起重機(jī)安全與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建

胡靜波 吳祥生

南京市特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 南京 210017

0 引言

起重機(jī)是一種垂直或水平移動貨物的機(jī)電設(shè)備，形式多樣，在冶金、礦山、鐵路、造船、交通運(yùn)輸、水利電力等行業(yè)應(yīng)用廣泛，是一種重要的生產(chǎn)設(shè)備。由于其具有一定的危險(xiǎn)性，一旦發(fā)生事故會造成較大的人身傷害和經(jīng)濟(jì)損失，所以我國將其列入8類特種設(shè)備之一。

目前，我國已形成了以全國起重機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會為中心的起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作體系，現(xiàn)有起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)已基本涵蓋起重機(jī)的全壽命周期，標(biāo)準(zhǔn)供給側(cè)體系結(jié)構(gòu)日趨完善，起到了支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展、促進(jìn)科技進(jìn)步、規(guī)范社會治理等基礎(chǔ)性作用。由于受到傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)體制的影響，我國起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)偏向于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，占全部標(biāo)準(zhǔn)的一半以上，而方法標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)則相對較少。具體來說，在起重機(jī)安全領(lǐng)域存在的問題主要包括幾點(diǎn)：1）標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容偏重生產(chǎn)技術(shù)，忽視經(jīng)濟(jì)貿(mào)易需求；2）各環(huán)節(jié)各類標(biāo)準(zhǔn)之間重復(fù)交叉相互制約的情況時有發(fā)生；3）安全評價和報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)存在空白；4）起重機(jī)智能控制方面標(biāo)準(zhǔn)缺失。在起重機(jī)節(jié)能領(lǐng)域，我國尚未建立起重機(jī)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系，尤其是在提升關(guān)鍵零部件效率、高效直驅(qū)技術(shù)、超級電容電極材料等節(jié)能技術(shù)方面，急需根據(jù)節(jié)能技術(shù)發(fā)展實(shí)際需要，及時啟動標(biāo)準(zhǔn)制修訂程序。

因此，有必要從安全與節(jié)能視角，構(gòu)建一套適用于我國特種設(shè)備監(jiān)管現(xiàn)狀的標(biāo)準(zhǔn)體系，作為起重機(jī)相關(guān)工作的重要技術(shù)依據(jù)，同時也對特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范做出重要支撐。

1 標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)范圍及原則

1.1 標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)范圍

起重機(jī)的形式多種多樣，技術(shù)參數(shù)亦較復(fù)雜，如果全部納入本標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)范圍比較困難。結(jié)合我國現(xiàn)行的《特種設(shè)備目錄》和國家標(biāo)準(zhǔn)《起重機(jī)械分類》的相關(guān)要求，將本文所構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系的范圍規(guī)定為橋架型起重機(jī)、臂架型起重機(jī)、纜索型起重機(jī)、升降機(jī)和機(jī)械式停車設(shè)備，且主參數(shù)符合《特種設(shè)備目錄》規(guī)定的設(shè)備，具體范圍如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)范圍

1.2 標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)原則

本文所述起重機(jī)安全與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系以起重機(jī)生命周期為主線，按照各類型起重機(jī)的共性和個性特征，以各標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)在聯(lián)系為邏輯形成有機(jī)整體，并在標(biāo)準(zhǔn)體系實(shí)施過程充分考慮協(xié)調(diào)性、可操作性、先進(jìn)性、突出重點(diǎn)等原則。

1）協(xié)調(diào)性原則 起重機(jī)安全與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系中的所有標(biāo)準(zhǔn)必須與我國現(xiàn)行特種設(shè)備法律法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范相銜接，避免標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)政策相互脫節(jié)，同時應(yīng)適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的要求與國外標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展趨勢相接軌。

2）可操作性原則 起重機(jī)安全與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)必須與一定時期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和起重機(jī)設(shè)計(jì)、施工、使用水平相適應(yīng)，應(yīng)充分考慮標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)施時經(jīng)濟(jì)上的可行性和技術(shù)上的可操作性。

3）先進(jìn)性原則 在擬制定標(biāo)準(zhǔn)研究中，要考慮超前性，兼顧其他行業(yè)的發(fā)展趨勢，以適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展及推廣，對起重機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到一定的指導(dǎo)作用。

4）突出重點(diǎn)原則 標(biāo)準(zhǔn)體系的建立是一個不斷完善、動態(tài)發(fā)展的過程，應(yīng)在整體框架的基礎(chǔ)上，根據(jù)需求的輕重緩急，分為近期、中期和遠(yuǎn)期不同的目標(biāo)，逐步建立完備的標(biāo)準(zhǔn)體系。

