港口門座起重機安全檢查要點分析

盧茹利

（連云港東糧碼頭有限公司，江蘇連云港 222002）

0 引言

港口門座起重機（以下簡稱門機）是港口大宗散貨、件雜貨、集裝箱等貨物裝卸作業(yè)設備。近年來，伴隨著船舶大型化的發(fā)展，投運占比的提升，門機逐步朝著裝卸效率高值化、操控系統(tǒng)智能化、機型尺寸大型化、整機重量輕量化、額定起重量重型化、能源消耗節(jié)約化的方向發(fā)展，以便適應當前航運市場的競爭需求。

門機工作環(huán)境惡劣，具有工作強度大、連續(xù)裝卸作業(yè)時間長、沖擊載荷響應明顯等工作特點。門機是一個復雜的系統(tǒng)，由金屬結構、機構與零部件、電氣設備、安全保護裝置等多個子系統(tǒng)組成，其中任何一部分出現(xiàn)故障問題，都會引發(fā)安全事故，帶來巨大的財產損失和人員傷亡。由于門機長期處于高腐蝕、天氣情況惡劣的海邊工作環(huán)境，需密切關注設備整機安全性能，避免發(fā)生安全事故。這就要求港口在提高門機作業(yè)效率的同時，加強設備的日常檢查，如金屬結構、機構與零部件、電氣設備元器件和安全保護裝置的故障預測、診斷。

門機的日常管理以及設備運行安全狀態(tài)自我評估對設備“管用養(yǎng)修”人員的能力有極高的要求，如何快速客觀地檢查門機的整體性能狀態(tài)，是港口企業(yè)急需解決的難題。門機日常檢查流程及要點的基礎是對設計標準規(guī)范、使用操作規(guī)程、檢測典型案例的學習和掌握，結合行業(yè)專家的經驗對設備從金屬結構、機構與零部件、電氣設備和安全保護裝置等方面做出全面性檢查[1-2]。

1 金屬結構

金屬結構是門機的骨架，不僅支承結構、電氣設備和機構的重量，還起著傳遞動力、提升起吊載荷的作用。設備中的控制或動力裝置可以局部更換，而金屬機構如果出現(xiàn)裂紋、變形過大、失穩(wěn)等情況，輕則導致事后維修更換困難，重則導致整機報廢。因此，港口機械金屬結構在整機中占有極其重要地位，起重機事故中因結構故障導致的事故發(fā)生的比率也較高。

通過對國內外港口起重機金屬結構事故的分析，可以總結港口起重機結構事故的發(fā)生主要分為3 類：①疲勞裂紋的擴展結果；②局部失穩(wěn)引起整機破壞；③多種原因引起結構承載能力下降（如銹蝕），喪失了原有的抵抗性能。以上的原因可能與設備的材料、設計、管理及保養(yǎng)諸多因素有關，但都會在結構上有所體現(xiàn)，為了保證管理者在設備的使用期間對設備安全性的了解，對門機象鼻梁、臂架、平衡梁、人字架、轉臺、圓筒和門架金屬結構應力、裂紋、銹蝕、變形等進行檢查和測量是十分有必要的。

1.1 象鼻梁的檢查

象鼻梁結構是直接承受吊載的構件，距離門機回轉中心最遠。為了減小門機傾覆力矩，降低整機自重，象鼻梁的輕量化設計是最有效的途徑之一。在設計上應力取值較高，甚至接近許用應力；在結構上根據(jù)應力大小選擇厚薄板對接構件。如象鼻梁主梁下翼緣板設計應力較高，采用厚薄板對接的結構形式，雖然對接處不是受力最大的截面，但在港口頻繁、重載的工作下，較高的應力容易導致其結構產生疲勞失效，也是設計者往往忽視的部位[3]。

對我國部分沿海港口門機檢測情況的調研發(fā)現(xiàn)，一種大型門機象鼻梁在達到設計壽命前，其主梁下翼緣板就產生了變形失效（圖1）。一旦象鼻梁主梁變形失效，將直接影響港口的正常作業(yè)，甚至產生重大安全事故。因此在日常檢查中要注意象鼻梁主梁下翼緣板厚薄板對接處的變形情況。

圖1 象鼻梁主梁下翼緣板變形失效

象鼻梁拉桿頂端和立柱連接處也常存在開裂缺陷，且象鼻梁金屬結構外部油漆脫落嚴重。經分析確定其主要是由于結構設計不合理所致，在焊接處沒有考慮結構力流的平滑過渡，造成局部應力集中，長期工作后便會造成構件的損壞。

