造船門式起重機(jī)安全性分析和技術(shù)檢驗思考

潘紅星

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院連云港分院，江蘇連云港 222000）

在過去的10年里，隨著時代的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，中國造船業(yè)蓬勃發(fā)展。現(xiàn)在，在世界造船市場上，中國的份額每年都在顯著增加，成為世界上最重要的造船中心之一。起重機(jī)是造船廠最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。滿足人們需求的各種起重設(shè)備出現(xiàn)在市場上。隨著造船業(yè)的蓬勃發(fā)展，起重機(jī)的起重能力越來越受到人們重視，已成為科學(xué)家們極具競爭力的研究課題。為了更好地發(fā)展，越來越多的船廠開始從舊船臺改為船塢。造船碼頭使用大型起重機(jī)，使滑道船能夠獨(dú)立建造大型船舶，從而大大縮短造船時間，這對碼頭非常重要。另一方面，大型船舶門式起重機(jī)的廣泛應(yīng)用也表明，近年來我國船舶制造企業(yè)的規(guī)模越來越大，船舶建造的潛力越來越大，科技含量不斷提高。

1.大型造船門式起重機(jī)特點

門式起重機(jī)（又稱龍門起重機(jī)）是一種門式起重機(jī)，通過側(cè)腿將橋梁固定在地面軌道上。該結(jié)構(gòu)包括門框、轉(zhuǎn)向架移動機(jī)構(gòu)、起重轉(zhuǎn)向架和電氣部分。一些龍門起重機(jī)一方面工作，另一方面在工廠或立交橋中工作，稱為半龍門起重機(jī)。龍門起重機(jī)的龍門橋由上橋（主梁和端梁）、支架、下梁等組成。為了擴(kuò)大起重機(jī)的工作范圍，主梁可以在支架外側(cè)或兩側(cè)拉伸支架，形成懸臂。懸臂起重機(jī)還可用于擴(kuò)大起重機(jī)節(jié)距和懸臂旋轉(zhuǎn)的工作范圍。造船廠在進(jìn)行船體吊裝、船塢組裝和焊接時，經(jīng)常需要使用帶有大型造船門的起重機(jī)。由于現(xiàn)場使用了其他合同設(shè)備，大型船用起重機(jī)和其他設(shè)備的設(shè)計和操作也有許多不同的特點，主要有以下幾點。

1.1 起重量大，自重大

隨著造船技術(shù)的發(fā)展，斷面質(zhì)量一般是根據(jù)起重機(jī)的起重能力來計算和設(shè)計的，目前，普通門式起重機(jī)已逐漸不能滿足人們造船的需要。為了提高造船廠的生產(chǎn)效率，有必要使用大負(fù)載起重機(jī)。為了滿足這一需求，一臺大型造船門式起重機(jī)可以達(dá)到100t的重量，而且起重機(jī)本身非常巨大。

1.2 跨度大，起升高度高

在實際船體生產(chǎn)中，整個船塢和分段裝配廠必須有起重機(jī)操作，因此起重機(jī)必須有很大的跨度。只有當(dāng)起重機(jī)的高度足夠時，才能進(jìn)行大體積、重量、翻轉(zhuǎn)和懸掛的工作。

1.3 功能多，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜

大型船舶門式起重機(jī)除了滿足正常起重和移動的要求外，還需要進(jìn)行一系列工作，如逐步提升2個車廂的精確定位離合器等。與普通起重機(jī)不同，大型船舶的起重機(jī)結(jié)構(gòu)有2個車廂和3個主鉤，與普通起重機(jī)相比，不同的掛鉤可以同時獨(dú)立工作。事實上，吊鉤之間的距離及其承載能力也受到特殊規(guī)定的約束。與門式起重機(jī)相比，大型船用起重機(jī)的整個電氣控制系統(tǒng)也非常復(fù)雜。

1.4 安全保護(hù)和防護(hù)裝置多

由于大型船用起重機(jī)噸位大、跨度大，在生產(chǎn)過程中必須采取更復(fù)雜的動作，因此，為了保證大型船用起重機(jī)的正常安全運(yùn)行，必須對其折疊紙進(jìn)行防護(hù)裝置的保護(hù)。在所有情況下，盡可能避免在使用過程中出現(xiàn)危險情況并損壞情況。

