橋式起重機(jī)安全止停裝置的研發(fā)

劉躍強(qiáng)

（河鋼股份有限公司承德分公司，河北承德 067000）

0 引言

橋式起重機(jī)在冶金企業(yè)廣泛應(yīng)用，特別是在煉鋼生產(chǎn)工序系統(tǒng)，用于吊運(yùn)熔融液體鐵水。生產(chǎn)廠房中同跨距軌道上分布著多臺(tái)橋式起重機(jī)，在同軌道上不同位置進(jìn)行協(xié)同吊裝作業(yè)。由于生產(chǎn)工序銜接緊湊，當(dāng)同軌道上某臺(tái)起重機(jī)發(fā)生故障，需要定位在軌道中進(jìn)行檢修，而其他起重機(jī)又不能停止作業(yè)。此過(guò)程中，運(yùn)行的起重機(jī)和檢修的起重機(jī)往往會(huì)發(fā)生碰撞，潛在著較大安全事故隱患。如何避免潛在安全隱患發(fā)生，做到可靠有效的安全防護(hù)，通過(guò)設(shè)計(jì)橋式起重機(jī)安全止停裝置，來(lái)解決此類本質(zhì)安全問(wèn)題。

1 現(xiàn)有安全止停方式

冶金橋式起重機(jī)的工作環(huán)境復(fù)雜、涉及作業(yè)面廣，需多人協(xié)同操作，屬于特種設(shè)備管理范圍。為了保證起重機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行,避免造成安全事故，按照《起重機(jī)械安全規(guī)程》要求，必須在設(shè)備上配備各種安全防護(hù)裝置。橋式起重機(jī)的起升、平移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，均設(shè)置電氣限位開(kāi)關(guān)。由于起重機(jī)定位檢修兩端有人作業(yè)，不能通過(guò)行程開(kāi)關(guān)止?？刂?，通常在距離檢修起重機(jī)安全距離的大車軌道上，裝設(shè)機(jī)械制動(dòng)鐵鞋，懸掛檢修標(biāo)識(shí)等安全措施，確保檢修人員安全。

1.1 鐵鞋制動(dòng)

制動(dòng)鐵鞋是在廠房軌道梁上放置鐵鞋，向前滾動(dòng)的車輪壓上鐵鞋后便沿鋼軌滑行，輪軌之間產(chǎn)生反向摩擦力阻止設(shè)備運(yùn)行，最終起制動(dòng)作用。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中，為了防止軌道上可能積存的雜物阻礙起重機(jī)運(yùn)行，起重機(jī)設(shè)計(jì)中在平移機(jī)構(gòu)臺(tái)車架或端梁下邊都裝設(shè)有清軌道器，其掃軌板底面與軌道頂面之間的縫隙一般為5～10 mm。需要鐵鞋制動(dòng)前，必須拆除起重機(jī)大車清軌道器，否則清軌道器會(huì)推著制動(dòng)鐵鞋運(yùn)行，制動(dòng)鐵鞋失效無(wú)法起到作用。實(shí)際檢修作業(yè)，在軌道上裝設(shè)鐵鞋制動(dòng)裝置，以確保軌道兩端檢修人員安全，但往往因搶修時(shí)間緊、任務(wù)重，忽略拆卸兩側(cè)運(yùn)行起重機(jī)的清軌道器，一旦發(fā)生故障后果不堪設(shè)想，本質(zhì)安全措施缺失。

1.2 行程限位裝置

按照《起重機(jī)械安全規(guī)程》要求，必須在設(shè)備上配備各種安全防護(hù)裝置，其中行程限位裝置是為了限制起重機(jī)平移運(yùn)動(dòng)時(shí)超過(guò)極限位置，行程開(kāi)關(guān)的常閉點(diǎn)串聯(lián)在平移機(jī)構(gòu)的電路中，在行程開(kāi)關(guān)觸發(fā)機(jī)構(gòu)的對(duì)向安裝撞尺。當(dāng)起重機(jī)互相靠近或到終端時(shí)，撞尺觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作，平移機(jī)構(gòu)電控部分?jǐn)嚯?，達(dá)到限位止停作用。實(shí)際中行程開(kāi)關(guān)與撞尺觸碰安裝在兩個(gè)運(yùn)行的設(shè)備上，經(jīng)常出現(xiàn)行程開(kāi)關(guān)與撞尺接觸不實(shí)，不能達(dá)到限位止停作用，由于起重機(jī)定位檢修兩端有人作業(yè)，此時(shí)決不能通過(guò)行程開(kāi)關(guān)與撞尺觸碰進(jìn)行止停控制。

