載貨用固定式液壓升降平臺(tái)專項(xiàng)安全保護(hù)與防護(hù)裝置的設(shè)置

戴建芯 嚴(yán)明鋒 羅明裕 高 超

廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院佛山檢測(cè)院 佛山 52800

0 引言

2014年11月原國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局關(guān)于修訂《特種設(shè)備目錄》的公告(2014年第114號(hào))，將升降平臺(tái)調(diào)整出目錄[1]，此后升降平臺(tái)不再屬于特種設(shè)備的范疇，不需要做法定檢驗(yàn)。另一方面，升降平臺(tái)由于價(jià)格低廉、使用成本低，而且不受《特種設(shè)備目錄》監(jiān)管，越來越多地被使用在工廠、倉庫等場(chǎng)所。然而，升降平臺(tái)作為一種垂直運(yùn)載貨物的升降起重設(shè)備，存在固有的安全隱患。近年來，升降平臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)上的相對(duì)缺失以及使用管理上的不完善，安全保護(hù)與防護(hù)裝置缺失導(dǎo)致升降平臺(tái)墜落、剪切、碰撞等事故時(shí)有發(fā)生，使用安全形勢(shì)較為嚴(yán)峻。通過對(duì)某區(qū)域內(nèi)的升降平臺(tái)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，設(shè)備絕大部分為載貨用的固定式液壓升降平臺(tái)，原理為液壓缸驅(qū)動(dòng)懸掛裝置（鋼絲繩或鏈條）間接作用于載貨平臺(tái)使其垂直運(yùn)送貨物。該類設(shè)備與直接作用液壓式簡(jiǎn)易升降機(jī)有所區(qū)別，與可以載人的液壓電梯也有所不同，缺乏針對(duì)性較強(qiáng)的產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重制約了升降平臺(tái)的管理、使用以及檢驗(yàn)檢測(cè)工作的開展。經(jīng)走訪數(shù)十家升降平臺(tái)的制造單位和使用單位，對(duì)其專項(xiàng)安全保護(hù)和防護(hù)裝置展開調(diào)研，基于這類間接作用的載貨用固定式液壓升降平臺(tái)進(jìn)行安全隱患分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其專項(xiàng)安全保護(hù)與防護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)置要求和性能的分析，以期能為升降平臺(tái)的安全使用提供客觀、全面的依據(jù)。

1 載貨用固定式液壓升降平臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)分析

載貨用固定式液壓升降平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱升降平臺(tái)）工作原理如圖1所示，載貨平臺(tái)上升時(shí)，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵泵油，經(jīng)過單向閥后進(jìn)入液壓缸，推動(dòng)液壓缸向上動(dòng)作，通過懸掛裝置間接帶動(dòng)載貨平臺(tái)起升。載貨平臺(tái)下降時(shí)，電磁閥打開，液壓缸向油箱回油，載貨平臺(tái)在重力作用下向下運(yùn)行。

升降平臺(tái)作為垂直升降的起重設(shè)備，其使用的過程中存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)[2]。按物的不安全狀態(tài)和人的不安全行為將升降平臺(tái)危險(xiǎn)源分為2大類。如表1所示。主要體現(xiàn)為因人的不安全行為如違規(guī)操作、違規(guī)載人、違規(guī)靠近等，設(shè)備的不安全狀態(tài)如液壓故障、機(jī)械故障或電氣故障等造成升降平臺(tái)變形、斷裂、墜落、碰撞、擠壓、失控、電擊、火災(zāi)等安全事故，導(dǎo)致操作人員、維修檢查人員、附近作業(yè)人員傷害或設(shè)備、物品損壞等。

2 載貨用固定式液壓升降平臺(tái)專項(xiàng)保護(hù)與防護(hù)裝置防護(hù)

