塔機頂升工況危險因素分析及對策研究

王進(jìn)峰，韓吉超，洪 郴，仉健康

（山東豐匯設(shè)備技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250200）

隨著施工的需要，塔機日趨向著高聳化方向發(fā)展，塔機的頂升是通過頂升套架、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)引入軌道及小車、液壓頂升裝置等一系列設(shè)備來實現(xiàn)的，是塔機作業(yè)中非常危險的工況之一，頂升過程中存在著很多危險因素，如果不重視，或沒采取有效的預(yù)防方案和措施，可能會引起嚴(yán)重的安全事故。針對上述問題，本文分析了自升式塔機頂升工況時存在的各種危險因素，并給出了相應(yīng)的對策，以確保塔機頂升工況的作業(yè)安全。

1 頂升工況危險因素分析

1.1 頂升油缸不同步

小型建筑塔機的頂升一般是由單個頂升油缸連接頂升橫梁進(jìn)行頂升作業(yè)，但隨著塔機額定起重量的不斷增加，塔機上部自重也越來越大，在頂升機構(gòu)設(shè)計時往往設(shè)計成雙油缸的布置形式。由于塔機上部電機和卷揚機等機構(gòu)件、司機室和電氣柜等電器件的布置形式，往往造成塔機上部有一側(cè)偏重，頂升時左右兩側(cè)油缸的頂升承載力不一樣，由于液壓油缸產(chǎn)生的推力是由負(fù)載決定的，加之頂升油缸的油路長度及布置等問題，而導(dǎo)致2 個油缸的不同步，會造成套架輥輪單側(cè)受力增大，磨損塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，可能會造成卡滯，上部偏斜失重，嚴(yán)重時影響結(jié)構(gòu)安全。

1.2 頂升工況時旋轉(zhuǎn)機構(gòu)誤動作

對于采用變幅小車機構(gòu)的平臂式塔機，由于平衡重安裝后導(dǎo)致塔身后傾，頂升時需要操作人員操縱起升和變幅機構(gòu)將標(biāo)準(zhǔn)節(jié)掛入引入梁位置，然后起吊合適的載荷再操縱變幅機構(gòu)，將變幅小車行走至吊臂的計算位置，以達(dá)到吊臂和平衡臂的前后平衡，有時為了達(dá)到理想的平衡狀態(tài)，需要反復(fù)運行變幅機構(gòu)。而在此時標(biāo)準(zhǔn)節(jié)還未與承座正式連接到位，若操作人員操作不當(dāng)，使旋轉(zhuǎn)機構(gòu)動作，會導(dǎo)致塔機上部分旋轉(zhuǎn)，可能使頂升橫梁從頂升耳板內(nèi)脫出，造成塔機上部結(jié)構(gòu)墜落，會造成重大人員傷亡和機械事故。

1.3 頂升橫梁與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂升耳板接觸不到位

由于大型塔機頂升橫梁重量很重，頂升橫梁向標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上頂升耳板方向的運動大多是通過小型電動液壓推桿的方式來實現(xiàn)的。操作人員在頂升液壓站操作位置一般通過肉眼觀察頂升橫梁的到位狀態(tài)，有時候因結(jié)構(gòu)件阻礙視線或視覺偏差，可能會引起誤判，此時可能頂升橫梁與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)耳板接觸還不到位，或者接觸到耳板的邊緣凸起位置，此時若頂升作業(yè)，可能造成頂升橫梁從耳板上滑離出去；若油缸頂升到一定位置后頂升橫梁突然從耳板滑落，也會造成塔機上部突然墜落，造成重大安全事故的發(fā)生。

2 相關(guān)危險因素的對策研究

2.1 頂升油路增加節(jié)流閥，油缸增加檢測裝置

為了確保2 個頂升油缸的同步性，制定以下2 種方案。

1）在油路中使用節(jié)流閥或者調(diào)速閥，手動控制，以調(diào)整兩油缸的同步性。

2）由于方案一也是通過肉眼觀察同步性，手動操作，且有視覺上的誤差，同步的精度也不夠。為達(dá)到更好的同步效果，在方案一的基礎(chǔ)上，設(shè)計油缸及頂升電氣控制系統(tǒng)時，可以在2 個油缸的活塞桿上各裝設(shè)一個拉伸式位移傳感器，使之形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過2 個傳感器測得2 個油缸的實際行程反饋給頂升電液控制系統(tǒng)，系統(tǒng)比較2 個油缸的伸長量，經(jīng)過計算，進(jìn)行自動調(diào)整2 個油缸油路上的節(jié)流閥，從而做到2 個油缸的完全同步，提高了同步精度，從而確保了頂升工況的安全。

