門式起重機的安全檢測和安全評價分析

董福盛

(山西省檢驗檢測中心 特種設備檢驗技術研究所，山西 太原 030006)

0 引言

門式起重機是工業(yè)上廣泛使用的一種特種設備，只要在設計、制造、安裝、運行的任何一個環(huán)節(jié)出現問題都可能發(fā)生財產損失、人身傷害等安全事故。因此，起重機械作為一種特殊設備進行管理。據有關資料統(tǒng)計，造成傷害事故的起重機械主要集中在門式起重機、流動式起重機、電梯和塔式起重機，傷亡事故占事故總數的80%。尤其是門式起重機和流動式起重機，事故發(fā)生頻率最高，占起重機械傷亡人數的49%。

門式起重機安全管理的重點是整個門式起重機系統(tǒng)的安全，應從確保門式起重機的安全狀態(tài)、操作人員的安全行為、建立安全管理規(guī)章制度三個方面來考慮。根據有關法律法規(guī)和技術標準規(guī)范，門式起重機的設計、制造、生產和使用應當采取制造、使用單位自檢和國家有關部門安全監(jiān)管相結合的方式進行檢查。

在門式起重機安全檢查中，最大的問題是如何確定起重機的檢測項目，保證起重機正常運行。目前，使用單位和檢驗檢測單位基本是按照TSG7015、GB3811及GB6067和一些企業(yè)標準、行業(yè)標準及現場工作環(huán)境條件來選取其中對起重機的使用和故障及安全有直接影響的項目作為起重機械的安全檢測項目。然而通過研究發(fā)現：①所有的檢測項目都是費時低效的；②有些檢測項目不檢查又恐影響安全。這兩個問題的核心是無法解決門式起重機整體的安全性能。確定檢測項目的途徑應是根據現場使用條件、結合使用的頻率和工況，通過不定性和不定量分析某一故障或不安全因素。例如，門式起重機超載斜拉歪吊，導致吊鉤和重物掉落傷人并損毀財物，在分析的過程中，如果對整個小車系統(tǒng)進行分析，將小車架發(fā)生斷裂這種事故考慮在內，則其按照嚴重程度等級劃分為一級，但從臨界重要度和概率重要度系數看，這種可能幾乎不存在，那么也就沒必要考慮這種可能性。

1 門式起重機的安全檢測分析

1.1 安全檢測的項目及方法

1.1.1 安全保護檢測的項目

安全保護檢測的項目有：制動器的設置及其零部件、高度限位器、行程限位器、抗風防滑裝置、起重量限制器、防碰撞裝置、報警裝置、緩沖器及端部止擋、急停開關、連鎖保護裝置、風速儀、防護罩及防護欄、電纜卷筒終端限位裝置、偏斜限制裝置、防傾翻安全鉤等。

1.1.2 門式起重機的性能試驗

根據有關標準對門式起重機進行性能試驗的情形有：①經過新安裝、重大修理及改造過的門式起重機，在施工結束后，交付使用單位前；②經過重大事故、不可預測的暴風、大地震等情形，可能造成整體或局部結構的強度、剛度、穩(wěn)定性等受到損害的門式起重機；③閑置時間超過一年以上的門式起重機在重新使用前。

門式起重機的性能試驗內容包括空載試驗、額定載荷試驗、靜載試驗。

(1) 空載試驗：控制系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、安全保護裝置動作準確可靠，各機構運行平穩(wěn)、動作正常，能實現規(guī)定的功能和動作無異常現象。

(2) 額載試驗：根據額定起重量試驗，檢查制動下滑量是否在允許范圍內，撓度是否符合要求，主要零部件有無損壞情況。

(3) 靜載試驗：按照125%的額定起重量進行載荷試驗，檢查主要受力結構件有無永久變形、有無裂紋，起升機構、運行機構連接處有無損壞的情況。

1.1.3 經常性檢查

經常性檢查應根據工作頻率、環(huán)境情況確定檢查周期，但不能少于每月一次。一般包括：①起重機在通常狀態(tài)下的技術特性；②吊物裝置、吊鉤滑輪組及防松脫裝置；③制動器零部件的磨損情況和整體的剎車性能；④鋼絲繩的伸長、磨損、變形、斷絲和端頭的固定情況。

1.1.4 自我檢查

自我檢查應根據工作頻率、環(huán)境、溫度等情形確定檢查周期，但不能少于每年一次。包括：①金屬結構的焊接接頭是否有裂紋、銹蝕等情形，螺栓等連接是否牢固可靠；②動力系統(tǒng)運行情況和控制裝置的安全狀態(tài)等；③指示裝置的可靠性和精度。

1.2 安全檢查中應重視的幾個問題

1.2.1 檢測人員的自身安全防范和風險規(guī)避意識

(1) 強化檢測人員自我安全保護意識，做好各項準備工作。

(2) 高度重視現場安全管理，對現場人員和設備進行有效控制，對現場配合人員進行安全教育。

(3) 以安全為中心，合理安排檢測程序，避免未發(fā)現的安全隱患引發(fā)事故。

(4) 嚴格執(zhí)行安全要求，充分考慮檢測過程中的潛在風險因素，特別是一些不可預見的危害，防止事故發(fā)生。這就要求檢測人員積累經驗，提高專業(yè)技術水平，充分了解設備的結構和各機構的功能。