升降平臺(tái)設(shè)置安全保護(hù)與防護(hù)裝置的主要目的是通過直接或間接的保護(hù)作用減少或消除升降平臺(tái)在運(yùn)行、裝卸或停止?fàn)顟B(tài)下對(duì)操作者及周圍相關(guān)人員的潛在風(fēng)險(xiǎn)。其設(shè)置要求應(yīng)基于升降平臺(tái)的各狀態(tài)下的風(fēng)險(xiǎn)源分析，包括機(jī)械限制、液壓限制和電氣限制。為此，本文從設(shè)置預(yù)防的危險(xiǎn)源出發(fā)，從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理分析升降平臺(tái)專項(xiàng)保護(hù)與防護(hù)裝置的設(shè)置要求。

2.1 防墜落裝置

升降平臺(tái)應(yīng)設(shè)置防止載貨平臺(tái)超速下降或墜落的安全保護(hù)裝置，減少平臺(tái)在運(yùn)行時(shí)意外墜落而導(dǎo)致人體傷害和貨物受損的程度。常見的升降平臺(tái)防墜落裝置有2種，分別為采用SAS型安全防墜器和破裂閥的裝置，如圖2所示。

圖2 升降平臺(tái)防墜落裝置

采用SAS型安全防墜器作為升降平臺(tái)防墜落裝置,防墜器底座固定在載貨平臺(tái)金屬結(jié)構(gòu)上，上下的4個(gè)導(dǎo)輪沿導(dǎo)軌升降，當(dāng)平臺(tái)失重下墜時(shí)，支撐軸通過小齒輪帶動(dòng)偏心輪加速向下墜落，與導(dǎo)軌上的導(dǎo)輪有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)自動(dòng)扣緊兩側(cè)導(dǎo)軌防止載貨平臺(tái)下墜，從而達(dá)到安全的目的。當(dāng)故障修復(fù)升降平臺(tái)重新上升后，防墜器偏心輪會(huì)自動(dòng)解除鎖緊狀態(tài)，升降平臺(tái)恢復(fù)正常運(yùn)行。SAS型安全防墜器制動(dòng)靈敏，性能穩(wěn)定，能達(dá)到防墜落的要求。采用破裂閥作為升降平臺(tái)防墜落裝置,與液壓缸剛性連接，如果升降平臺(tái)有多個(gè)液壓缸，則每個(gè)液壓缸都應(yīng)設(shè)置破裂閥。破裂閥又叫限速切斷閥，當(dāng)管路中流量增加導(dǎo)致破裂閥的進(jìn)出口出現(xiàn)的壓差超過設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)截至油路使載貨平臺(tái)停止運(yùn)行。對(duì)于間接作用的液壓升降平臺(tái)，懸掛裝置故障如鋼絲繩松弛或鏈條松鏈導(dǎo)致的載貨平臺(tái)意外下墜未能起到保護(hù)的作用。因此，應(yīng)在下降油路中加裝壓力控制閥（見圖3），其作用為當(dāng)檢查到系統(tǒng)壓力低于最小操作壓力值時(shí)，切斷卸油回路，從而防止載貨平臺(tái)下墜。若升降平臺(tái)安全性要求較高，可以同時(shí)設(shè)置SAS型安全防墜器和破裂閥，破裂閥在升降平臺(tái)下行時(shí)起監(jiān)測(cè)壓力的作用。

圖3 壓力控制閥

2.2 停層保護(hù)裝置

升降平臺(tái)應(yīng)設(shè)置停層保護(hù)裝置，防止平層裝卸貨物時(shí)，液壓缸破裂或異常泄壓導(dǎo)致載貨平臺(tái)沉降而引起裝卸人員的剪切、擠壓或碰撞的安全事故。停層保護(hù)裝置應(yīng)在防墜裝置動(dòng)作前動(dòng)作，且應(yīng)有電氣聯(lián)鎖，當(dāng)該保護(hù)裝置打開時(shí)，電氣安全開關(guān)應(yīng)使升降平臺(tái)不能起動(dòng)。調(diào)研中使用的停層保護(hù)裝置有2種類型：采用截止閥的停層保護(hù)裝置和采用電動(dòng)推桿+行程開關(guān)的停層保護(hù)裝置，如圖4所示。