門機有時為了減少清倉量或加快裝卸效益，司機存在甩艙作業(yè)，而甩艙作業(yè)則屬于典型的歪拉斜吊違章操作，額外增大了起升載荷。

門機在設計計算的時候，象鼻梁四連桿結構在臂架變幅平面內是很剛強的，而在垂直平面方向相對就脆弱得多。偏擺角增加時，水平方向的附加力迅速增大。首先，甩艙作業(yè)往往導致偏擺角超過設計允許值，水平力就會變大，象鼻梁出現(xiàn)局部結構超載，往往在象鼻梁主梁與臂架連接鉸點附近結構出現(xiàn)局部變形或開裂；其次拖拉作業(yè)不僅使整機受力變大，起升鋼絲繩往往會碰磨艙口，造成鋼絲繩局部磨損，在日常檢查鋼絲繩時，也要注意觀察相應段的鋼絲繩；最后，甩艙作業(yè)時一旦發(fā)生抓斗被物料填埋而強行拉起，往往導致結構損傷。因此要嚴格注意甩艙作業(yè)導致的后果。

1.2 臂架的檢查

臂架下端用鉸軸與旋轉平臺前方的支座相連接，中部與變幅傳動裝置、臂架平衡系統(tǒng)相鉸接。臂架由薄鋼板焊接成的變截面箱型構件。常見的失效形式包括臂架根部支座焊縫開裂，拎點支座焊縫開裂，臂架內部橫筋、縱筋開裂變形，臂架頭部受壓失穩(wěn)變形。在日常檢查的時候，這些位置要格外注意。

臂架內部檢查時間應該半年檢查一次，檢查時要提前通風4 h 以上，隨身攜帶空氣質量監(jiān)測儀、手電筒、對講機、小榔頭等工具。檢查時應注意觀察臂架內部的積水、銹蝕、變形、開裂現(xiàn)象。

1.3 拉桿和平衡梁的檢查

拉桿是一根上端與象鼻架尾部相鉸接，下端與人字架頂部鉸接的剛性受拉桿件。拉桿一般采用由薄鋼板焊成箱型或管型截面的細長桿。

通常情況下，大拉桿可視為自重載荷作用下的二力桿，檢查時，注意觀察對接焊縫處油漆有無脫落、銹蝕、焊縫的開裂情況。重點檢查鉸點軸承竄軸失效，引起大拉桿彎曲（扭曲）變形。檢查平衡梁支座是否存在裂紋、脫焊，觀察鉸點處腹板變形情況。

檢測案例中出現(xiàn)過大拉桿受壓失穩(wěn)變形情況（圖2），分析得知，大拉桿受壓源于門機起吊的貨物外擺時，司機進行增幅作業(yè)，導致大拉桿受壓，若此種操作長期出現(xiàn)，就會造成大拉桿失穩(wěn)變形。

圖2 大拉桿受壓變形

1.4 人字架的檢查

人字架因為帶載回轉制動過程中，根部承受較大的扭轉載荷，因此在結構靜載應力較小的工況下，發(fā)生根部焊縫開裂的現(xiàn)象（圖3）。重點應檢查人字架與轉臺連接焊縫的開裂，人字架翼緣板的局部變形。

圖3 人字架根部開裂

1.5 門架的檢查

檢查端梁表面有無銹蝕，有無波浪度變形（可以用肉眼及水平尺輔助檢測），有無開焊開裂。法蘭螺栓有無松動，查“看”彈簧墊片是否翹起，上下法蘭面是否有間隙，方法可以用手指“靠”在法蘭面縫隙之間，利用門機運行時產生的晃動，判斷螺栓松緊；檢查端梁角焊縫處應力集中部位，是否銹蝕、開裂；橫梁內部重點檢查圓筒與橫梁上下翼緣板焊接處是否開焊銹蝕。

2 機構與零部件

門機工作機構按實現(xiàn)的運動情況的不同，可分為起升機構、變幅機構、回轉機構、行走機構，即四大機構。

2.1 起升機構的檢查要點

2.1.1 檢查起升減速箱、聯(lián)軸器

（1）判斷減速機運行情況，如異常響聲及振動。檢查方法：“聽”，借助螺絲刀貼在軸及軸承端蓋上，聽軸及軸承是否異響；“摸”，用手觸摸，將手面貼在減速機箱蓋及端蓋處，用手感覺軸是否串動，齒輪是否異常抖動、減速箱箱體整體抖動，底座螺栓松動。其次油內雜物檢查，簡單就是在放油口放油用手“摸”，感覺是否有顆粒物和判斷黏稠度。“看”，對減速器油位確認、判斷。

