造船門式起重機安全保護(hù)系統(tǒng)的思考*

徐鵬程

(江蘇省特檢院無錫分院，江蘇 無錫 214174)

1 造船門機事故的影響

隨著船舶工業(yè)不斷發(fā)展，新造船舶的噸位日趨上升，造船模式也逐漸改為大分段制造。傳統(tǒng)的門座起重機不能完全滿足這種大分段制造趨勢，而大型造船門式起重機對船體分段安裝和運輸更具有優(yōu)勢。起升，平移，翻身，抬吊等多功能配合使用，極大的提高船塢(船臺)使用率。但在提高生產(chǎn)率的同時，由于設(shè)備本身價值高，一臺600t造船門機造價動輒上億，同時也是船廠生產(chǎn)工藝的一個關(guān)鍵點，事故影響嚴(yán)重。因此對造船門機本身的安全保護(hù)極其重要性，筆者從設(shè)計角度出發(fā)對大型造船門機的安全保護(hù)系統(tǒng)做一點分析，供大家參考。

隨著造船工業(yè)的發(fā)展，船廠門式起重機大型化成為趨勢。而設(shè)備大型化的同時，事故產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)影響更大。就起重機本身價值而言，造價成千上億，而事故后重新建設(shè)周期長。超大的結(jié)構(gòu)在運輸、拼裝、場地、吊裝方面都面臨種種困難。就船廠船舶生產(chǎn)過程來說，既定的分段工藝在缺乏大分段吊裝設(shè)備情況下將陷入困境，以小分段制作代替大分段則費時費力嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，生產(chǎn)可能陷入癱瘓。就人身安全而言，因造船門機的特殊性，事故會導(dǎo)致人員傷亡。山東蓬萊某船廠1個600 t造船門式起重機倒塌，死亡1人;上海某船廠600 t龍門起重機兩次倒塌，傷亡慘重;江蘇揚州多家船廠的門式起重機被風(fēng)吹跑吹倒，生產(chǎn)陷入困境。考慮到事故的嚴(yán)重性，在設(shè)計過程中對造船門式起重機可能發(fā)生的事故就有全面的考慮，但是設(shè)計也有相應(yīng)考慮的前提和基礎(chǔ)。

2 事故原因

山東蓬萊某船廠600 t造船門式起重機倒塌，經(jīng)分析是剛?cè)嵬刃凶咂钸^大導(dǎo)致;上海某船廠兩臺600 t龍門起重機倒塌，經(jīng)調(diào)查是因為所吊分段過大，不慎撞擊柔性腿導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn);江蘇揚州多家船廠門式起重機被風(fēng)吹跑吹倒，經(jīng)分析多是因為未按操作規(guī)程動作防風(fēng)裝置，同類的情況在浙江臺州等其它一些臨海地區(qū)船廠都有發(fā)生;2007年臨海一造船企業(yè)貪圖吊裝方便而拆除高度限位器，在一次起吊過程中因過卷揚導(dǎo)致鋼絲繩斷裂，吊物墜落［1］。造船門式起重機的安全保護(hù)是相當(dāng)重要的。設(shè)計時應(yīng)全面考慮各種風(fēng)險，并采取相應(yīng)措施規(guī)避風(fēng)險。使用和維護(hù)時應(yīng)充分了解安全保護(hù)的設(shè)置，及相對應(yīng)的風(fēng)險。日常檢驗時也應(yīng)對相應(yīng)的安全保護(hù)裝置進(jìn)行重點檢查。

3 安全保護(hù)設(shè)計的考慮

設(shè)計是整個制造、安裝、使用、維護(hù)過程的基礎(chǔ)。在某一風(fēng)險的預(yù)防上，可能設(shè)置有一套保護(hù)裝置，也可能根據(jù)需要同時設(shè)置幾套裝置，各有所重。在充分理解設(shè)計本意的前提下，對起重機安全保護(hù)在宏觀上和微觀上有個概念，才能正確樹立安全意識。本文就大型造船門式起重機安全保護(hù)體系的設(shè)置整理如下:

