起重機(jī)制動(dòng)器安全性能的探討

1、起重機(jī)制動(dòng)器失控造成人員傷亡

2003-03-09，大化水力發(fā)電總廠在承包左江電廠檢修工程的施工作業(yè)中，按工作計(jì)劃進(jìn)行轉(zhuǎn)輪回裝。召開班前會(huì)后，進(jìn)行作業(yè)前的工作安排和安全技術(shù)交底，相關(guān)工作人員準(zhǔn)備就緒，開始工作。在吊裝好泄水錐，整體試吊轉(zhuǎn)輪無異后，10：28開始往機(jī)坑吊裝，10：30當(dāng)轉(zhuǎn)輪吊至機(jī)坑并下放約3m時(shí)，橋機(jī)突然失控，轉(zhuǎn)輪加速下落。在此過程中，橋機(jī)上制動(dòng)器發(fā)生爆裂，減速箱齒輪崩裂，鋼絲繩拉斷，轉(zhuǎn)輪落至機(jī)坑。事故造成在橋機(jī)上負(fù)責(zé)監(jiān)護(hù)的工作人員1人死亡，2人受傷。

事故原因初步分析為橋機(jī)在吊物下放時(shí)脫檔，造成橋機(jī)失控。

2、起重機(jī)制動(dòng)方式不合理

據(jù)了解，目前絕大多數(shù)起重機(jī)制動(dòng)器，都是輪轂式制動(dòng)器，當(dāng)需要開閘或制動(dòng)時(shí)，通過電磁鐵吸、放或油泵的起動(dòng)、停止，將制動(dòng)彈簧的彈力壓緊或釋放，使制動(dòng)瓦離開制動(dòng)輪或貼合夾在制動(dòng)輪上，達(dá)到開閘或制動(dòng)的要求。而現(xiàn)在的起重工作，特別是在起吊大型重物時(shí)，往往在起重機(jī)上配備數(shù)名負(fù)責(zé)監(jiān)護(hù)的工作人員，其目的是在起吊中發(fā)生脫檔、溜鉤事故時(shí)，須用撬棍等工具加大制動(dòng)瓦對制動(dòng)輪的施壓，從而達(dá)到緊急制動(dòng)的目的，以減少事故的損壞程度。在“3.9”事故中，橋機(jī)上負(fù)責(zé)監(jiān)護(hù)的工作人員也采取了這樣的措施，但沒有取得相應(yīng)的作用，反而卻因?yàn)橹苿?dòng)器發(fā)生崩裂，制動(dòng)器碎片飛出致使監(jiān)護(hù)人員傷亡的重大事故。為什么付出了人員傷亡的慘痛代價(jià)卻沒能減少事故的損壞程度呢?

首先，負(fù)責(zé)監(jiān)護(hù)工作的機(jī)械工作人員使用撬棍等工具加大制動(dòng)瓦對制動(dòng)輪的施壓，從而達(dá)到緊急制動(dòng)目的的工作方法值得商榷。當(dāng)起重機(jī)在起吊大型重物而又發(fā)生脫檔、溜鉤事故時(shí)，起動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)軸會(huì)隨著重物的加速下滑產(chǎn)生飛逸轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)軸上的制動(dòng)輪也隨之產(chǎn)生強(qiáng)大的徑向振動(dòng)力。此時(shí)，起重機(jī)制動(dòng)器動(dòng)作合閘，制動(dòng)瓦會(huì)受到巨大的徑向沖擊力，若再人為的加大制動(dòng)瓦對制動(dòng)輪的施壓，制動(dòng)瓦本身所受到的巨大沖擊力也就會(huì)更大，制動(dòng)瓦發(fā)生崩裂的危險(xiǎn)性隨之升高，在制動(dòng)器前施壓的工作人員的危險(xiǎn)性可想而知。因此，筆者以為工作人員使用撬棍等工具加大制動(dòng)瓦對制動(dòng)輪的施壓，從而達(dá)到緊急制動(dòng)目的的工作方法不可取。其次，制動(dòng)器只設(shè)置在傳動(dòng)軸上不夠完善。因?yàn)榧偃绨l(fā)生脫檔而制動(dòng)器卻又機(jī)械性損壞的時(shí)候，就沒有任何辦法能減少事故的損失了。那么應(yīng)如何減少起重機(jī)因?yàn)槊摍n而產(chǎn)生的事故損失呢?筆者認(rèn)為升船機(jī)的制動(dòng)方式可以借鑒。

3、改進(jìn)起重機(jī)制動(dòng)器安全性能的探討

以巖灘電廠垂直入水式升船機(jī)的制動(dòng)方式為例，其承船廂重1430t，配重混凝土重1100t，主提升機(jī)制動(dòng)形式為液壓盤式制動(dòng)器，包括工作制動(dòng)器和安全制動(dòng)器兩套系統(tǒng)。升船機(jī)每次需要?jiǎng)幼鲿r(shí)，安全制動(dòng)器首先開閘，開閘到位后主提升電機(jī)出力達(dá)到一定的扭矩后工作制動(dòng)器開閘，升船機(jī)開始運(yùn)行;需要停機(jī)時(shí)，工作制動(dòng)器配合主提升電機(jī)先合閘制動(dòng)，延時(shí)6s后安全制動(dòng)器合閘制動(dòng)，完成運(yùn)行過程。發(fā)生故障和事故時(shí)，還能按照編制的制動(dòng)動(dòng)作程序，安全地緊急制動(dòng)停機(jī)。整個(gè)過程可靠安全，在升船機(jī)的安裝調(diào)試及這幾年的運(yùn)行中得到可靠的驗(yàn)證。因此，如果起重機(jī)采用以下制動(dòng)方式，可以達(dá)到安全可靠的效果。