（2）檢查聯(lián)軸器和高速軸是否存在曠量和串動聯(lián)軸器的檢查主要通過“聽”和“看”。主要是“聽”聯(lián)軸器運轉是否有異響，判斷電機與減速機軸同軸度是否超標。如果懷疑存在曠動，讓操作人員起升和下降反復試車，通過“看”就能確定。

2.1.2 起升制動器的檢查

（1）檢查制動行程。油缸推桿在綠線上3 mm 正常，低于紅線區(qū)域制動效果差或無制動，還有制動器上無標線的，推桿調制10 mm 高，這樣才能保證油缸推桿的行程。

（2）檢查摩擦片、制動盤、制動力矩。檢查摩擦片的磨損情況，摩擦片在磨損至3 mm 時必須更換，制動盤與摩擦片的打開間隙為2～3 mm。如果摩擦片出現(xiàn)偏磨情況，可通過調節(jié)絲桿，調整摩擦片的均等間隙。制動盤檢查，要看制動盤表面是否光滑，有沒有明顯的溝槽和裂紋，制動盤的厚度磨損量，制動盤與高速軸有沒有曠動。制動器的力矩決定制動力度的大小，正常調整到上下刻度的1/2 以上。

（3）檢查卷筒、壓繩器。檢查卷筒本體及卷筒軸是否有裂紋，卷筒繩槽磨損情況，鋼絲繩壓板螺栓是否出現(xiàn)松動，壓繩器壓輪是否在鋼絲繩上，防止鋼絲繩跳槽；檢查底座、瓦架螺栓情況，不允許有松動。

2.2 變幅機構的檢查要點

（1）檢查制動器。變幅制動器非常關鍵，制動失靈關系到整臺門機，是檢查關鍵，檢查方法同起升機構。

（2）檢查緊固螺栓。補償軸與電機及減速機的連接螺栓不能松動，否則會造成變幅運行抖動。瓦架螺栓絕不允許有松動現(xiàn)象，若松動發(fā)現(xiàn)不及時，會使螺栓被上下瓦架切斷，后果非常嚴重。還有齒板與箱體的連接螺栓是否松動，如松動會造成齒板折斷。齒條與臂架連接的鉸點處軸端擋板螺栓是否松動。

（3）檢查齒條上下壓輪。齒條上下壓輪，確保壓輪正常轉動，如過松會造成齒條抖動；如過緊會造成壓輪內軸承損壞。

2.3 回轉機構的檢查要點

2.3.1 檢查旋轉減速器、電機連接盤

檢查旋轉減速器底座、減速器箱體法蘭螺栓是否松動，可以通過用手指觸“摸”上下法蘭之間結合面來判斷；通過“聽”電機啟動與停止的響聲來判斷旋轉電機連接盤曠量和彈性橡膠圈磨損情況，橡膠圈磨損嚴重會造成制動盤孔磨損而更換制動盤，也會造成電機連接盤曠動、軸折斷或電機軸承損壞燒壞電機等故障。

2.3.2 檢查極限力矩聯(lián)軸器

判斷極限力矩聯(lián)軸器是否正常，可以通過門機回轉制動時，回轉的滑行距離和滑行的角度來判斷。通常情況門機旋轉制動后旋轉滑行20°為正常，起到旋轉制動時緩沖的效果。

2.3.3 檢查上、下定位圈

許多門機減速器定位圈都有間隙，在旋轉時門機旋轉部位會發(fā)出異響，間隙過大會造成旋轉減速器下箱體扭斷或開裂。定位圈開焊，會造成回轉大齒圈及小齒輪輪齒磨損。

2.4 行走機構的檢查要點

行走機構在運行時，可以通過“看”車輪有沒有左右擺動，行走時“聽”車輪有沒有異響，判斷行走輪軸承是否損壞。

2.5 回轉支承裝置的檢查要點

2.5.1 檢查內外螺栓松緊情況

檢查時借助手錘敲打“，聽”發(fā)出的聲音來判斷螺栓松緊程度；“看”軸承與法蘭結合處，如有油擠出或明顯的縫隙，螺栓肯定松動，還可以通過門機運行觀察與法蘭面的間隙有無氣孔，判斷松緊。

2.5.2 檢查防塵圈、集中潤滑油道

防塵圈是防止軸承內進入雜物，也作為潤滑油在軸承內潤滑時間長短的保護。軸承內潤滑油難留存，若防塵圈損壞，軸承內的潤滑油會隨著門機旋轉被擠出，造成軸承潤滑不到位而損壞。

