大型煉鋼廠起重設(shè)備吊索具安全改造研究

張海福

（張家口煤礦機械有限責(zé)任公司，河北 張家口 075025）

吊索具作為起重設(shè)備中的重要部件，能夠直接影響起重機的裝卸效率。由于吊索具通常情況下在露天場地使用，具有高頻率作業(yè)、現(xiàn)場振動大以及容易受周圍強電磁干擾的特點，極易造成不穩(wěn)定故障的出現(xiàn)[1]。因此，必須對吊索具的使用工況以及受力特點進行分析，明確吊索具橫梁承受對稱載荷以及橫梁受力，建造吊索具三維模型。考慮到吊索具中的平衡梁是結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的關(guān)鍵部件，必須結(jié)合吊具橫梁及其附件之間的約束關(guān)系，利用有限元分析、施加載荷及約束、網(wǎng)格劃分、靜態(tài)應(yīng)力分析以及疲勞分析，綜合分析大型煉鋼廠起重設(shè)備吊索具出現(xiàn)安全隱患的具體原因。在明確吊索具存在安全隱患具體原因的基礎(chǔ)上，本文通過對大型煉鋼廠起重設(shè)備吊索具安全改造進行研究，通過簡化吊索具繼電器線路以及加固腹板，致力于從根本上提高吊索具的安全性以及穩(wěn)定性。

1 安全管理吊索具的必要性

1.1 安全管理吊索的概念

所謂的安全吊索指的是為了達(dá)到物體挪動的目的，系結(jié)在起重機械和被起重物體之間的一種受力工具，也就是說，實現(xiàn)了空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的一種受力構(gòu)件。無論是采購檢驗入庫，還是在使用過程的維護與檢驗等，都對吊索具生命周期進行安全管理，從而可以保障生產(chǎn)的安全性，也使起重事業(yè)的風(fēng)險降至最低，公司的經(jīng)濟財產(chǎn)也得到保護，員工的健康與人身安全也得到保障。

1.2 安全管理吊索具的必要性

生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該將安全生產(chǎn)放在第一位，因為防危控疾的有效手段就是安全生產(chǎn)。衡量一家生產(chǎn)企業(yè)的能力與產(chǎn)能最基本的重要因素就是起重設(shè)備的高度、跨度與起重的能力以及翻身的能力。對于大型的起重設(shè)備來說，與之相匹配的吊索具也要具有較高的載荷能力與司索技術(shù)。因此，被吊物體和起重機之間的直接受力工具就是吊索具，如果在使用過程中損壞了吊索具，墜落的被吊物體就會受損，起重設(shè)備也會受到一定的損傷，甚至?xí)斐善鹬卦O(shè)備的側(cè)翻現(xiàn)象，致使工作人員的傷亡，給企業(yè)帶來直接或間接的損失，不利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，對吊索具實施安全管理工作，可以保障大型起重機設(shè)備、企業(yè)財產(chǎn)安全以及勞動者的人身安全，實現(xiàn)企業(yè)長足成長的目的。

2 大型煉鋼廠起重設(shè)備吊索具安全改造研究

2.1 吊索具繼電器線路簡化

首先，分析吊索具的PLC功能，其中主要包括：油泵啟停、旋鎖開閉以及20尺與40尺之間的轉(zhuǎn)換。針對吊索具繼電器線路輸入及輸出點的情況進行梳理，利用點對點的控制方式，對吊索具繼電器線路進行有效簡化。本文對吊索具繼電器線路簡化的具體方式為：對電磁閥動作以及油泵電機進行控制，從而在根本上減少吊具電纜線芯的使用次數(shù)。吊索具繼電器線路簡化示意圖，如圖1所示。

圖1 吊索具繼電器線路簡化示意圖

通過圖1可知，簡化后的吊索具驅(qū)動電磁閥動作的電壓為DC 26V，通過下達(dá)起重設(shè)備油泵啟動、旋鎖指令以及20尺與40尺之間的轉(zhuǎn)換指令，并在OFDT TENFHS SP20TMPV主SP40REQ程序中設(shè)置指令鎖存以及到位切除指令[2]。可以將吊索具的SP60-1S轉(zhuǎn)換指令看作一個脈沖，因此只需要FT20CND以及FT40CND在OFDT TENFHS SP20TMPV中進行類似指令即可完成20尺與40尺之間的轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)吊索具繼電器線路簡化。簡化完成的吊索具繼電器線路由于減少吊具電纜線芯的使用次數(shù)，能夠降低起重設(shè)備吊索具不穩(wěn)定故障出現(xiàn)的幾率，完成起重設(shè)備吊索具安全改造。