3.1采用液壓盤式制動(dòng)器

和輪轂式制動(dòng)器相比，液壓盤式制動(dòng)器具有制動(dòng)原理簡潔可靠，合閘響應(yīng)快等特點(diǎn)。在合閘制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)瓦對制動(dòng)盤的作用力是軸向的而不是徑向的，使制動(dòng)盤承受的沖擊力非常小，讓制動(dòng)失效概率降至最低。

3.2增加安全制動(dòng)器

這里所要增加的安全制動(dòng)器，是指參照垂直升船機(jī)的制動(dòng)設(shè)置，在卷筒部分增加制動(dòng)盤并在相應(yīng)合適的位置放置數(shù)組盤式制動(dòng)器，使它們成為完全獨(dú)立的一套安全制動(dòng)系統(tǒng)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。

(1)解放了監(jiān)護(hù)人員的人力操作，減少被傷害的危險(xiǎn)性;

(2)增強(qiáng)了起重機(jī)運(yùn)行的安全可靠性，當(dāng)起重機(jī)發(fā)生事故時(shí)能有效防止事故的擴(kuò)大。通俗說就是假如起重機(jī)發(fā)生脫檔、溜鉤事故，即使是在起動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)軸、工作制動(dòng)器、減速箱都損壞的情況下，卷筒部分的安全制動(dòng)器都能有效地合閘制動(dòng)，制止吊鉤繼續(xù)下滑，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大;

(3)在某些需要由變速箱進(jìn)行機(jī)械切換高低速檔的特殊橋式起重機(jī)上，只需將安全制動(dòng)器合閘制動(dòng)，確保卷筒被安全制動(dòng)器抱緊后，做好相應(yīng)的防止安全制動(dòng)器誤動(dòng)措施，就可以根據(jù)需要，松開工作制動(dòng)器進(jìn)行高速檔與低速檔的互換工作。

3.3控制系統(tǒng)的要求

考慮到起重機(jī)升降需要頻繁動(dòng)作，并有點(diǎn)動(dòng)的動(dòng)作要求，如果安全制動(dòng)器也頻繁動(dòng)作，就會(huì)影響到升降的動(dòng)作要求，因此，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下工作狀態(tài)的要求：

(1)正常工作狀態(tài)。每次啟動(dòng)起重機(jī)前，起重機(jī)司機(jī)按下啟動(dòng)按扭，安全制動(dòng)器自動(dòng)開閘，開閘到位后發(fā)信號到操作臺允許起重機(jī)工作。起重機(jī)工作期間，升降的制動(dòng)工作由工作制動(dòng)器完成，安全制動(dòng)器保持常開狀態(tài)。起重作業(yè)結(jié)束，工作制動(dòng)器合閘制動(dòng)，起重機(jī)司機(jī)檢查無異后，在離開操作臺前，斷掉起重機(jī)電源，安全制動(dòng)器合閘鎖定，工作結(jié)束;

(2)起重機(jī)發(fā)生故障時(shí)的工作狀態(tài)。發(fā)生故障時(shí)，起重機(jī)司機(jī)按應(yīng)急制動(dòng)按扭，工作制動(dòng)器立即合閘制動(dòng)，安全制動(dòng)器延遲2～5s合閘制動(dòng)，防止發(fā)生事故;

(3)起重機(jī)發(fā)生破壞事故時(shí)的工作狀態(tài)。發(fā)生事故時(shí)，起重機(jī)司機(jī)按緊急制動(dòng)按扭，起重機(jī)控制電源斷開，工作制動(dòng)器和安全制動(dòng)器立即失電合閘制動(dòng)，防止發(fā)生事故;

(4)在特殊情況下(如起重機(jī)突然系統(tǒng)失電)，工作制動(dòng)器和安全制動(dòng)器也應(yīng)同時(shí)進(jìn)行緊急合閘制動(dòng)。

或者將安全制動(dòng)器設(shè)置為常開式安全制動(dòng)器，平時(shí)安全制動(dòng)器始終保持全開狀態(tài)，起重機(jī)升降的制動(dòng)工作由工作制動(dòng)器完成，安全制動(dòng)器作為一種保護(hù)備用。當(dāng)起重機(jī)發(fā)生故障和事故或工作制動(dòng)器需要檢修、需要松開工作制動(dòng)器進(jìn)行切換高速檔與低速檔的時(shí)候，安全制動(dòng)器才投入使用。

其他的工況還可以根據(jù)要求，通過電氣部分的設(shè)定而另行調(diào)整。