2.5.3 檢查軸承外齒磨損、裂紋情況

檢查日常涂抹潤滑脂的清潔程度，若粘連其他硬物，會伴隨門機旋轉，造成齒面磨損；檢查軸承外齒與驅動輪輪齒的嚙合情況，保證齒與齒結合是線接觸，通常接觸寬度保持在70%以上，可以借助塞尺或“鉛絲碾壓法”來檢測。

2.6 鋼絲繩的檢查要點

鋼絲繩有良好的彎撓，且具有承載能力大，耐沖擊、運動速度不受限制、運動平穩(wěn)、使用可靠等優(yōu)點，因此是起重機械中應用最廣泛的撓性構件。在門機鋼絲繩主要用作起升機構的承載繩。

檢查鋼絲繩時，發(fā)現(xiàn)鋼絲繩內部鋼芯嚴重銹蝕并出現(xiàn)大量斷絲，造成鋼絲繩直徑快速減小，失去支撐作用，且鋼絲繩直徑達到報廢標準規(guī)定（小于公稱直徑10%）時應報廢；內層鋼絲出現(xiàn)環(huán)形狀擠出鋼絲繩表面，1 個捻距內數(shù)量達到4 根以上（6×36WS 結構），處理后繼續(xù)出現(xiàn)擠出現(xiàn)象時應報廢；鋼絲繩形成死結，無法通過轉動方式解開或解開后結構嚴重變形時，鋼絲繩應報廢[4]。

3 安全保護裝置

安全裝置在設備工作過程中起著重要作用，安全裝置的存在與否、工作狀態(tài)的優(yōu)劣直接關系到港口機械的安全。門機安全裝置主要包括緩沖器、起重力矩限制器、防風抗滑裝置、限位開關等。

3.1 防風抗滑裝置的檢查要點

門機防風裝置通常由制動器、電動鐵鞋、防風拉鎖、錨定插板、手動鐵鞋、夾輪器、夾軌器、頂軌器等裝置組成。

檢查制動器看制動力矩和行程。判斷剎車的力度夠不夠，實踐經驗所得大車行走制動距離0.5 m 較為合適。檢查電動鐵鞋在手動狀態(tài)下，鐵鞋是否能夠收放自如，各鏈接點潤滑良好，鐵鞋與軌道是否成平行狀態(tài)，若鐵鞋不平下垂，鐵鞋頭部會與門機軌道接觸，在軌道接口處受阻，行走時會造成電動鐵鞋損壞。檢查防風拉鎖表面無損傷痕跡，各連接端無變形或松動，旋轉鎖緊裝置潤滑良好，連接焊縫完好。防風拉鎖，對稱布置，成“外八字”狀態(tài)。處于防風狀態(tài)時，可以用腳踩鋼絲繩或拉鎖，無晃動現(xiàn)象為合適繃緊狀態(tài)。

日常檢查時，要注意錨定坑內無積水，出水孔無堵塞。防止錨定拉鎖支座耳板長期被積水掩埋而銹蝕，出現(xiàn)分層剝落現(xiàn)象（圖4）。

圖4 防風拉鎖支座耳板

3.2 起重力矩限制器的檢查要點

起重力矩限制器又稱為超載限制器，是起重機重要的安全保護裝置。起重力矩限制器用于額定起重量隨幅度變化而變化的起重機。保證力矩限制器可靠穩(wěn)定運行，做好重量校驗（預警90%、報警95%、控制100%）和幅度校驗的檢查，依據(jù)產品使用規(guī)范，力矩限制器每6 個月至少進行一次校驗，周期性校驗須逐臺進行，維修校驗的設備按時間順延，校驗過程應嚴格遵守操作流程，提高校驗精度[5]。

3.3 限位開關、緩沖器的檢查要點

檢查限位開關，能夠接通、分斷控制電路，實現(xiàn)安全保護功能，如行走機構大車防撞激光限位的檢查，確保發(fā)光器、反光板的完好。檢查緩沖器注意是否老化或被意外撞擊損壞。

4 結語

港口企業(yè)管理現(xiàn)代化離不開設備管理現(xiàn)代化，港口機械設備自動化、智能化、大型化、高速化發(fā)展，對設備管理提出了新的要求。設備管理要遵循科學管理，從門機司機操作、日常檢查、專業(yè)點檢，保養(yǎng)潤滑和維修作業(yè)一體化運維機制的角度，做好門機檢查流程及要點，保證在役門機的安全運行，減少故障率和突發(fā)性安全事故，最大限度發(fā)揮門機設備經濟效益。