門式起重機(jī)的安全檢測和安全評價分析

董福盛

(山西省檢驗(yàn)檢測中心 特種設(shè)備檢驗(yàn)技術(shù)研究所，山西 太原 030006)

0 引言

門式起重機(jī)是工業(yè)上廣泛使用的一種特種設(shè)備，只要在設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行的任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能發(fā)生財(cái)產(chǎn)損失、人身傷害等安全事故。因此，起重機(jī)械作為一種特殊設(shè)備進(jìn)行管理。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，造成傷害事故的起重機(jī)械主要集中在門式起重機(jī)、流動式起重機(jī)、電梯和塔式起重機(jī)，傷亡事故占事故總數(shù)的80%。尤其是門式起重機(jī)和流動式起重機(jī)，事故發(fā)生頻率最高，占起重機(jī)械傷亡人數(shù)的49%。

門式起重機(jī)安全管理的重點(diǎn)是整個門式起重機(jī)系統(tǒng)的安全，應(yīng)從確保門式起重機(jī)的安全狀態(tài)、操作人員的安全行為、建立安全管理規(guī)章制度三個方面來考慮。根據(jù)有關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)和使用應(yīng)當(dāng)采取制造、使用單位自檢和國家有關(guān)部門安全監(jiān)管相結(jié)合的方式進(jìn)行檢查。

在門式起重機(jī)安全檢查中，最大的問題是如何確定起重機(jī)的檢測項(xiàng)目，保證起重機(jī)正常運(yùn)行。目前，使用單位和檢驗(yàn)檢測單位基本是按照TSG7015、GB3811及GB6067和一些企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)場工作環(huán)境條件來選取其中對起重機(jī)的使用和故障及安全有直接影響的項(xiàng)目作為起重機(jī)械的安全檢測項(xiàng)目。然而通過研究發(fā)現(xiàn)：①所有的檢測項(xiàng)目都是費(fèi)時低效的；②有些檢測項(xiàng)目不檢查又恐影響安全。這兩個問題的核心是無法解決門式起重機(jī)整體的安全性能。確定檢測項(xiàng)目的途徑應(yīng)是根據(jù)現(xiàn)場使用條件、結(jié)合使用的頻率和工況，通過不定性和不定量分析某一故障或不安全因素。例如，門式起重機(jī)超載斜拉歪吊，導(dǎo)致吊鉤和重物掉落傷人并損毀財(cái)物，在分析的過程中，如果對整個小車系統(tǒng)進(jìn)行分析，將小車架發(fā)生斷裂這種事故考慮在內(nèi)，則其按照嚴(yán)重程度等級劃分為一級，但從臨界重要度和概率重要度系數(shù)看，這種可能幾乎不存在，那么也就沒必要考慮這種可能性。

1 門式起重機(jī)的安全檢測分析

1.1 安全檢測的項(xiàng)目及方法

1.1.1 安全保護(hù)檢測的項(xiàng)目

安全保護(hù)檢測的項(xiàng)目有：制動器的設(shè)置及其零部件、高度限位器、行程限位器、抗風(fēng)防滑裝置、起重量限制器、防碰撞裝置、報(bào)警裝置、緩沖器及端部止擋、急停開關(guān)、連鎖保護(hù)裝置、風(fēng)速儀、防護(hù)罩及防護(hù)欄、電纜卷筒終端限位裝置、偏斜限制裝置、防傾翻安全鉤等。

1.1.2 門式起重機(jī)的性能試驗(yàn)

根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對門式起重機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn)的情形有：①經(jīng)過新安裝、重大修理及改造過的門式起重機(jī)，在施工結(jié)束后，交付使用單位前；②經(jīng)過重大事故、不可預(yù)測的暴風(fēng)、大地震等情形，可能造成整體或局部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等受到損害的門式起重機(jī)；③閑置時間超過一年以上的門式起重機(jī)在重新使用前。

門式起重機(jī)的性能試驗(yàn)內(nèi)容包括空載試驗(yàn)、額定載荷試驗(yàn)、靜載試驗(yàn)。

(1) 空載試驗(yàn)：控制系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、安全保護(hù)裝置動作準(zhǔn)確可靠，各機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)、動作正常，能實(shí)現(xiàn)規(guī)定的功能和動作無異?，F(xiàn)象。

