提高設(shè)計質(zhì)量對減少起重機(jī)械安全事故的意義

王傳民，鄭曉剛

（1.水利部產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究所，浙江杭州 310012；2.杭州江河機(jī)電裝備工程有限公司，浙江杭州 310012）

起重機(jī)又稱吊車，是指在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運(yùn)重物的多動作起重機(jī)械。作為我國八大特種設(shè)備之一，起重機(jī)廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)建設(shè)、港口碼頭、生產(chǎn)制造、電站運(yùn)營等領(lǐng)域。據(jù)國家有關(guān)部門統(tǒng)計，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，近年起重機(jī)意外事故數(shù)量呈快速上升趨勢，死亡人數(shù)也逐年增加。降低起重機(jī)的安全事故一直是國家有關(guān)部門、起重機(jī)生產(chǎn)廠家及使用單位最重視的目標(biāo)。起重機(jī)的設(shè)計、工藝、管理和使用等都有其特殊的技術(shù)要求，以確保產(chǎn)品質(zhì)量和安全運(yùn)行。除去制造質(zhì)量問題和使用管理不當(dāng)造成的安全事故外，還要深刻意識到提高設(shè)計質(zhì)量對于減少起重機(jī)安全事故的意義，這是一個值得引起有關(guān)科技人員重視的問題。

1 起重機(jī)械安全事故的主要類型

眾所周知，危險因素是事故發(fā)生的起源。通過分析起重機(jī)的型式和作業(yè)過程可以發(fā)現(xiàn)，起重機(jī)械特殊的結(jié)構(gòu)形式和工作的運(yùn)動方式本身就存在著諸多危險因素。這些危險因素有些是顯現(xiàn)的，容易被人們發(fā)現(xiàn)并做出相應(yīng)的預(yù)防措施；而有些是隱形的，不容易被人們發(fā)現(xiàn)而帶來更大的安全隱患。各種不同形態(tài)危險因素往往交織在一起，使得起重機(jī)安全事故屢有發(fā)生。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計分析，起重機(jī)事故主要有以下幾種類型。

1.1 重物墜落傷害事故

重物墜落原因有多種，起升機(jī)構(gòu)的零件發(fā)生故障或損壞（特別是制動器失靈、鋼絲繩或吊鉤斷裂等）都可能引發(fā)重物墜落的危險。其他常見原因還有物件捆綁不牢或掛鉤不當(dāng)發(fā)生脫鉤散落、電磁吸盤操作不當(dāng)或突然失電導(dǎo)致其吸吊的物料墜落等。另外，如果重物墜落是危險物料，例如，高溫液體金屬，易燃易爆、有毒、有腐蝕等危險品，它們的墜落還可能導(dǎo)致人員或環(huán)境燙傷、粉塵傷害、腐蝕等二次傷害。

1.2 起重機(jī)失穩(wěn)事故

起重機(jī)失穩(wěn)主要有兩種情況和原因：一是由于操作不當(dāng)（例如，超載、臂架變幅或旋轉(zhuǎn)過快等）、支腿未找平或地基沉陷等原因，導(dǎo)致起重機(jī)由于傾覆力矩過大而傾翻；二是由于基礎(chǔ)坡度或風(fēng)載荷作用，使起重機(jī)沿傾斜路面或軌道滑動，發(fā)生不應(yīng)有的位移、脫軌或傾覆。

1.3 金屬結(jié)構(gòu)破壞事故

作為整臺起重機(jī)的重要組成部分，起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)不僅承載了起重機(jī)的自重和吊重，而且構(gòu)架了起重作業(yè)的立體空間。由于起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)組成不同，金屬結(jié)構(gòu)破壞形式往往也不同。例如，門式起重機(jī)和橋式起重機(jī)的主梁下?lián)隙瘸瑯?biāo)或支腿垮塌，門座起重機(jī)和塔式起重機(jī)的墜臂、倒塔等。金屬結(jié)構(gòu)的破壞常常會導(dǎo)致嚴(yán)重傷害，甚至出現(xiàn)群死群傷。

