港口起重機起升機構安全制動器應用的相關建議

李靜 李益琴

隨著港口起重機工作級別和裝卸效率的提高，起重機起升機構的使用頻率增加，起重機在吊運作業過程中的頻繁啟動和制動對制動器的安全性能提出較高要求。我國現行的起重機相關技術標準主要對工作制動器的設置和安全系數作出規定，而對安全制動器的規定相對缺乏。本文在比較國內外起重機相關技術標準對起升機構制動器規定的基礎上，對安全制動器的應用提出相關建議。

1 我國起重機相關技術標準對起升機構制動器的規定

1.1 GB/T 3811―2008《起重機設計規范》

（1）起升機構每套獨立的驅動裝置至少應裝設1個支持制動器；對于吊運液態金屬及其他危險物品的起升機構，其每套獨立的驅動裝置至少應裝設2個支持制動器。

（2）在對安全性要求特別高的起升機構中，為防止因起升機構的驅動裝置損壞而引發安全事故，應在鋼絲繩卷筒上裝設機械式制動器用于安全制動。此安全制動器在機構失效或傳動裝置損壞導致物品超速下降的情況下且下降速度達到額定速度的1.5倍前自動起作用。

1.2 TSG Q0002―2008《起重機械安全技術監察規程――橋式起重機》

（1）吊運熔融金屬或發生事故后可能造成重大危險或損失的起重機的起升機構，其每套驅動系統必須設置2個獨立的工作制動器（即支持制動器）。

（2）采用電動葫蘆作為起升機構吊運熔融金屬的起重機，其制動器的設置應當符合以下要求：①當額定起升質量大于時，電動葫蘆除設置1個工作制動器外，還必須設置1個安全制動器，安全制動器應當設置在電動葫蘆的低速級上，當工作制動器失靈或傳動部件破斷時，能夠可靠地支持住額定載荷；②當額定起升質量小于或等于時，電動葫蘆除設置工作制動器外，也宜在低速級上設置安全制動器，否則電動葫蘆應當按額定起升質量的1.5倍設計，或者使用單位選用的起重機的額定起升質量應當是最大起升質量的1.5倍，并且須用起升質量標志明確許用的最大起升質量。

2 國外起重機相關技術標準對起升機構制動器的規定

2.1 《歐洲起重機械設計規范》（歐洲搬運工程協會標準）

（1）起重裝置必須配備自動作用的制動器，該制動器在斷電或起重裝置發生故障的情況下能夠安全地支持住試驗載荷。

（2）搬運熔化物質的起重裝置應有2個彼此獨立操作的機械式制動器，且第二個制動器相對于第一個制動器應滯后一段時間起作用。

（3）在驅動裝置損壞等特別危險的情況下，第二個制動器應作用在繩索卷筒上，對該制動器的控制應使其能在荷重下降速度達到額定下降速度的1.5倍之前自動起作用。在此情況下，起重機的控制裝置應包括能觸發制動器的緊急斷電器。

2.2 《高架和龍門起重機（單梁或多梁頂行橋架、頂行起重機）》（美國機械工程師學會標準）

起重機每套獨立的起升裝置至少有1個支持制動器。吊運液態金屬的起重機的每套獨立的起升裝置應安裝2個支持制動器（其中1個裝在減速器軸上），并應外加控制制動裝置。若起升裝置有1個機械式載重控制器或在喪失動力的情況下沿下降方向有實現緊急制動的控制裝置，則僅需1個支持制動器。

2.3 《一般用途的動力驅動高架移動式起重機、半重型移動式起重機和重型移動式起重機規范》（英國標準）

起重機的起升機構應設置制動器，以便在斷電或發生事故時實現制動，并使載荷在任一起升位置保持靜止。

3 起重機起升機構安全制動器應用的相關建議

通常情況下，起重機的起升機構只裝設支持制動器，在作業過程中存在一定的安全風險：首先，支持制動器在起升機構中既是重要的工作部件，也是相當重要的安全保護裝置，如果該制動器失效，起升機構不僅無法正常停車，而且安全保護功能也隨之喪失；其次，支持制動器的保護范圍有限，在傳動鏈（非高速軸）出現斷軸、斷齒等失效形式的情況下，即使支持制動器能夠有效制動高速軸，整個機構仍然會失去控制，進而引發事故。[1]

在國內相關技術標準中：GB/T 3811―2008《起重機設計規范》不僅對支持制動器的數量、安全系數等作出規定，而且還提出裝設安全制動器的新要求；此外，JB/T 7688. 5―2012《冶金起重機技術條件第5部分：鑄造起重機》同樣提出裝設安全制動器的要求。國外相關技術標準大多要求吊運熔融金屬及易燃、易爆的化學品和危險品的起重機裝設安全制動器。

安全制動器也即卷筒制動器，其直接作用在卷筒法蘭上，與整個傳動鏈構成并聯形式，能夠有效提高系統的安全性和可靠性。在起重機上增設安全制動器后，卷筒部分就形成完全獨立的安全制動系統，即使在啟動電機、傳動軸、減速箱、工作制動器均損壞的情況下，卷筒部分的安全制動器也能實現有效的合閘制動，從而阻止吊鉤繼續下滑，防止事故進一步擴大。[2]當機構正常啟動時，安全制動器先打開，支持制動器后打開；當機構正常制動時，支持制動器先制動，安全制動器延遲至主制動器制動動作完成后再制動。

安全制動器要實現有效制動，其制動力矩應大于或等于經計算得到的卷筒制動盤所需的制動力矩。在實際應用中，安全制動器的選型主要參照生產廠家的相關要求和規定，或基于卷筒上的力矩乘以一定的安全系數。目前，國內外起重機相關技術標準對安全制動器的安全系數均缺乏明確規定。對于安全制動器而言，安全系數過小會導致其制動力矩不足，從而造成安全隱患；但安全系數也并非越大越好，過大的安全系數會導致其制動力矩較大，從而對系統造成沖擊，進而導致系統部件損壞。建議相關科研單位或標準制修訂部門根據實際的工程經驗及安全制動器制動距離的計算依據，在規范中規定或推薦科學、可靠的安全系數范圍。

按照GB/T 3811―2008《起重機設計規范》的規定，吊運液態金屬及其他危險物品的起升機構或對安全性要求特別高的起升機構應裝設安全制動器，但其并未明確界定危險情況或安全級別。筆者在對在役港口起重機的調研過程中發現：部分吊運重大件的起重機裝有安全制動器；岸橋的起升機構和俯仰機構在裝有2個支持制動器的同時，還安裝了安全制動器。基于安全因素的考慮，建議相關標準進一步細化裝卸條件和安全級別，擴大安全制動器的應用范圍，從而提高港口裝卸作業的安全性，防止重大事故的發生。

參考文獻：

[1] 李向東. 起重機起升機構多制動器設計的探討[J].起重運輸機械，2011（2）：1-3.

[2] 包波. 起重機制動器安全性能的探討[J].電力安全技術，2004，6（1）：24-25.

（編輯：張敏 收稿日期：2016-05-12）