2.造船門式起重機(jī)的安全性分析

2.1 設(shè)備安全的重要性

船舶門式起重機(jī)在生產(chǎn)、安裝、使用、維護(hù)、試驗等環(huán)節(jié)存在風(fēng)險因素，可能引發(fā)事故。以下是災(zāi)難性事故的一些例子：在山東某造船廠一艘600t級船舶的艙口操作期間，一人因硬材料柔性支腿支撐偏差過大而死亡；上海一艘600t級船舶在運(yùn)行中2次坍塌，造成重大損失。由于截面承載力較大，懸架對柔性支腿的沖擊導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)；某600t船務(wù)公司在安裝調(diào)試船門時，由于兩側(cè)操作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向架偏差過大，承受側(cè)向拉力，機(jī)器倒塌，造成2人死亡，1人受傷；江蘇和浙江造船門戶上的幾家造船廠被風(fēng)吹走，生產(chǎn)原因是防風(fēng)裝置沒有按照說明啟動，鋼絲繩斷裂，吊架也脫落?？梢钥闯?，船舶入口具有多種風(fēng)險因素。因此，強(qiáng)調(diào)安全是重要和必要的。

2.2 安全狀況分析

根據(jù)全年起重機(jī)使用事故統(tǒng)計，運(yùn)行中事故比例為79.62%，儲運(yùn)中事故比例為6.64%，調(diào)試和調(diào)試過程中事故比例為6.16%，維護(hù)和恢復(fù)過程中事故率為7.11%，在測試中-0.5%。可以看出，起重機(jī)設(shè)備運(yùn)行過程中最有可能發(fā)生的事故當(dāng)然是由于設(shè)備運(yùn)行的高頻率，但在儲存、安裝、調(diào)試、維護(hù)和改造過程中，甚至在檢查環(huán)節(jié)也可能發(fā)生事故。通過事故分析不難發(fā)現(xiàn)使用不當(dāng)是一個重要原因，設(shè)備的隱患和缺陷不容忽視。根據(jù)丹石大橋及門控機(jī)構(gòu)的安全風(fēng)險分析，該裝置的安全隱患比例為39.5%，主要部件隱患占25.6%，電氣元件隱患占14.3%，操作機(jī)構(gòu)隱患占12.2%，金屬結(jié)構(gòu)隱患占6.2%，其他安全隱患2.2%。因此，對設(shè)備安全的潛在影響極大地影響著設(shè)備的安全，尤其是安全裝置、基礎(chǔ)零部件和電氣元件、操作機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)都是不可忽視的因素。此外，由于特殊情況，起重機(jī)的設(shè)計不完善，導(dǎo)致缺乏適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)，這是不可忽視的。船舶艙口模型在危險條件下的模擬表明，在某些特殊情況下存在很大的風(fēng)險。例如，當(dāng)承載能力突然卸載時，門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的最大應(yīng)力，在滿載靜態(tài)懸掛下可達(dá)到1.7倍；當(dāng)重物突然失去控制并高速下落時，緊急制動效果遠(yuǎn)大于起重機(jī)車輪和鋼絲繩的強(qiáng)度值；在臺風(fēng)作用下，防滑機(jī)構(gòu)失效，可能導(dǎo)致車輪與軌道末端的車廂相撞，導(dǎo)致起重機(jī)傾覆和結(jié)構(gòu)損壞[1]。

3.大型造船門式起重機(jī)的使用

大型造船門式起重機(jī)屬于特種設(shè)備，為了使其安全使用和控制，必須設(shè)計科學(xué)的控制系統(tǒng)。從大型船用起重機(jī)的管理效率可以直接看出企業(yè)特種設(shè)備的管理水平。鑒于大型船舶門式起重機(jī)的特殊性，其管理也應(yīng)符合其特點。此外，企業(yè)還應(yīng)制定一套更詳細(xì)的大型船用起重機(jī)操作規(guī)程、維修和應(yīng)急預(yù)案。大型起重機(jī)的操作人員需要經(jīng)過相關(guān)培訓(xùn)并取得特種作業(yè)資格證書才能開始操作，操作人員還需要積極培養(yǎng)綜合素質(zhì)，具有強(qiáng)烈的責(zé)任心和良好的心理素質(zhì)，熟練掌握各種應(yīng)急措施。只有這樣，事故發(fā)生的可能性才能降到最低。此外，由于地面工作繁重，可能會對起重機(jī)的安全運(yùn)行產(chǎn)生一定影響，企業(yè)可以定期進(jìn)行培訓(xùn)，提高員工的技能和專業(yè)技能，確保機(jī)器操作的安全。企業(yè)還需要專業(yè)維修人員對大型船用起重機(jī)進(jìn)行維修，并應(yīng)制定科學(xué)合理的維修計劃，選擇受過高等專業(yè)培訓(xùn)的人員進(jìn)行維修，使其熟悉起重機(jī)的機(jī)械和電氣部件，為了及時發(fā)現(xiàn)起重機(jī)的異常情況，選擇合理的方案并及時解決。為了保證船用起重機(jī)的安全，有必要對起重機(jī)進(jìn)行全面的安全分析，并積極開展技術(shù)檢查。為了起重機(jī)的安全，首先要注意起重機(jī)的安全，并貫穿于從設(shè)計到控制的全過程。其次，每個參與者都要建立完善的安全生產(chǎn)責(zé)任制，提高全體員工的安全意識。最后建立完善的質(zhì)量保證體系，確保產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)。相關(guān)工作人員應(yīng)特別注意安全技能和知識的培訓(xùn)，以確保起重機(jī)能夠合理有效地運(yùn)行并進(jìn)行安全工作，這將消除起重機(jī)、造船等方面的缺陷。對于起重機(jī)的技術(shù)檢查，應(yīng)首先做好準(zhǔn)備，包括充分了解起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)理和設(shè)備參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)連接方式，制定合理的控制技術(shù)，優(yōu)化測試儀器的控制和準(zhǔn)備技術(shù)；在國家有關(guān)規(guī)定的試驗過程中，對其額定負(fù)載進(jìn)行性能試驗。并根據(jù)需要優(yōu)化試驗過程，以確保起重機(jī)主梁的撓度及其減徑等相關(guān)要求；檢查結(jié)束后，將檢查結(jié)果告知被檢查單位，并敦促其利用檢查結(jié)果解決發(fā)現(xiàn)的安全問題或威脅。