2.2 控制系統(tǒng)設(shè)置旋轉(zhuǎn)鎖定功能

2.2.1 互鎖功能設(shè)置方案

在塔機的三大機構(gòu)電控系統(tǒng)和頂升電控系統(tǒng)設(shè)計時，將頂升機構(gòu)的電源與塔機三大機構(gòu)供電的電源設(shè)置互鎖切換，在聯(lián)動臺上設(shè)置“頂升電源/正常電源”切換開關(guān)。

除此之外，由于平臂式塔機頂升找平需要操作三大機構(gòu)中的起升機構(gòu)和變幅，為確保安全，在電控系統(tǒng)設(shè)計時，還需要將起升、變幅兩機構(gòu)與旋轉(zhuǎn)機構(gòu)再設(shè)置一個互鎖，在聯(lián)動臺上增設(shè)“頂升工況/旋轉(zhuǎn)正常”轉(zhuǎn)換開關(guān)。

2.2.2 操作臺面板及工作原理

圖1 是操作臺面板布置示意圖，下面結(jié)合操作臺面板布置，介紹旋轉(zhuǎn)鎖定的工作原理。

圖1 操作臺面板布置示意圖

當(dāng)塔機準(zhǔn)備頂升作業(yè)時，將“頂升電源/正常電源”開關(guān)撥至“頂升電源”位置，僅頂升系統(tǒng)送電。再將“頂升工況/旋轉(zhuǎn)正?！遍_關(guān)撥至“頂升工況”位置，此時只允許起升機構(gòu)和變幅機構(gòu)動作，即使人為操作旋轉(zhuǎn)機構(gòu)手柄，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)也不會工作。待頂升工作全部結(jié)束后，再將2 個開關(guān)分別撥至“正常電源”和“旋轉(zhuǎn)正?！蔽恢?，整機的三大機構(gòu)方可正常運行。設(shè)置雙重鎖定保護(hù)，從而確保了塔機頂升過程中的安全。

2.3 頂升橫梁和頂升耳板位置增加檢測裝置

2.3.1 檢測傳感器安裝方案

考慮頂升橫梁與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂升耳板接觸不到位即開始頂升的危險情況，在頂升結(jié)構(gòu)設(shè)計時，在頂升橫梁兩端各安裝一個檢測傳感器，在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂升耳板適當(dāng)位置焊接兩個感應(yīng)板，并調(diào)整好檢測傳感器的位置，檢測傳感器裝置安裝示意圖如圖2 所示。

圖2 檢測傳感器裝置安裝示意圖

2.3.2 頂升檢測傳感器控制原理

圖3 為該頂升控制系統(tǒng)檢測控制流程圖，頂升工作時，先啟動小型電動液壓推桿將頂升橫梁水平朝向塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)方向移動，當(dāng)頂升橫梁兩端均完全移動到標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂升耳板垂直上方位置后，啟動頂升油缸，油缸帶動橫梁向耳板靠近，待頂升油缸伸長到合適位置后，安裝在頂升橫梁兩端的傳感器動作，將反饋信號反饋給控制系統(tǒng)，系統(tǒng)判斷正確后，可繼續(xù)操縱頂升油缸進(jìn)行頂升作業(yè)，若檢測的2 個傳感器有一個不動作，則系統(tǒng)判斷橫梁沒有與耳板可靠接觸，此時系統(tǒng)不允許頂升作業(yè)，從而確保了頂升過程的可靠性。

圖3 頂升控制系統(tǒng)檢測控制流程圖

3 結(jié)語

本文所提及的塔機頂升工況危險因素及相應(yīng)的對策，同樣適用于該類型塔機的降塔工況。文中所列頂升工況的危險因素及相應(yīng)對策，比如在結(jié)構(gòu)設(shè)計中增加防止頂升過程中頂升橫梁從標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂升耳板中脫落的防脫裝置；在電氣系統(tǒng)設(shè)計時設(shè)置超出規(guī)范要求的風(fēng)速進(jìn)行頂升作業(yè)的限制性互鎖保護(hù)裝置；在頂升套架、頂升耳板、套架輥輪等承受較大力的結(jié)構(gòu)件上裝設(shè)應(yīng)力檢測傳感器等，均能實時監(jiān)視塔機頂升作業(yè)時重要結(jié)構(gòu)部件的受力情況并適時做出響應(yīng)，從而有效保證塔機整個頂升工況作業(yè)的安全，減少塔機安拆事故的發(fā)生。