門式起重機抗風(fēng)裝置的探討與應(yīng)用

陳 鈞

（中石化寧波工程公司天翼制造公司，浙江寧波 315207）

0 引言

門式起重機屬于特種設(shè)備中起重機械類設(shè)備，又稱龍門吊，能垂直升降以及水平移動來吊運貨物，主要用于室外的貨場、料場裝卸作業(yè)及石化、電力、造船等大型設(shè)備制造中吊裝作業(yè)，具有場地利用率高、通用性強等特點。近年來，隨著我國裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，門式起重機的吊裝噸位和高度、跨度均有了很大提升，其抗風(fēng)能力對設(shè)備的安全運行變得愈發(fā)重要。

1 門式起重機結(jié)構(gòu)特點

門式起重機通常由主體結(jié)構(gòu)（橋架、門架）、大車運行機構(gòu)、小車運行機構(gòu)、起升機構(gòu)、司機室、電氣控制系統(tǒng)、安全保護裝置等組成。主體結(jié)構(gòu)由主梁和支腿組成，主梁多采用箱型式和桁架式結(jié)構(gòu)，一般使用高強度螺栓連接或焊接的方法安裝在支腿上，支腿底下安裝有鋼輪，通過鋼輪實現(xiàn)在鋼軌上行走。鋼輪與鋼軌的摩擦因數(shù)較小，主體結(jié)構(gòu)（尤其是箱型式）迎風(fēng)面積大、抗風(fēng)性較差。門式起重機在使用過程中突遇強對流天氣（如臺風(fēng)）被吹移位、甚至被吹翻情況也時有報道，如2016年4 月東莞一公司由于突遇大風(fēng)發(fā)生門式起重機傾覆事故，造成18 人死亡的嚴(yán)重后果。門式起重機的抗風(fēng)裝置是避此類事故發(fā)生的重要手段。

2 常見抗風(fēng)裝置種類及性能

2.1 大車制動器

起重機大車制動器安裝在大車電機的轉(zhuǎn)軸上，用來制動電機的運轉(zhuǎn)，主要作用是使運行機構(gòu)能夠準(zhǔn)確可靠地停在預(yù)定的位置上。常用的有彈簧式電磁鐵制動器和液壓制動器，由于電機通過減速機與大車輪子相連接，大風(fēng)吹動起重機行走會反向帶動電機旋轉(zhuǎn)，制動器制動電機旋轉(zhuǎn)也一定程度上能起到抗風(fēng)作用。但是，制動器調(diào)得太緊也會影響大車的平穩(wěn)運行，制動力矩能否滿足抗風(fēng)要求需要通過計算來驗證。

2.2 抗風(fēng)鐵鞋

抗風(fēng)鐵鞋是一種楔形裝置，使用時斜坡插入車輪和軌道頂面之間，鐵鞋的斜坡構(gòu)成車輪滑動的阻力。

2.3 錨定裝置

錨定裝置有插板式和插銷式等類型，一般是手動模式，并用限位開關(guān)與起重機控制電路聯(lián)鎖，以確保其發(fā)揮作用時起重機不能運行（圖1）。錨定裝置的工作原理較為簡單，抗風(fēng)效果好，但缺點是：起重機需準(zhǔn)確停位于錨固點，對司機停車位置操作要求高，且不能在駕駛室內(nèi)操作，并且起重機作業(yè)時無法應(yīng)對強對流天氣時突發(fā)大風(fēng)。

圖1 錨定裝置

2.4 夾軌器

夾軌器是防止起重機在強風(fēng)作用下沿軌道自由滑行發(fā)生事故的安全裝置。通常采用與起重機底部大車輪子外側(cè)結(jié)構(gòu)連接在一起的夾鉗，夾住軌道兩個側(cè)面來防止滑行。夾軌器分為手動式和電動液壓式兩種類型。

（1）手動夾軌器一般為螺桿式，結(jié)構(gòu)簡單，主要用于在擋風(fēng)面積不大的中小型起重機（圖2）。作用與錨定裝置類似，但比錨定裝置使用靈活，在軌道上任何停車位都能使用，其夾緊力小、動作慢，同錨定裝置一樣也不能在起重機駕駛室內(nèi)操作，應(yīng)對突發(fā)大風(fēng)能力稍差。