1.3 檢修標(biāo)識(shí)

檢修標(biāo)識(shí)是在同一空間涉及多工種交叉作業(yè)，以減少潛在安全隱患，通過(guò)醒目標(biāo)識(shí)來(lái)提醒相關(guān)作業(yè)人員。起重機(jī)檢修時(shí)，檢修標(biāo)識(shí)設(shè)置檢修的起重機(jī)頂部，提示相鄰的起重機(jī)操作人員，此臺(tái)起重機(jī)正在檢修。由于生產(chǎn)工藝流程緊湊，起重機(jī)同軌道運(yùn)行空間狹小，操作人員一邊操控設(shè)備運(yùn)行，還要兼顧著相鄰設(shè)備位置。在制動(dòng)鐵鞋失效時(shí)，僅憑操作人員示意，很難避免與檢修設(shè)備刮擦碰撞。懸掛檢修標(biāo)識(shí)方式，未能起到本質(zhì)安全防護(hù)措施。

上述同軌道橋式起重機(jī)檢修時(shí)，采用的裝設(shè)制動(dòng)鐵鞋、設(shè)置檢修標(biāo)識(shí)等安全措施，一般情況能夠起到安全防護(hù)作用，但在生產(chǎn)節(jié)奏緊湊的鋼鐵企業(yè)，無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安全需要，不能真正起到本質(zhì)安全防護(hù)作用。

2 技術(shù)方案

橋式起重機(jī)安全止停裝置設(shè)計(jì)原則，必須滿足《起重機(jī)械安全規(guī)程》要求，又能解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題，切實(shí)做到本質(zhì)安全。所謂本質(zhì)安全就是在操作人員誤操作、設(shè)備發(fā)生故障的情況下，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員也不會(huì)受到傷害。從設(shè)計(jì)原則和本質(zhì)安全維度構(gòu)建模型，第一，緊急時(shí)刻能有效切斷運(yùn)行起重機(jī)供電單元的功能；第二，即使供電單元未被切斷，機(jī)械制動(dòng)部分必須可靠制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行起重機(jī)綜合雙重制動(dòng)效果。

2.1 裝置構(gòu)成

橋式起重機(jī)安全止停裝置的構(gòu)成，電氣控制部分包含紅外線行程限位器、反光板等，機(jī)械制動(dòng)部分包含弧形制動(dòng)鐵鞋、移動(dòng)滑塊、H 形支架及軌道固定底座等，橋式起重機(jī)搶修時(shí)，安全止停裝置固定在起重機(jī)運(yùn)行軌道上，安全止停裝置的構(gòu)成如圖1 所示。

圖1 安全止停裝置

2.2 機(jī)械部分

橋式起重機(jī)安全止停裝置的機(jī)械制動(dòng)部分，主要包含弧形制動(dòng)鐵鞋、移動(dòng)滑道、壓力彈簧、H 形支架及固定底座等部分。為解決傳統(tǒng)制動(dòng)鐵鞋裝設(shè)時(shí)，需要拆卸對(duì)向起重機(jī)清軌器的問(wèn)題，設(shè)計(jì)的安全止停裝置H 形支架后端底部凹槽嵌入軌道鋼軌，兩端通過(guò)4條J 形地腳螺栓固定，前端弧形制動(dòng)鐵鞋為懸空狀態(tài)，弧形制動(dòng)鐵鞋底面與軌道頂面的距離大于軌道清掃器掃軌板高度，確保制動(dòng)時(shí)弧形制動(dòng)鐵鞋不受清軌器刮擦，并且還能起到制動(dòng)作用。