4.大型造船門式起重機(jī)的檢驗

在造船門式起重機(jī)中，采用了通用門式起重機(jī)。其承載能力、跨度、提升高度和集裝箱重量遠(yuǎn)大于普通起重機(jī)，因此設(shè)備和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計很困難，安全保護(hù)裝置很多。這些特點決定了造船門的大量試驗，并且試驗工作將持續(xù)更長時間，因此，檢查單位應(yīng)當(dāng)提前與有關(guān)單位聯(lián)系，確保檢查工作順利完成。在起重機(jī)試驗期間，必須嚴(yán)格遵守國家相關(guān)要求。國家規(guī)定，起重機(jī)械只有在以下情況下才能注冊和投入生產(chǎn)：如何進(jìn)行相關(guān)的檢驗和驗證申請。與其他重型設(shè)備一樣，大型船舶門式起重機(jī)也應(yīng)成為檢驗機(jī)構(gòu)的重點。大型船用門式起重機(jī)試驗前，檢驗員應(yīng)完成相關(guān)任務(wù)，準(zhǔn)確確定大型船用門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行參數(shù)、電氣控制系統(tǒng)等知識，并能熟練驗證。同時，由于起重機(jī)的面積和體積非常大，需要準(zhǔn)備先進(jìn)的測量儀器。因此，為了確保數(shù)據(jù)的可靠性，通過試驗獲得的檢驗機(jī)構(gòu)必須配備高精度、廣泛的測量儀器，如通用儀器。由于大型船用起重機(jī)主梁和支腿的鋼板厚度在設(shè)計過程中和某些特殊位置也不同，因此，所選用的測厚儀必須提供足夠大的測量范圍來進(jìn)行測試。在制定大型船用起重機(jī)的試驗方案和過程中，相關(guān)檢驗機(jī)構(gòu)應(yīng)仔細(xì)檢查起重機(jī)，準(zhǔn)確評估其實際情況，制定詳細(xì)全面的計劃，并突出其主要部件。根據(jù)國家質(zhì)檢總局開發(fā)的管理技術(shù)和待測設(shè)備的設(shè)計說明，必須引入新的測試方法，而不應(yīng)僅停留在現(xiàn)有的測試方法上。由于大型船用起重機(jī)的檢測對象眾多，檢測時間可能很長[2]。因此，在監(jiān)測方案中，有必要提前規(guī)劃相關(guān)單位的工作，以確保各單位之間的一致性和默契，確保測試的有效性。在大型船用起重機(jī)的檢測過程中，起重機(jī)性能的確定起著非常重要的作用。空載試驗、額定負(fù)載試驗、靜負(fù)載試驗、動負(fù)載試驗和特殊要求下的試驗。由于大型造船門式起重機(jī)的承載能力非常大，在運(yùn)行能力測試中，在負(fù)載測試前準(zhǔn)備重量可能需要很長時間。此外，為了使檢驗更加準(zhǔn)確可靠，有必要仔細(xì)準(zhǔn)確地計算成品重量并記錄數(shù)據(jù)。檢查結(jié)束后，檢查機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)根據(jù)檢查結(jié)果對檢查結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)反饋，并提出必要的檢查通知。如果在測試中發(fā)現(xiàn)問題，使用機(jī)構(gòu)將采取科學(xué)的糾正措施。