1.2.2 門式起重機安全管理重要性

門式起重機事故的直接原因一般有設計不當、制造質量(包括原材料質量)、使用中的非法操作、拆裝順序不當等。但在某些情況下，安全生產管理不善、操作人員安全意識淡薄，往往是事故發(fā)生的主要原因。因此，在設計、制造質量等日益得到保證的情況下，使用單位的安全管理工作應該予以加強，按期進行維護保養(yǎng)，健全檔案，完善操作規(guī)程，司機指揮要持證上崗，對年代較長的起重機械應及時更換淘汰，這都對預防事故發(fā)生起著決定性的作用。

1.3 檢測中常見的設備缺陷

1.3.1 門支撐腿內側與主梁連接處焊縫缺陷

焊縫缺陷有疲勞裂紋和焊接缺陷，疲勞裂紋肉眼很難發(fā)現，只有進行無損檢測時才能夠發(fā)現裂紋情況。連接處的焊縫為重要焊縫，焊接缺陷是指焊接接頭部位在焊接過程中形成的缺陷，焊接缺陷包括氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋、凹坑、咬邊、焊瘤等。

1.3.2 鋼絲繩的缺陷

鋼絲繩在起吊重物的過程中直接承受拉力,在滑輪處承受彎曲應力和壓力，受力情況復雜，由于周期性的作業(yè)往往在局部會產生大量的缺陷：斷絲、繩股斷裂、繩徑因繩芯損壞而減小、外部磨損、彈性降低、內外部腐蝕、波浪形、籠狀畸變、繩芯或繩股擠出/扭曲、鋼絲擠出、繩徑局部增大、局部壓扁、扭結、彎折、受熱或電弧引起的損壞等。

1.3.3 制動器的缺陷

門式起重機制動器的可靠性試驗是安全檢測的重要內容，為保證使用安全，制動器的設置和種類也不盡相同，常用的有錐形制動電機直接制動和塊式制動器制動兩種，常見的缺陷一般有以下幾種：①故意調松制動器，大車行走的過程中溜車嚴重，制動主要靠反向行車來實現；②磁鐵線圈或電動機繞組燒損，推動器推力達不到松閘要求或無推力；③彈簧出現塑性變形且變形量超標或斷裂；④構件出現影響性能的嚴重變形、主要擺動鉸點出現嚴重磨損，并且磨損導致制動器驅動行程損失超標；⑤制動襯墊磨損超標；⑥制動輪磨損超標或者有油污。

1.3.4 電氣的缺陷

門式起重機的電氣系統(tǒng)相對簡單，但是電氣系統(tǒng)的動力和控制出現缺陷和故障對安全生產影響巨大。一般的常見缺陷有：①繼電器的結構、特性及動作、接觸、誤用導致的失效；②接觸器觸頭滅弧系統(tǒng)故障、電磁系統(tǒng)故障、絕緣擊穿或相間短路及機械故障；③金屬結構和電氣的接地缺陷等。

2 門式起重機的安全評估分析

針對現有的評價方法存在靈活性差、缺乏綜合性、過分依賴傳統(tǒng)的主觀臆斷等缺點，將模糊數學的概念引入多屬性評價中，使多屬性評價更具針對性，更好地滿足決策者模糊思維的特點，建立靈活的評價模型。

2.1 門式起重機安全評估軟件開發(fā)

根據一些理論知識，開發(fā)了門式起重機安全評估軟件。軟件采用模塊化組織形式，通過模塊劃分進行各項功能評價和計算，主要包括運算模塊、模糊計算模塊和數據保存模塊。軟件評估的主要步驟如下：

(1) 填寫門式起重機基本參數，包括額定起重量、起升高度、起升速度、工作級別、大車運行速度、小車運行速度。

(2) 組織專家對一級指標進行評價，將評分保存到相應的表格中。

(3) 執(zhí)行一個綜合模糊分析模塊，讀取每個專家對每個一級指標的評價結果，并通過模糊計算獲得各個一級指標的評價水平和門式起重機的綜合評價水平。

2.2 安全評價指標體系的確定

以689臺門式起重機為研究對象建立安全評價指標體系。三年來689臺門式起重機檢測中發(fā)現的隱患問題統(tǒng)計見表1。

表1 689臺門式起重機隱患問題統(tǒng)計

2.3 安全評價因素體系

門式起重機系統(tǒng)的安全性評價非常復雜，很難用精確的數學模型來量化，選擇合適的安全評價模型是必要的。首先，對影響系統(tǒng)安全性能的因素進行收集和分級，本文的劃分方法是根據多年的安全管理經驗總結出來的，即系統(tǒng)的組成部分主要包括對安全起主要作用的因素，而不包括次要因素。門式起重機安全評價因素體系如圖1所示。

圖1 門式起重機安全評價因素體系

3 結束語

在門式起重機檢驗檢測中，使用環(huán)境、設備狀況各不相同，每一個零部件的故障率也沒有準確的判斷標準，僅能通過事故數據庫和專家經驗來輔助判斷。針

對門式起重機事故頻發(fā)，缺乏完善的監(jiān)督機制和統(tǒng)一有效的評價方法，在總結各種可行的安全評價方法優(yōu)缺點的基礎上，建立了門式起重機兩級評價模型，開發(fā)了基于VB的門式起重機安全評估軟件，為合理、準確地評估門式起重機的安全狀況提供了新思路。