2.2 腹板加固

為解決起重設(shè)備吊索具在大型煉鋼廠投入生產(chǎn)使用過程中，上蓋板端頭與腹板的焊縫處很容易出現(xiàn)裂紋的問題，本文采用加固腹板的改造方式，提升起重設(shè)備吊索具的安全性能。可以通過在腹板末端延長20mm的位置切割出寬度為10mm的缺口，并開坡口，在接長部分內(nèi)側(cè)加襯墊進行焊接，從而確保腹板加固質(zhì)量。腹板加固時所需的加熱溫度可用點溫度儀測定，或根據(jù)鋼板顏色來進行判斷，700℃～800℃的鋼板呈櫻桃紅色。當(dāng)加熱圓達(dá)到此溫度時，可參考的錘擊順序用木錘連續(xù)、迅速地錘擊，在對稱錘擊外圈后再集中錘擊圓心，直至凸出部分接近平整時停止。當(dāng)溫度降至300℃～500℃時應(yīng)停止錘擊，否則由于鋼板進入藍(lán)脆狀態(tài)易出現(xiàn)裂紋，殘痕可留待在進一步降溫過程中收縮來清除補償[3]。腹板加固示意圖，如圖2所示。

圖2 腹板加固示意圖

通過圖2可知，在腹板加固過程中，必須準(zhǔn)備ACQ446C的鋼板4塊、ACQ345C的鋼板2塊，分別加固在腹板焊接處開坡口。通過對腹板進行加固，起重設(shè)備吊索具橫梁吊運重罐時所受最大應(yīng)力必然增加，可以近似材料的屈服極限。如出現(xiàn)凹陷部位，需要對凹陷部位進行矯正，可用一塊中間帶有圓孔的鋼板焊在凹部拉出，外力可用現(xiàn)場的起吊設(shè)備或其它引裝置。在拉時可配以火焰加熱，既方便又可以防止冷拉后回彈。在凹部拉平后鏟去那塊帶孔鋼板，并用砂輪磨平.為確保吊索具能夠安全使用，可以在保持上蓋板厚度不變的條件下，將端頭與模板交接處上方150mm位置采用冷彎弧型彎板的形式與腹板進行焊接。可以先將鋼板在平板機上矯正碾平，下料后用拋丸處理機消除鋼板內(nèi)應(yīng)力并去氧化皮。特別是焊裝腹板用的小尺寸鋼板，在焊接前后都要用平板機調(diào)平并預(yù)處理；如沒有平板機，可將焊接后的長鋼板放在平臺上用木錘錘擊焊縫周圍，消除內(nèi)應(yīng)力。再采用數(shù)控切割機下料，將腹板的兩邊同時割出來，這樣可避免尺寸誤差及單邊切割時內(nèi)應(yīng)力難于消除等弊端，能大幅度地減少波浪變形的產(chǎn)生。在焊裝吊臂箱體時，應(yīng)在其兩端立的標(biāo)志之間拉上鋼絲作為腹板內(nèi)撐工裝的基準(zhǔn)，確保腹板內(nèi)側(cè)面在同一條直線上。除此之外，在使用過程中，應(yīng)絕對禁止超載吊重、斜拉重特，更不允許吊拔埋在地下或凍住的物件。操作時應(yīng)避免吊臂猛起、猛停。應(yīng)經(jīng)常檢測吊臂的上拱或下?lián)现担乐挂虻醣巯聯(lián)弦鸶拱瀹a(chǎn)生波浪變形。

3 結(jié)語

起重設(shè)備吊索具由于在大型煉鋼廠長期運輸與存放的原因容易產(chǎn)生扭曲變形，對其自身安全性能存在威脅。由于在加工好焊接前沒有徹底消除內(nèi)應(yīng)力，經(jīng)焊接成腹板后內(nèi)應(yīng)力疊加，從而產(chǎn)生波浪變形。因此，對吊索具安全改造研究是針對吊索具進行保護的最實用和最可靠的方法。吊索具的使用安全無論是對于企業(yè)還是個人都很重要，針對吊索具繼電器線路簡化以及腹板加固可以大幅度提高吊索具安全系數(shù)。通過本文對吊索具安全的改造研究，希望能夠為確保大型煉鋼廠起重設(shè)備吊索具安全方面提供學(xué)術(shù)意義。