H 形支架前端部分設(shè)計(jì)了縱向移動(dòng)部件，前部伸出滑道前端面開(kāi)口與弧形制動(dòng)鐵鞋的后端用圓形銷軸連接，確?；⌒沃苿?dòng)鐵鞋上下轉(zhuǎn)動(dòng)?；⌒沃苿?dòng)鐵鞋下方設(shè)計(jì)成斜30°角形狀，增加與起重機(jī)車輪的接觸面積，提升制動(dòng)效果?；纼?nèi)部裝設(shè)移動(dòng)滑塊上、下分別安裝有拉升、壓力螺旋彈簧，滑道的前端面有垂直方向的開(kāi)口。制動(dòng)時(shí)弧形制動(dòng)鐵鞋能夠隨車輪向下滑動(dòng)，直到起重機(jī)停止運(yùn)行。安全止停裝置剖面圖如圖2 所示。

圖2 安全止停裝置剖面

2.3 電氣部分

橋式起重機(jī)安全止停裝置的電氣控制部分，主要包括紅外線行程限位器、可伸縮激光反射板等組成，紅外線行程限位器安裝在運(yùn)行起重機(jī)大車端梁上，可伸縮激光反射板裝設(shè)在H 形支架后端。主要是解決現(xiàn)有起重機(jī)限位開(kāi)關(guān)，檢修時(shí)限位開(kāi)關(guān)撞尺不能觸碰，限位開(kāi)關(guān)不起作用的問(wèn)題。激光反射板做成可伸縮形式，便于安全止停裝置的安裝及拆卸。安全止停裝置的電氣控制部分是在不改動(dòng)原電氣控制的基礎(chǔ)上，對(duì)于起重機(jī)平移機(jī)構(gòu)限位系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)，安全止停裝置電控部分原理如圖3 所示。

圖3 安全止停裝置電路

上述設(shè)計(jì)的安全止停裝置電路由交流220 V 電源供電，包括電源控制開(kāi)關(guān)Q1、大車平移運(yùn)行指令S1、大車平移換向繼電器KM1、紅外線行程限位器K1。設(shè)計(jì)的止停信號(hào)K1 串聯(lián)到原大車電氣回路的換向繼電器線圈KM1 支路，紅外線行程限位器預(yù)先設(shè)置信號(hào)反饋距離，遇到反光板返回信號(hào)，達(dá)到預(yù)設(shè)距離后，紅外線行程發(fā)生信號(hào)行程限位器K1 得電常閉點(diǎn)斷開(kāi)，對(duì)應(yīng)運(yùn)行方向的繼電器線圈失電，起重機(jī)平移機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行。起重機(jī)平移兩個(gè)方向運(yùn)行，限位信號(hào)可分別對(duì)應(yīng)串聯(lián)左右兩個(gè)繼電器。

2.4 制動(dòng)過(guò)程

當(dāng)軌道中間需要檢修維護(hù)，并且兩側(cè)起重機(jī)仍需運(yùn)行時(shí)，將安全止停裝置固定在軌道安全臨界點(diǎn)。當(dāng)運(yùn)行的起重機(jī)接近臨界點(diǎn)，紅外線行程限位器遇到反光板，檢測(cè)到預(yù)先設(shè)置的預(yù)警距離，電氣控制回路斷開(kāi)平移運(yùn)行，致使起重機(jī)停止運(yùn)行。如果起重機(jī)溜車或者電氣制動(dòng)失效，安全止停裝置的弧形制動(dòng)鐵鞋穿過(guò)軌道清掃器掃軌板，弧形制動(dòng)鐵鞋與滾動(dòng)的車輪產(chǎn)生摩擦，阻止大車輪繼續(xù)運(yùn)行，致使起重機(jī)停止運(yùn)行。

安全止停裝置恢復(fù)時(shí)，弧形制動(dòng)鐵鞋頂端與H 形支架前端的鏈接的拉伸彈簧收縮力，滑道內(nèi)部上邊拉升螺旋彈簧收縮力、下面壓力螺旋彈簧反彈力，在三個(gè)彈簧彈力的作用下，安全止停裝置前端弧形制動(dòng)鐵鞋復(fù)位。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)設(shè)計(jì)起重機(jī)安全止停裝置，使起重設(shè)備本身具有安全性，已達(dá)到即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會(huì)造成事故的功能，保證了企業(yè)安全生產(chǎn)穩(wěn)定。此項(xiàng)同軌道多臺(tái)起重機(jī)的安全止停裝置,已由河鋼集團(tuán)承鋼公司成功申請(qǐng)發(fā)明專利。