1.4 人員高處跌落事故

起重機(jī)往往自身機(jī)體高大，一般橋式起重機(jī)和門式起重機(jī)的主梁架設(shè)高度都在10m以上，塔式起重機(jī)和門座起重機(jī)甚至高達(dá)幾十米。為了獲得作業(yè)現(xiàn)場清楚的觀察視野，司機(jī)室往往設(shè)在金屬結(jié)構(gòu)的高處，很多設(shè)備也安裝在高處，起重機(jī)轉(zhuǎn)移場地時的拆裝作業(yè)、起重機(jī)高處設(shè)備的維護(hù)和檢修，以及安全檢查測量，這些需要人員登高的場所和作業(yè)環(huán)節(jié)，都存在著人員從高處跌落傷害的危險。

1.5 作業(yè)人員觸電傷害事故

大多數(shù)起重機(jī)都是電力驅(qū)動，供電電源都是380V及以上電壓，如果輸電線路或高壓元器件絕緣保護(hù)出現(xiàn)問題，作業(yè)人員與帶電體距離過近或觸碰帶電物體時，都可能引發(fā)觸電傷害。即使是流動式起重機(jī)，在輸電線附近作業(yè)時，觸碰高壓線的事故也時有發(fā)生。直接觸電或由于跨步電壓會造成電傷、電擊事故。

1.6 起重機(jī)運(yùn)行造成的夾擠和撞擊事故

受工作環(huán)境條件所限，有些橋式起重機(jī)軌道兩側(cè)缺乏良好的安全通道，回轉(zhuǎn)臂架式起重機(jī)的起重臂架作業(yè)回轉(zhuǎn)半徑與鄰近的建筑結(jié)構(gòu)之間的距離過小，使起重機(jī)在運(yùn)行或回轉(zhuǎn)作業(yè)期間，對滯留在其間的其他人員造成夾擠傷害。此外，起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的操作失誤或制動器失靈引起溜車，可能對人員造成碰撞或碾軋傷害事故等。

1.7 其他機(jī)械傷害

起重機(jī)上各機(jī)構(gòu)都存在運(yùn)動零部件，當(dāng)保護(hù)或操作不當(dāng)時，就有可能發(fā)生人體某部位與運(yùn)動零部件接觸引起的絞、碾、戳等傷害，液壓元件或管路破壞造成高壓液體的噴射傷害，運(yùn)轉(zhuǎn)零件破壞飛出物的打擊傷害，抽拉吊索引起的彈射傷害等。

2 案例分析

近年，起重機(jī)事故率一直居高不下，其原因是多方面的，主要包括標(biāo)準(zhǔn)滯后、設(shè)計前瞻性不足、制造工藝水平落后、安裝質(zhì)量控制不嚴(yán)、使用管理不到位等。要減少起重機(jī)械安全事故的發(fā)生，可以從制修訂相關(guān)規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)監(jiān)督管理等方面入手，更為重要的是要從設(shè)計的源頭抓起，提高設(shè)計的質(zhì)量，對各種工況和突發(fā)情況進(jìn)行充分的預(yù)判，并從安全保護(hù)和電氣控制方面采取相應(yīng)的措施，來降低起重機(jī)安全事故的發(fā)生率。從以下兩個真實事故案例中，可以看出設(shè)計質(zhì)量對于起重機(jī)安全的重要性。

（1）案例1：重慶草街某工地施工門座起重機(jī)傾覆事故。

水電站施工用門座機(jī)（圖1）是水電站用來澆注混凝土大壩及機(jī)電安裝用的一種門座起重機(jī)，具有起升揚(yáng)程高、工作幅度大的特點，曾經(jīng)為三峽大壩等諸多水電站的施工做出很大貢獻(xiàn)，深受施工單位的喜愛。但是由于自身結(jié)構(gòu)的特點，其穩(wěn)定性方面要求相對較高，如果在施工或拆裝過程中不能嚴(yán)格按照起吊安全要求，則有可能造成機(jī)毀人亡的重大安全事故。該機(jī)型最主要的保護(hù)裝置為力矩限制器，可以確保起吊作業(yè)不會超過額定載荷及額定幅度。