(1)超載保護(hù)裝置。在型式上可以有軸承座式和銷軸式等。如果是銷軸式，在安裝時需注意銷軸受力方向，合力方向應(yīng)該與銷軸受力敏感方向一致。在大型造船門機上，根據(jù)工況，超載保護(hù)裝置一方面須保證單鉤起吊重量不能超過預(yù)定值，另一方面在翻身或抬吊等需多鉤聯(lián)合動作的工況下，每個吊鉤的起重量都不能超過相應(yīng)工況下的預(yù)定值。

(2)行程保護(hù)裝置。①在起升機構(gòu)上配有高度限制器或者編碼器，可以控制在一定起升高度進(jìn)行減速、報警、中止起升等保護(hù)動作，防止過卷揚;②在行走機構(gòu)上，配有行程限位。在行走的每一方向上設(shè)置3個限位，第一個減速限位，進(jìn)入行程端部危險區(qū)域后觸發(fā)，實現(xiàn)減速行駛;第二個預(yù)停止開關(guān)，觸發(fā)后切斷動力制動器動作;第三個停止開關(guān)，作為預(yù)停止限位失效時的備用限位。由于通常情況下行走限位安裝在軌道兩側(cè)，受到風(fēng)吹日曬和外物碰撞損壞的可能性非常大，因此在每次動車前，需要對限位開關(guān)進(jìn)行檢查，確保能順利動作;③在軌道端部，為了避免3個限位全部失效，或者防風(fēng)裝置未按規(guī)定動作，大風(fēng)吹跑整機或小車的極端情況，都設(shè)置有端部止擋裝置。但是通常情況下，端部止擋設(shè)計時的考慮都基于一定的行走速度。在暴風(fēng)情況下，整機如果防風(fēng)不力，運行速度超過設(shè)計值，很大可能會產(chǎn)生傾覆等事故。

(3)抗風(fēng)抗滑裝置。①行走電機本身有制動功能，但是考慮到正常使用時制動的平穩(wěn)性，避免急剎現(xiàn)象。因此調(diào)試時，制動力矩設(shè)置會相對比較小;②鐵靴。簡單易行，在起重機使用完畢后，塞在車輪下，行走的兩個方向一般都塞上;③夾軌器。夾軌器最大夾持力是考慮非工作狀態(tài)風(fēng)速下，上下小車停在預(yù)定位置時計算獲取。因此在起重機使用完畢后，必須將上下小車行駛到預(yù)定位置固定，夾軌器才能起到應(yīng)有的作用，避免在大風(fēng)時一側(cè)夾軌器夾持力不足而引起事故;④錨定裝置，在起重機使用完畢后，行駛到錨定位置錨定。錨定裝置通常情況下并沒有考慮暴風(fēng)工況，設(shè)計極限風(fēng)速通常對應(yīng)非工作狀態(tài)風(fēng)速。設(shè)計考慮小車迎風(fēng)面積大小的因素，下小車可能沒有設(shè)置錨定裝置，但仍需要停到預(yù)定位置;⑤防風(fēng)拉索裝置，在起重機使用完畢后按設(shè)計規(guī)定操作;⑥錨固裝置，在即將起暴風(fēng)前，必須將起重機行駛到規(guī)定位置錨固。錨定和錨固一般設(shè)置在軌道同一位段。上述的六種裝置設(shè)計上可能不會全部設(shè)置，但是在某些惡劣情況下需要按規(guī)定多套同時使用。由于船廠大多位于近海近江，而造船門式起重機體型大高度高，受到風(fēng)載的影響不容忽視。很多造船門機事故起因就是抗風(fēng)防滑不到位。理解設(shè)計思路，按設(shè)計思路使用操作才能確保安全。