圖4 升降平臺(tái)停層保護(hù)裝置

采用截止閥作為升降平臺(tái)停層保護(hù)裝置，在液壓缸底部安裝一個(gè)手動(dòng)球閥作，當(dāng)載貨平臺(tái)平層時(shí)，手動(dòng)截止閥，截?cái)嘁簤罕谜镜揭簤焊椎幕芈罚乐褂梢簤汗收蠈?dǎo)致液壓油回流而產(chǎn)生的沉降。該裝置存在2點(diǎn)安全隱患：1）當(dāng)平臺(tái)平層時(shí)，液壓缸位于平臺(tái)底部，操作截止閥的位置存在平臺(tái)墜落而發(fā)生人員擠壓的風(fēng)險(xiǎn)，且當(dāng)平臺(tái)平層時(shí)，下方空間應(yīng)設(shè)有聯(lián)鎖保護(hù)，以防人員進(jìn)入。2）截止閥只截?cái)嘁簤罕谜镜揭簤焊椎幕芈罚?dāng)液壓缸發(fā)生泄露時(shí)無法起到安全保護(hù)作用，故該裝置不符合安全要求。

采用電動(dòng)推桿+行程開關(guān)裝置作為升降平臺(tái)停層保護(hù)裝置，該裝置安裝在載貨平臺(tái)上，隨平臺(tái)升降，當(dāng)載貨平臺(tái)平層時(shí)，電動(dòng)推桿伸縮桿卡住整體的金屬結(jié)構(gòu)，防止裝卸貨物時(shí)，平臺(tái)意外下降。推桿端部裝設(shè)限位開關(guān)作為電氣聯(lián)鎖開關(guān)，驗(yàn)證推桿的伸縮狀態(tài)，防止推桿伸出時(shí)啟動(dòng)設(shè)備，該裝置有效性和可靠性高，達(dá)到安全要求。

2.3 超載保護(hù)裝置

升降平臺(tái)應(yīng)設(shè)置超載保護(hù)裝置，防止超載運(yùn)行導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)或局部失穩(wěn)。當(dāng)載荷大于額定載重量，但不超過110%的額定載重量時(shí)，超載保護(hù)裝置起作用，此時(shí)載貨平臺(tái)不能啟動(dòng)。常見的超載保護(hù)裝置有3種：采用壓力繼電器、拉力傳感器、溢流閥和行程開關(guān)+壓縮彈簧的裝置，如圖5所示。

圖5 升降平臺(tái)超載保護(hù)裝置

采用壓力繼電器作為升降平臺(tái)超載保護(hù)裝置，是將壓力繼電器安裝于液壓油泵的組合閥和液壓缸中間的位置，當(dāng)液壓系統(tǒng)的壓力達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)，進(jìn)行總電源開關(guān)的通斷。該裝置要求精度較高，而且由于液壓升降平臺(tái)在運(yùn)行過程中，油溫變化引起油壓不穩(wěn)定，壓力繼電器所測(cè)得的值出現(xiàn)波動(dòng)，超載控制的可靠性較差，故不推薦使用。采用拉力傳感器作為升降平臺(tái)超載保護(hù)裝置，是將拉力傳感器連接在載貨平臺(tái)懸掛裝置固定端，載貨平臺(tái)上的貨物質(zhì)量通過鋼絲繩、鏈條或其他裝置傳遞到傳感器上，傳感器的信號(hào)再傳輸?shù)教幚砥魃线M(jìn)行邏輯判斷。該裝置可靠性好，可以易于加裝和調(diào)節(jié)。采用行程開關(guān)+彈簧作為升降平臺(tái)超載保護(hù)裝置，是在載貨平臺(tái)金屬結(jié)構(gòu)與鏈條之間安裝彈簧，貨物的質(zhì)量通過平臺(tái)傳遞到彈簧上，根據(jù)彈簧的升縮量調(diào)整行程開關(guān)的位置，從而進(jìn)行超載限制。該裝置簡(jiǎn)單，而且可以設(shè)置雙限位進(jìn)行報(bào)警和控制，可靠性高。采用拉力傳感器和采用行程開關(guān)+彈簧作為升降平臺(tái)超載保護(hù)裝置，在停層裝卸貨物時(shí)，停層裝置卡在金屬結(jié)構(gòu)上時(shí)，設(shè)備啟動(dòng)時(shí)需微升超載裝置才起作用，而且受載貨平臺(tái)內(nèi)貨物不平衡影響，其精確性容易出現(xiàn)偏差，故這2種超載保護(hù)裝置安裝精度要求較高。