2 標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)內(nèi)容

2.1 標(biāo)準(zhǔn)體系技術(shù)架構(gòu)

從不同維度可對起重機(jī)安全與節(jié)能體系進(jìn)行不同的劃分，主要劃分維度包括生命周期、功能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類、部件組成、使用環(huán)境、應(yīng)用行業(yè)和事故傷害類型等，起重機(jī)安全與節(jié)能技術(shù)架構(gòu)如圖2、圖3所示。

圖2 起重機(jī)安全與節(jié)能技術(shù)架構(gòu)1

圖3 起重機(jī)安全與節(jié)能技術(shù)結(jié)構(gòu)2

1）生命周期 生命周期是起重機(jī)從設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、維護(hù)、檢驗(yàn)檢測一直到評估報(bào)廢的一系列相互聯(lián)系的存在狀態(tài)，生命周期各流程狀態(tài)之間具有相互影響、相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。

2）功能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類 按照起重機(jī)功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，將其分為橋架型起重機(jī)、臂架型起重機(jī)、纜索型起重機(jī)、升降機(jī)和機(jī)械式停車設(shè)備等5個類別。

3）部件組成 部件組成是指組成起重機(jī)的各主要部分，包括金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)械、電氣、安全防護(hù)裝置和主要部件等。

4）使用環(huán)境 起重機(jī)的使用環(huán)境除普通環(huán)境外，還會存在高溫、易燃易爆、強(qiáng)磁、潔凈、絕緣等特殊使用環(huán)境，特殊使用環(huán)境下的起重機(jī)的安全性能有特殊要求。

5）應(yīng)用行業(yè) 起重機(jī)廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸、電力行業(yè)等國民經(jīng)濟(jì)不同領(lǐng)域，在不同行業(yè)使用的起重機(jī)安全和節(jié)能有其各自要求。按照應(yīng)用行業(yè)的不同，主要可分為一般行業(yè)、冶金制造、造船、建筑施工、電力行業(yè)、港口碼頭等。

6）事故傷害類型 根據(jù)《市場監(jiān)管總局關(guān)于2021年全國特種設(shè)備安全狀況的通告》，2021年全國共發(fā)生起重機(jī)事故數(shù)僅少于場（廠）內(nèi)專用機(jī)動車輛，位列8類特種設(shè)備第2?？赏ㄟ^分析起重機(jī)發(fā)生事故的原因，找到目前安全技術(shù)要求方面的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)。常見的起重機(jī)事故傷害類型可分為重物墜落、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、結(jié)構(gòu)破壞、擠壓碰撞、人員墜落、觸電、一般機(jī)械傷害等。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)體系組成

起重機(jī)安全與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)包括基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)等部分，體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 起重機(jī)安全與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)

由圖4可知，基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)位于起重機(jī)安全與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)圖的最底層，是整個標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)支撐。安全標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)以起重機(jī)生命周期維度為主線，是生命周期各環(huán)節(jié)在起重機(jī)安全與節(jié)能技術(shù)架構(gòu)中功能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類、部件組成、使用環(huán)境、應(yīng)用行業(yè)、傷害特征等各維度所組成平面的投影，同時在構(gòu)建體系時還應(yīng)當(dāng)綜合考慮在起重機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用新技術(shù)時安全與節(jié)能的相關(guān)要求。

起重機(jī)安全與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系框架由體系結(jié)構(gòu)向下映射而成，包括基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)3個子體系，起重機(jī)安全與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系框架如圖5所示。

圖5 起重機(jī)安全與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系框架

1）基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)子體系主要包括術(shù)語分類、標(biāo)識標(biāo)志和基本參數(shù)3部分，如圖6所示。

圖6 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)子體系

基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了起重機(jī)行業(yè)所有相關(guān)方應(yīng)當(dāng)共同遵循的基礎(chǔ)性要求，在從事起重機(jī)相關(guān)工作時應(yīng)當(dāng)采用的技術(shù)交流語言的基本要求。通過該類標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，可界定設(shè)備是否屬于起重機(jī)范疇，起重機(jī)具體所屬品種，判定設(shè)備基礎(chǔ)參數(shù)是否符合起重機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)要求等。我國目前起重機(jī)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)基本完善，但也存在一些問題，一是升降機(jī)、電氣設(shè)備和智能控制等方面尚未制定相關(guān)術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)；二是《起重機(jī)術(shù)語》系列標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4306系列標(biāo)準(zhǔn)制定的總則、流動式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、臂架起重機(jī)、橋式和門式起重機(jī)共5部分標(biāo)準(zhǔn)，與我國原有自主制定的GB/T 6974.8—1986～GB/T 6974.19—1986存在不協(xié)調(diào)問題，且該部分標(biāo)準(zhǔn)制定于20世紀(jì)80年代，標(biāo)齡較長；三是基本參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)中尚缺少關(guān)于機(jī)械式停車設(shè)備和升降機(jī)基本參數(shù)的相關(guān)內(nèi)容。