圖2 手動夾軌器

（2）電動液壓夾軌器由重錘通過杠桿或由彈簧力使夾鉗夾緊軌道，靠液壓系統(tǒng)中油缸力松開夾鉗。重錘式夾軌器較笨重、夾緊力小，工作平穩(wěn)性不如彈簧式的。以彈簧為動力的電動液壓夾軌器較為常見，彈簧力通過橫梁、連桿、夾鉗及鉗口實施對鋼軌的夾緊，來實現(xiàn)抗風(fēng)的目的（圖3）。

圖3 液壓夾軌器

電動液壓夾軌器一般壓緊力較大，尤其是夾軌器的開啟與夾緊等動作能實行自動控制，工作中如果由于某種原因控制線路失電，夾軌器就會立即轉(zhuǎn)入夾軌狀態(tài)，可以在門式起重機駕駛室內(nèi)操作。這種夾軌器的工作可靠性較高，大大提高了起重機運行時的安全性，所以近年來推廣應(yīng)用較迅速。

3 電動液壓夾軌器的安裝調(diào)試技術(shù)要點

電動液壓夾軌器的安裝需遵循一定的順序，控制電路必須與門式起重機控制電路進行聯(lián)鎖保護、邏輯清晰合理，時間繼電器、溢流閥等調(diào)整妥當(dāng)，門式起重機才能安全可靠地運行。安裝順序為：電氣電路改造接線→夾軌器固定安裝→液壓系統(tǒng)通電調(diào)試→夾軌器調(diào)試→門式起重機整機試運。

3.1 電氣電路改造要求

電動液壓夾軌器主回路應(yīng)單獨從總電源引入，采用雙機并聯(lián)，使大車兩臺夾軌器液壓電機能同步工作。一般設(shè)置有漏電保護開關(guān)、熔斷器、交流接觸器、熱繼電器等保護和控制元件。電動液壓夾軌器控制回路宜采用安全電壓，至少要具有零壓保護、大車行走連鎖保護等功能，以實現(xiàn)停電時夾軌器能自動夾軌功能。夾軌狀態(tài)時，大車行走回路無法獲電運行，確保起重機運行安全可靠。

3.2 電動液壓夾軌器安裝

安裝時應(yīng)保證夾軌器連接架的中心位置與行走機構(gòu)車輪的中心位置在同一直線上，接通夾軌器電源，夾軌器打開，中心線應(yīng)于軌道中心線重合；切斷電源，夾軌器應(yīng)處于對軌道夾緊狀態(tài)。當(dāng)夾軌器夾緊軌道時，橫梁與絲桿螺母之間的間隙應(yīng)保持20 mm 以上的余量，否則遇到軌道有磨損的情況時，夾鉗會被絲桿螺母鎖住而夾不住軌道。如果是分體式夾軌器，夾軌器電機及電磁閥、行程開關(guān)的接線應(yīng)留長2～3 m，以方便系統(tǒng)聯(lián)鎖功能調(diào)試時操作。夾軌器正式安裝調(diào)試好后，再去掉多余的電纜。夾軌器的液壓系統(tǒng)壓力高，油泵電機負荷已近滿載，電機不能長時間運行，因此必須把行程開關(guān)位置調(diào)好，否則會燒毀電機。

3.3 液壓系統(tǒng)通電調(diào)試

3.3.1 壓力調(diào)整要求

夾軌器液壓站液壓系統(tǒng)如果系統(tǒng)壓力太高，油泵電機負荷會增大，壓力太低，壓緊力不夠，液壓系統(tǒng)會失靈。不同規(guī)格、不同型號的夾軌器系統(tǒng)壓力大小不同，出廠時一般已經(jīng)調(diào)試好，如需調(diào)整應(yīng)參考用戶手冊或說明書的數(shù)據(jù)，調(diào)整穩(wěn)定后試運行2 h 以上，并注意觀察油泵電機的負載電流和電機溫升。