(2) 額載試驗(yàn)：根據(jù)額定起重量試驗(yàn)，檢查制動下滑量是否在允許范圍內(nèi)，撓度是否符合要求，主要零部件有無損壞情況。

(3) 靜載試驗(yàn)：按照125%的額定起重量進(jìn)行載荷試驗(yàn)，檢查主要受力結(jié)構(gòu)件有無永久變形、有無裂紋，起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)連接處有無損壞的情況。

1.1.3 經(jīng)常性檢查

經(jīng)常性檢查應(yīng)根據(jù)工作頻率、環(huán)境情況確定檢查周期，但不能少于每月一次。一般包括：①起重機(jī)在通常狀態(tài)下的技術(shù)特性；②吊物裝置、吊鉤滑輪組及防松脫裝置；③制動器零部件的磨損情況和整體的剎車性能；④鋼絲繩的伸長、磨損、變形、斷絲和端頭的固定情況。

1.1.4 自我檢查

自我檢查應(yīng)根據(jù)工作頻率、環(huán)境、溫度等情形確定檢查周期，但不能少于每年一次。包括：①金屬結(jié)構(gòu)的焊接接頭是否有裂紋、銹蝕等情形，螺栓等連接是否牢固可靠；②動力系統(tǒng)運(yùn)行情況和控制裝置的安全狀態(tài)等；③指示裝置的可靠性和精度。

1.2 安全檢查中應(yīng)重視的幾個問題

1.2.1 檢測人員的自身安全防范和風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避意識

(1) 強(qiáng)化檢測人員自我安全保護(hù)意識，做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

(2) 高度重視現(xiàn)場安全管理，對現(xiàn)場人員和設(shè)備進(jìn)行有效控制，對現(xiàn)場配合人員進(jìn)行安全教育。

(3) 以安全為中心，合理安排檢測程序，避免未發(fā)現(xiàn)的安全隱患引發(fā)事故。

(4) 嚴(yán)格執(zhí)行安全要求，充分考慮檢測過程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素，特別是一些不可預(yù)見的危害，防止事故發(fā)生。這就要求檢測人員積累經(jīng)驗(yàn)，提高專業(yè)技術(shù)水平，充分了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)和各機(jī)構(gòu)的功能。

1.2.2 門式起重機(jī)安全管理重要性

門式起重機(jī)事故的直接原因一般有設(shè)計(jì)不當(dāng)、制造質(zhì)量(包括原材料質(zhì)量)、使用中的非法操作、拆裝順序不當(dāng)?shù)取５谀承┣闆r下，安全生產(chǎn)管理不善、操作人員安全意識淡薄，往往是事故發(fā)生的主要原因。因此，在設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量等日益得到保證的情況下，使用單位的安全管理工作應(yīng)該予以加強(qiáng)，按期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，健全檔案，完善操作規(guī)程，司機(jī)指揮要持證上崗，對年代較長的起重機(jī)械應(yīng)及時更換淘汰，這都對預(yù)防事故發(fā)生起著決定性的作用。

1.3 檢測中常見的設(shè)備缺陷

1.3.1 門支撐腿內(nèi)側(cè)與主梁連接處焊縫缺陷

焊縫缺陷有疲勞裂紋和焊接缺陷，疲勞裂紋肉眼很難發(fā)現(xiàn)，只有進(jìn)行無損檢測時才能夠發(fā)現(xiàn)裂紋情況。連接處的焊縫為重要焊縫，焊接缺陷是指焊接接頭部位在焊接過程中形成的缺陷，焊接缺陷包括氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋、凹坑、咬邊、焊瘤等。

1.3.2 鋼絲繩的缺陷

鋼絲繩在起吊重物的過程中直接承受拉力,在滑輪處承受彎曲應(yīng)力和壓力，受力情況復(fù)雜，由于周期性的作業(yè)往往在局部會產(chǎn)生大量的缺陷：斷絲、繩股斷裂、繩徑因繩芯損壞而減小、外部磨損、彈性降低、內(nèi)外部腐蝕、波浪形、籠狀畸變、繩芯或繩股擠出/扭曲、鋼絲擠出、繩徑局部增大、局部壓扁、扭結(jié)、彎折、受熱或電弧引起的損壞等。