采用溢流閥作為升降平臺(tái)超載保護(hù)裝置，無法達(dá)到超載不啟動(dòng)的功能要求。溢流閥的主要作用為液壓過載保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)壓力增大時(shí)，溢去系統(tǒng)多余的油液，調(diào)整系統(tǒng)壓力并保持基本穩(wěn)定。當(dāng)升降平臺(tái)主回路必須設(shè)置溢流閥，在設(shè)備向上運(yùn)行時(shí)，起到監(jiān)控系統(tǒng)油壓的作用，當(dāng)系統(tǒng)油壓超過閾值時(shí)，溢流閥導(dǎo)通使系統(tǒng)油壓下降。升降平臺(tái)尤其是大噸位的設(shè)備，其滿載壓力值較大，應(yīng)選用先導(dǎo)式溢流閥，如果選用直動(dòng)式溢流閥則對(duì)其調(diào)壓彈簧的要求會(huì)很高，這樣使得閥的調(diào)節(jié)性能變差[3]。先導(dǎo)式溢流閥讓液壓油先通過先導(dǎo)閥，其流量小易于調(diào)節(jié)控制，使得其溢流效果在高壓系統(tǒng)中也能實(shí)現(xiàn)。

2.4 圍欄門保護(hù)裝置

升降平臺(tái)設(shè)置應(yīng)設(shè)置門保護(hù)裝置，防止圍欄門意外開啟時(shí)，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)動(dòng)對(duì)人的剪切、碰撞或擠壓和人的意外高空墜落。門不允許向升降平臺(tái)方向打開，且應(yīng)設(shè)置機(jī)械鎖緊裝置和電氣聯(lián)鎖裝置，當(dāng)平臺(tái)離開地面位置時(shí)，門不能打開；當(dāng)門打開時(shí)，電氣安全開關(guān)應(yīng)使載貨平臺(tái)停止或不能啟動(dòng)。圍欄門應(yīng)設(shè)置緊急開鎖裝置，在緊急情況下，使用一個(gè)專門工具可以把門打開。升降平臺(tái)的圍欄門保護(hù)要求較高，一種采用機(jī)械+電氣聯(lián)鎖作為升降平臺(tái)門保護(hù)裝置，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 采用機(jī)械+電氣聯(lián)鎖作為升降平臺(tái)圍欄門保護(hù)裝置

采用機(jī)械+電氣聯(lián)鎖作為升降平臺(tái)圍欄門保護(hù)裝置，磁吸門刀安裝在平臺(tái)上方，機(jī)械認(rèn)證平臺(tái)?？吭诒緦?，得電右移帶動(dòng)外門開鎖，3～5 s后磁吸門刀失電復(fù)位，外門鎖在鎖鉤靠重力復(fù)位并保持鎖緊。外門電鎖橋接片安裝在外門上方，即使外門鎖鉤復(fù)位，如外門未關(guān)閉，門鎖電氣回路不接通。該裝置安全可靠，達(dá)到安全要求。

3 結(jié)語

安全保護(hù)與防護(hù)裝置是保證升降平臺(tái)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，本文對(duì)升降平臺(tái)常見的一些專項(xiàng)安全保護(hù)措施作了總結(jié)和分析。每種安全保護(hù)與防護(hù)裝置的設(shè)置都應(yīng)視具體的工作環(huán)境和工作情況而定，各生產(chǎn)和使用單位應(yīng)在充分研究升降平臺(tái)潛在風(fēng)險(xiǎn)源、安全保護(hù)與防護(hù)裝置裝設(shè)要求的基礎(chǔ)上，設(shè)置滿足的裝置，保障升降設(shè)備的安全運(yùn)行。