比較，并將差值作為控制信號應用于過程變量輸出。

分布式控制系統(tǒng)（DCS）是通常具有大量控制回路的計算機控制系統(tǒng)，其中自主控制器分布在整個系統(tǒng)中，但是存在中央操作員監(jiān)督控制。這與使用集中式控制器的非分布式控制系統(tǒng)形成對比；位于中央控制室或中央計算機內的離散控制器。DCS的概念通過對過程的控制功能進行本地化，并通過遠程監(jiān)控來提高可靠性并降低安裝成本。

處理器節(jié)點和操作員圖形顯示器通過專有或行業(yè)標準網絡連接，通過不同路由的雙冗余布線提高了網絡的可靠性。這種分布式拓撲結構還通過將I/O模塊及其關聯(lián)的處理器放置在船舶生產制造現(xiàn)場來減少現(xiàn)場布線量。

處理器接收來自輸入模塊的信息，處理信息并決定要由輸出模塊發(fā)送信號的控制動作?，F(xiàn)場輸入和輸出可以是模擬信號，例如4～20mA直流電流回路或2個狀態(tài)信號，可以開啟或關閉，例如繼電器觸點或半導體開關。

DCS連接到傳感器和執(zhí)行器，并使用設定值控制來控制通過設備的物料流量。典型應用是由流量計饋送的PID控制器，并使用控制閥作為最終控制元件。DCS將過程所需的設定值發(fā)送給控制器，控制器指示閥門運行，以便過程達到并保持在所需的設定值。

5 結語

門式起重機在建筑行業(yè)應用十分廣泛和頻繁，因此其安全性對作業(yè)人員和企業(yè)效益有著重要的影響。建筑企業(yè)必須重視對起重機安全施工的預防和處理，提高設備應用的安全性，減少因起重機吊鉤墜落所引發(fā)的嚴重人員傷亡和經濟損失，促進建筑業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展。