2）安全標(biāo)準(zhǔn)子體系主要包括通用共性、設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢查維護(hù)、使用、檢驗(yàn)、安全評估與報(bào)廢等部分，如圖7所示。

圖7 安全標(biāo)準(zhǔn)子體系

以安全標(biāo)準(zhǔn)子體系的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為例，這類標(biāo)準(zhǔn)是指起重機(jī)設(shè)計(jì)階段應(yīng)當(dāng)遵循的安全技術(shù)要求，包括起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范、各類起重機(jī)特有設(shè)計(jì)要求、各部件組成設(shè)計(jì)要求等。具體來說，包括了綜合規(guī)范、軌道公差、穩(wěn)定性、載荷組合、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、重要部件設(shè)計(jì)、金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、防風(fēng)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)等11個三級子體系，如圖8所示。

圖8 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)子體系

目前，我國現(xiàn)行起重機(jī)設(shè)計(jì)方面的國家標(biāo)準(zhǔn)除GB/T 3811－2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB/T 13752—2017《塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》外，其余均為等同或修改采用的國際標(biāo)準(zhǔn)。轉(zhuǎn)化的國際標(biāo)準(zhǔn)主要包括車輪及大車和小車軌道公差、載荷與載荷組合、對機(jī)構(gòu)的要求、金屬結(jié)構(gòu)能力驗(yàn)證、結(jié)構(gòu)剛性、機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算等?，F(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為提高我國起重機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)水平，推動技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展，發(fā)揮了巨大作用。然而，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方面也存在問題：一是隨著技術(shù)發(fā)展以及國際標(biāo)準(zhǔn)更新，GB/T 3811—2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》等綜合性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也需要進(jìn)行修訂，尤其是需要增加特殊環(huán)境，如潔凈環(huán)境、易燃易爆環(huán)境等特殊場合的設(shè)計(jì)要求；二是在機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算方面，我國通過轉(zhuǎn)化國際標(biāo)準(zhǔn)制定了關(guān)于鋼絲繩、卷筒、滑輪、吊鉤的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但關(guān)于電動機(jī)、制動器等重要機(jī)械部件的設(shè)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)還處于空白，需要在這方面增加標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；三是目前尚缺少起重機(jī)特有的特定需求的設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)定，如起重機(jī)抗風(fēng)防滑設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備計(jì)算選用等方面的規(guī)定。

分別對安全標(biāo)準(zhǔn)的8個子體系進(jìn)行細(xì)分，劃分為44個三級子體系，如圖9所示。

圖9 安全標(biāo)準(zhǔn)子體系框架

3）節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)子體系主要包括通用共性、節(jié)能設(shè)計(jì)、綠色制造、節(jié)能運(yùn)行和能效測試等5個部分，如圖10所示。

圖10 節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)子體系

起重機(jī)領(lǐng)域節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)起步較晚，近年來陸續(xù)編制發(fā)布了電力驅(qū)動起升機(jī)構(gòu)、電力驅(qū)動運(yùn)行機(jī)構(gòu)、冶金起重機(jī)、電動葫蘆、工業(yè)制動器、電動機(jī)共2項(xiàng)整機(jī)和6項(xiàng)零部件的能效測試方法標(biāo)準(zhǔn)，以及電動葫蘆、工業(yè)制動器、起重機(jī)械用制動電動機(jī)共3項(xiàng)能效限額標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的制定為我國今后的起重機(jī)節(jié)能工作奠定了基礎(chǔ)，但這些標(biāo)準(zhǔn)仍集中在通用共性和能效測試環(huán)節(jié)。隨著國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)施，對起重機(jī)行業(yè)節(jié)能提出了新的要求，目前起重機(jī)領(lǐng)域節(jié)能設(shè)計(jì)、綠色制造和節(jié)能運(yùn)行環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)仍處于空白，需要重點(diǎn)進(jìn)行研究。

3 結(jié)論

本文以起重機(jī)生命周期維度為主線，構(gòu)建了起重機(jī)安全與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系。后續(xù)可通過對各子體系標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)表的建立，發(fā)現(xiàn)缺失和滯后標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)進(jìn)行研究，從而控制體系組成標(biāo)準(zhǔn)的適用性和時效性，建立起符合起重機(jī)行業(yè)發(fā)展趨勢的標(biāo)準(zhǔn)體系，對我國起重機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展提供幫助。