5.檢驗中發(fā)現(xiàn)的問題

以上分析表明，應(yīng)加強(qiáng)對船舶艙門安全的管理和監(jiān)督。起重機(jī)設(shè)備從設(shè)計、制造、儲存、安裝調(diào)試到運(yùn)行、維護(hù)和控制的每一個環(huán)節(jié)都不容忽視。船舶建造安全管理是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，因此，有必要根據(jù)系統(tǒng)科學(xué)的原理進(jìn)行綜合管理。各環(huán)節(jié)有關(guān)單位要完善安全生產(chǎn)責(zé)任制，增強(qiáng)企業(yè)負(fù)責(zé)人、領(lǐng)導(dǎo)和其他人的安全意識。通信產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)、儲存和運(yùn)輸必須建立完善的質(zhì)量保證體系，確保產(chǎn)品質(zhì)量。運(yùn)營單位應(yīng)加強(qiáng)對安全人員的培訓(xùn)，嚴(yán)格按照說明書操作，消除設(shè)備缺陷和隱患，加強(qiáng)設(shè)備安全，服務(wù)人員必須保證服務(wù)質(zhì)量加強(qiáng)安全檢查和特種設(shè)備安全檢查。在這方面，中國與發(fā)達(dá)國家之間存在很大差距。根據(jù)控制標(biāo)準(zhǔn)，我們的《造船門式起重機(jī)》（GB/T 27997-2011）只規(guī)定了兩種類型的工廠試驗和外形試驗，美國ASME標(biāo)準(zhǔn)包括初始試驗、定期試驗和定期試驗。ASME標(biāo)準(zhǔn)的定期檢驗每年進(jìn)行一次，我們的門式起重機(jī)基本上是2年。作為一種特殊設(shè)備，我們在安全規(guī)則中增加了與安全相關(guān)的驗證元素，但測試周期和常規(guī)控制措施的缺陷是顯而易見的。中國起重機(jī)事故的發(fā)生率遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國家，系統(tǒng)管理水平的差距肯定是一個重要原因。在大型起重機(jī)械上安裝安全控制系統(tǒng)也是提高安全性的重要措施。國家安全監(jiān)督管理總局要求2014年實施船舶建造門戶安全監(jiān)督制度。這有助于確保造船門的安全，但也許更重要的是確保設(shè)備在整個使用壽命期間安全可靠，有關(guān)單位應(yīng)及時采取糾正措施。在具體施工過程中，施工現(xiàn)場往往采用多種同時作業(yè)方式，在交叉作業(yè)施工中尤為明顯，此時吊車上的保護(hù)裝置未首次安裝時容易出現(xiàn)問題。零件的狀態(tài)與安裝圖紙的狀態(tài)不同。門式起重機(jī)的安全管理制度應(yīng)在人員要求、工作職責(zé)和操作程序、業(yè)務(wù)管理、檢查周期、獎懲制度等方面做出具體明確的規(guī)定。重點是明確的安全指示，至少包括風(fēng)險源的識別：例如，軌道斷裂會導(dǎo)致人員受傷和機(jī)械損壞。起吊貨物時放棄過載保護(hù)會造成嚴(yán)重?fù)p壞；開工前：如果啟動前鋼軌被夾緊和錨固，應(yīng)松開鐵楔，電源、電壓和耦合應(yīng)正常；工作中：如果每班第一次起吊貨物，應(yīng)在原位置懸掛約0.5m，然后放下貨物并可靠檢查制動器的效率，嚴(yán)格遵守“十不吊”制度操作后：為防止風(fēng)吹門腿導(dǎo)致吊鉤墜落到一定高度，將控制器手柄置于“零”位置，關(guān)閉門窗，記錄并夾緊軌道和錨固件；應(yīng)急響應(yīng)措施：運(yùn)行中出現(xiàn)故障時，應(yīng)立即停止運(yùn)行，報告維修工作，等待維修人員，禁止個人修理等；職業(yè)風(fēng)險防護(hù)：當(dāng)接觸金屬、灰塵時需要在操作環(huán)境中采取除塵措施，必須攜帶工作人員的作業(yè)噪聲、隔聲等防護(hù)用品。

6.結(jié)語

船舶起重機(jī)在復(fù)雜惡劣的環(huán)境中使用，安全性要求很高。從根本上減少和預(yù)防工業(yè)事故，安全管理應(yīng)致力于在設(shè)備的整個使用壽命內(nèi)對設(shè)備的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行安全和質(zhì)量控制。因此，有關(guān)單位必須落實安全措施，確保起重機(jī)在使用壽命到期前始終得到設(shè)計的保證。安全生產(chǎn)的可能性主要取決于用戶對大型船用起重機(jī)安全使用的重要性，檢驗機(jī)構(gòu)只能執(zhí)行一項監(jiān)督大型船用起重機(jī)驗收的職能。使用大型船用起重機(jī)時，相關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)管理制度和操作規(guī)程，確保操作過程中的安全操作。設(shè)備應(yīng)在工作日內(nèi)定期進(jìn)行維護(hù)和檢查，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行，確保大型船用起重機(jī)工人的安全，推動中國船運(yùn)業(yè)的快速發(fā)展。