1.3.3 制動器的缺陷

門式起重機(jī)制動器的可靠性試驗(yàn)是安全檢測的重要內(nèi)容，為保證使用安全，制動器的設(shè)置和種類也不盡相同，常用的有錐形制動電機(jī)直接制動和塊式制動器制動兩種，常見的缺陷一般有以下幾種：①故意調(diào)松制動器，大車行走的過程中溜車嚴(yán)重，制動主要靠反向行車來實(shí)現(xiàn)；②磁鐵線圈或電動機(jī)繞組燒損，推動器推力達(dá)不到松閘要求或無推力；③彈簧出現(xiàn)塑性變形且變形量超標(biāo)或斷裂；④構(gòu)件出現(xiàn)影響性能的嚴(yán)重變形、主要擺動鉸點(diǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，并且磨損導(dǎo)致制動器驅(qū)動行程損失超標(biāo)；⑤制動襯墊磨損超標(biāo)；⑥制動輪磨損超標(biāo)或者有油污。

1.3.4 電氣的缺陷

門式起重機(jī)的電氣系統(tǒng)相對簡單，但是電氣系統(tǒng)的動力和控制出現(xiàn)缺陷和故障對安全生產(chǎn)影響巨大。一般的常見缺陷有：①繼電器的結(jié)構(gòu)、特性及動作、接觸、誤用導(dǎo)致的失效；②接觸器觸頭滅弧系統(tǒng)故障、電磁系統(tǒng)故障、絕緣擊穿或相間短路及機(jī)械故障；③金屬結(jié)構(gòu)和電氣的接地缺陷等。

2 門式起重機(jī)的安全評估分析

針對現(xiàn)有的評價方法存在靈活性差、缺乏綜合性、過分依賴傳統(tǒng)的主觀臆斷等缺點(diǎn)，將模糊數(shù)學(xué)的概念引入多屬性評價中，使多屬性評價更具針對性，更好地滿足決策者模糊思維的特點(diǎn)，建立靈活的評價模型。

2.1 門式起重機(jī)安全評估軟件開發(fā)

根據(jù)一些理論知識，開發(fā)了門式起重機(jī)安全評估軟件。軟件采用模塊化組織形式，通過模塊劃分進(jìn)行各項(xiàng)功能評價和計(jì)算，主要包括運(yùn)算模塊、模糊計(jì)算模塊和數(shù)據(jù)保存模塊。軟件評估的主要步驟如下：

(1) 填寫門式起重機(jī)基本參數(shù)，包括額定起重量、起升高度、起升速度、工作級別、大車運(yùn)行速度、小車運(yùn)行速度。

(2) 組織專家對一級指標(biāo)進(jìn)行評價，將評分保存到相應(yīng)的表格中。

(3) 執(zhí)行一個綜合模糊分析模塊，讀取每個專家對每個一級指標(biāo)的評價結(jié)果，并通過模糊計(jì)算獲得各個一級指標(biāo)的評價水平和門式起重機(jī)的綜合評價水平。

2.2 安全評價指標(biāo)體系的確定

以689臺門式起重機(jī)為研究對象建立安全評價指標(biāo)體系。三年來689臺門式起重機(jī)檢測中發(fā)現(xiàn)的隱患問題統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 689臺門式起重機(jī)隱患問題統(tǒng)計(jì)

2.3 安全評價因素體系

門式起重機(jī)系統(tǒng)的安全性評價非常復(fù)雜，很難用精確的數(shù)學(xué)模型來量化，選擇合適的安全評價模型是必要的。首先，對影響系統(tǒng)安全性能的因素進(jìn)行收集和分級，本文的劃分方法是根據(jù)多年的安全管理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的，即系統(tǒng)的組成部分主要包括對安全起主要作用的因素，而不包括次要因素。門式起重機(jī)安全評價因素體系如圖1所示。

圖1 門式起重機(jī)安全評價因素體系

3 結(jié)束語

在門式起重機(jī)檢驗(yàn)檢測中，使用環(huán)境、設(shè)備狀況各不相同，每一個零部件的故障率也沒有準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)，僅能通過事故數(shù)據(jù)庫和專家經(jīng)驗(yàn)來輔助判斷。針

對門式起重機(jī)事故頻發(fā)，缺乏完善的監(jiān)督機(jī)制和統(tǒng)一有效的評價方法，在總結(jié)各種可行的安全評價方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了門式起重機(jī)兩級評價模型，開發(fā)了基于VB的門式起重機(jī)安全評估軟件，為合理、準(zhǔn)確地評估門式起重機(jī)的安全狀況提供了新思路。