(4)行走糾偏裝置。①糾偏輪或者在行走電機上配備編碼器，用以檢測兩側(cè)行程的相對量;②行程位置監(jiān)測裝置，設(shè)在行走臺車和地面之間，用以檢測起重機剛性腿和柔性腿在行走過程中的絕對誤差，來修正由于檢測輪打滑等各種因素引起的偏差;③柔性鉸糾偏裝置，舉例某套監(jiān)測裝置由四個限位開關(guān)和絕對值編碼器組成，用以檢測主梁和柔性腿之間的轉(zhuǎn)角。四個限位開關(guān)分別作為左右偏差的極限和超限。當(dāng)檢測輪上的編碼器失效時，由該套裝置作為糾偏的最終保護(hù)。由于造船門機剛?cè)嵬葍蓚?cè)行走電機不同步，在大車行走過程中行走跑偏頗為常見。而偏差達(dá)到一定程度就會導(dǎo)致事故發(fā)生。山東蓬萊某船廠600t龍門起重機事故原因經(jīng)過分析就是糾偏裝置失效，剛?cè)嵬葍蓚?cè)偏差過大導(dǎo)致主梁撕裂。設(shè)計上考慮一個自動糾偏點和一個手動糾偏點。偏差超過自動糾偏點，大車自動糾偏。偏差超過手動糾偏點，大車停止運行，報警并需司機手動糾偏［2］。

(5)防撞裝置。當(dāng)設(shè)置有兩臺龍門吊聯(lián)合抬吊等工況時，為避免意外相撞。在兩起重機對應(yīng)側(cè)設(shè)置激光防撞裝置。當(dāng)兩車距離小于危險距離，則減速報警。

(6)最大分段防護(hù)設(shè)置。根據(jù)可能起吊最大分段的尺寸，設(shè)置當(dāng)起吊大型分段時，小車進(jìn)入剛?cè)嵬榷瞬恳欢ǚ秶?，進(jìn)行減速并報警，提醒司機已進(jìn)入危險區(qū)域，注意觀察分段與剛?cè)嵬戎g距離。司機可以手動解除報警開關(guān)。由于司機室通常安裝于剛性腿側(cè)，因為視角原因，起吊分段接近柔性腿側(cè)時與柔性腿相對位置不易觀察，需要重點防范撞擊風(fēng)險。某廠的事故原因經(jīng)調(diào)查就是分段與柔性腿相撞。

(7)小車防傾翻裝置。①鉤差限制設(shè)置?？紤]到翻身工況，上小車通常有兩套起升機構(gòu)。起吊時兩鉤起重量不可避免的有差異，根據(jù)結(jié)構(gòu)對鉤差進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)兩鉤鉤差超過設(shè)計允許值，相應(yīng)起升機構(gòu)只能向有利方向動作;②安全鉤。作為小車傾翻時的保護(hù)裝置。通常情況下，防傾翻裝置只在有雙鉤的上小車上安裝。

(8)軌道清理裝置。為避免行走過程中軌道異物的干擾，通常設(shè)置有掃軌板。

(9)航空警示及風(fēng)速儀。按規(guī)定設(shè)置航空警示燈，風(fēng)速儀。風(fēng)速儀可以與氣象預(yù)報聯(lián)合使用。設(shè)計上規(guī)定了不同風(fēng)速下，起重機的使用情況。如果氣象預(yù)報將有暴風(fēng)，則需要提前將起重機按規(guī)定固定。

4 結(jié)語

造船門式起重機工況復(fù)雜，環(huán)境惡劣，使用過程中會遇到種種因素影響。設(shè)計上已對諸多險情做了預(yù)防及保護(hù)。理解設(shè)計時考慮的基礎(chǔ)和對應(yīng)的風(fēng)險，才能有的放矢，制定相應(yīng)的操作使用配套體系，并從思想上高度重視，并嚴(yán)格執(zhí)行，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。

［1］ 陳永玉.造船門式起重機常見事故規(guī)律分析與對策研究［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2011，7(5):163-166.

［2］ 張子哲，馬天平.國內(nèi)最大的造船門式起重機［J］.機械管理開發(fā)，1990，24(2):13-14.