圖1 水電站施工用的門座起重機(jī)

2008年初，在重慶草街某工地，一臺門座起重機(jī)因力矩限制器出現(xiàn)故障，操作人員在故障排除前私自將該保護(hù)裝置短接，在沒有儀表參與保護(hù)的情況下進(jìn)行作業(yè)，超過了門機(jī)的承載能力，造成了門機(jī)的傾翻事故（圖2）。

圖2 傾翻的門座起重機(jī)

針對這一事故，違規(guī)操作者及所在單位均受到了處罰，但是作為設(shè)計單位，也從該事故中總結(jié)教訓(xùn)，改進(jìn)了設(shè)計方案。針對操作者可以私自短接力矩限制器的這一漏洞，設(shè)計人員改進(jìn)了PLC控制程序，要求在力矩限制器增加一輸出點，正常工作時直接連入PLC中，而且必須保證此點接通的時候方可對門機(jī)進(jìn)行操作，從而從源頭避免了使用單位或操作者再次違規(guī)操作的可能性。根據(jù)之后的調(diào)查了解，再沒有相關(guān)設(shè)備因為類似原因出現(xiàn)傾覆事故，而該設(shè)計要求已經(jīng)寫入有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的相關(guān)條款之中。

（2）案例2：曹娥江壩頂門機(jī)“溜車”事故。

壩頂門機(jī)是屬于移動式啟閉機(jī)的一種（圖3），主要負(fù)責(zé)水電站或水利樞紐閘門的啟閉工作，其起升容量是根據(jù)閘門重量加上水壓、淤泥等附加阻力確定的。作為起重機(jī)的一種，超載限制器同樣是一種基本的保護(hù)裝置，但是在2008版的《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》和2010版的《起重機(jī)械安全規(guī)程》發(fā)布之前，對起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的超速保護(hù)未加規(guī)定。

圖3 水電站壩頂門機(jī)

浙江紹興曹娥江大閘樞紐工程是浙江省重大水利項目，其負(fù)責(zé)閘門起吊的壩頂門機(jī)于2007年投入使用。在一次起吊過程中，壩頂門機(jī)出現(xiàn)了嚴(yán)重的“溜車”事故，因閘門下降速度過快，造成整個高速部分的傳動系統(tǒng)爆炸式分解（圖4）。

圖4 事故后的壩頂門機(jī)起升機(jī)構(gòu)

事后分析是起升時出現(xiàn)閘門卡槽，造成起升機(jī)構(gòu)過載，司機(jī)沒有采取停機(jī)措施，而是短接超載限制器，野蠻操作，造成變頻器輸出的扭矩突然消失，閘門失速下滑，因速度過快造成了設(shè)備嚴(yán)重?fù)p毀的后果。

針對這一事故，設(shè)計人員在之后的所有設(shè)計中均設(shè)置了機(jī)械離心式超速開關(guān)裝置，只要電機(jī)超過1.2～1.3倍的最高設(shè)定速度，超速開關(guān)就會自動動作，起升機(jī)構(gòu)就會立刻停機(jī)抱閘，避免此類事故再次發(fā)生。

3 結(jié)束語

起重機(jī)一旦發(fā)生安全事故往往會造成重大財產(chǎn)損失，甚至是人員傷亡，危害性很高。根據(jù)起重機(jī)械安全事故的發(fā)生原因和類型，人們往往比較關(guān)注制造質(zhì)量和人為操作，也是很多事故結(jié)論的落腳點，而設(shè)計方面尤其是控制和安全裝置方面的隱患往往會被忽視。隨著人們認(rèn)識的提高和制度的進(jìn)一步完善，安全責(zé)任已由使用者、制造者、安裝維修者向設(shè)計者、檢驗者延伸。起重機(jī)械的設(shè)計人員和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定者，要時刻從各種事故中總結(jié)教訓(xùn)，從源頭抓起，不斷提高設(shè)計質(zhì)量，不斷彌補(bǔ)各種漏洞，消除可能帶來的安全隱患，從而有效降低起重機(jī)安全事故的發(fā)生。