3.3.2 壓力調(diào)整步驟

壓力調(diào)整前先檢查液壓油位是否正常，若油位不足需加足液壓油。然后短接行程開關(guān)的常閉接點，松開溢流閥鎖緊螺母，將溢流閥手輪往逆時針方向多調(diào)出些。完成上述工作后，再合上電源使油泵電機和電磁閥工作，慢慢地按順時針方向調(diào)節(jié)溢流閥調(diào)整手輪，使油壓逐漸上升，油缸滑塞桿緩慢的往里縮，待油缸滑塞桿到底后，繼續(xù)調(diào)整溢流閥調(diào)整手輪至用戶手冊中規(guī)定的額定壓力，鎖緊溢流閥的鎖緊螺母。調(diào)整過程中，要特別注意千萬不能調(diào)的太快，以免滑塞桿回縮速度太快，活塞桿走到底后，油壓會突然超高引起系統(tǒng)損壞。壓力調(diào)整完成后,要及時拆除行程開關(guān)的常閉接點的短接線路。

3.3.3 液壓聯(lián)鎖調(diào)試

為實現(xiàn)夾軌器、液壓電機、起重機大車遵循一定的邏輯關(guān)系運作，液壓聯(lián)鎖應(yīng)進行調(diào)試。

調(diào)試方法：接通電源，啟動油泵電機，電磁閥通電工作，觀察壓力表讀數(shù)及油缸回縮情況；一般當(dāng)壓力表壓力在12～14 MPa，油缸能出現(xiàn)回縮運動，并能壓縮彈簧到觸動到行程開關(guān)觸點，從而使油泵電機停轉(zhuǎn)時，說明夾軌器處于正常工作狀態(tài)，此時夾軌器已張開，鉗口與軌道的單邊間隙尺寸應(yīng)在8～15 mm。如出現(xiàn)壓力表無壓力或壓力明顯低于正常壓力、活塞桿不出現(xiàn)回縮運動，則應(yīng)檢查電磁閥是否通電換向。如果活塞桿已經(jīng)到了最大幅度的回縮，還不能油泵電機的電源使油泵電機停止，應(yīng)調(diào)整行程開關(guān)曲柄的角度、夾軌器行程開關(guān)撞塊的位置，確保夾軌器打開后，油泵電機能停止工作，同時接通大車行走電機聯(lián)鎖電路，主機才能開始行走，但電磁閥此時仍保持通電狀態(tài)。油泵電機斷電后，液壓系統(tǒng)因單向閥和電磁閥的保壓作用，從而保證夾鉗處在張開位置。

由于液壓系統(tǒng)存在內(nèi)泄漏現(xiàn)象，夾鉗張開經(jīng)過一段時間后，張開度會減少，當(dāng)減少到一定程度時行程開關(guān)的作業(yè)會切斷時間繼電器和接通油泵電機電源。一旦油泵電機工作，會很快向油缸補油，使夾鉗恢復(fù)到完全張開狀態(tài)，此時行程開關(guān)又會切斷油泵電機電源和接通時間繼電器電源。在此過程中，由于時間繼電器的延時作用，使大車行走聯(lián)鎖繼電器始終通電，所以不會影響大車的正常運行。調(diào)整時間繼電器的延時時間，比油缸補油時間長6～8 s 較為合適。

4 結(jié)語

門式起重機應(yīng)裝設(shè)可靠的抗風(fēng)防滑裝置，并應(yīng)滿足規(guī)定的工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)抗風(fēng)防滑要求。電動液壓夾軌器性能可靠、操作方便，并具備通過風(fēng)速儀、可編程序控制器（PLC）與起重機實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖自動化等進一步開發(fā)優(yōu)勢，在大型起重機或港口、大風(fēng)較頻繁地區(qū)的起重機使用更為合適。另外，由于電動液壓夾軌器鉗口結(jié)構(gòu)原因，只有當(dāng)起重機大車停穩(wěn)后才允許夾軌器動作，否則會損壞鉗口和軌道。在實際工作中也會遇到起重機正在行走時突遇大風(fēng)，如何能實現(xiàn)在此時緊急夾軌并切斷動力的抗風(fēng)防滑裝置還有待進一步開發(fā)研究。