門式起重機抗風裝置的探討與應用

陳 鈞

（中石化寧波工程公司天翼制造公司，浙江寧波 315207）

0 引言

門式起重機屬于特種設備中起重機械類設備，又稱龍門吊，能垂直升降以及水平移動來吊運貨物，主要用于室外的貨場、料場裝卸作業及石化、電力、造船等大型設備制造中吊裝作業，具有場地利用率高、通用性強等特點。近年來，隨著我國裝備制造業的快速發展，門式起重機的吊裝噸位和高度、跨度均有了很大提升，其抗風能力對設備的安全運行變得愈發重要。

1 門式起重機結構特點

門式起重機通常由主體結構（橋架、門架）、大車運行機構、小車運行機構、起升機構、司機室、電氣控制系統、安全保護裝置等組成。主體結構由主梁和支腿組成，主梁多采用箱型式和桁架式結構，一般使用高強度螺栓連接或焊接的方法安裝在支腿上，支腿底下安裝有鋼輪，通過鋼輪實現在鋼軌上行走。鋼輪與鋼軌的摩擦因數較小，主體結構（尤其是箱型式）迎風面積大、抗風性較差。門式起重機在使用過程中突遇強對流天氣（如臺風）被吹移位、甚至被吹翻情況也時有報道，如2016年4 月東莞一公司由于突遇大風發生門式起重機傾覆事故，造成18 人死亡的嚴重后果。門式起重機的抗風裝置是避此類事故發生的重要手段。

2 常見抗風裝置種類及性能

2.1 大車制動器

起重機大車制動器安裝在大車電機的轉軸上，用來制動電機的運轉，主要作用是使運行機構能夠準確可靠地停在預定的位置上。常用的有彈簧式電磁鐵制動器和液壓制動器，由于電機通過減速機與大車輪子相連接，大風吹動起重機行走會反向帶動電機旋轉，制動器制動電機旋轉也一定程度上能起到抗風作用。但是，制動器調得太緊也會影響大車的平穩運行，制動力矩能否滿足抗風要求需要通過計算來驗證。

2.2 抗風鐵鞋

抗風鐵鞋是一種楔形裝置，使用時斜坡插入車輪和軌道頂面之間，鐵鞋的斜坡構成車輪滑動的阻力。

2.3 錨定裝置

錨定裝置有插板式和插銷式等類型，一般是手動模式，并用限位開關與起重機控制電路聯鎖，以確保其發揮作用時起重機不能運行（圖1）。錨定裝置的工作原理較為簡單，抗風效果好，但缺點是：起重機需準確停位于錨固點，對司機停車位置操作要求高，且不能在駕駛室內操作，并且起重機作業時無法應對強對流天氣時突發大風。

圖1 錨定裝置

2.4 夾軌器

夾軌器是防止起重機在強風作用下沿軌道自由滑行發生事故的安全裝置。通常采用與起重機底部大車輪子外側結構連接在一起的夾鉗，夾住軌道兩個側面來防止滑行。夾軌器分為手動式和電動液壓式兩種類型。

（1）手動夾軌器一般為螺桿式，結構簡單，主要用于在擋風面積不大的中小型起重機（圖2）。作用與錨定裝置類似，但比錨定裝置使用靈活，在軌道上任何停車位都能使用，其夾緊力小、動作慢，同錨定裝置一樣也不能在起重機駕駛室內操作，應對突發大風能力稍差。

圖2 手動夾軌器

（2）電動液壓夾軌器由重錘通過杠桿或由彈簧力使夾鉗夾緊軌道，靠液壓系統中油缸力松開夾鉗。重錘式夾軌器較笨重、夾緊力小，工作平穩性不如彈簧式的。以彈簧為動力的電動液壓夾軌器較為常見，彈簧力通過橫梁、連桿、夾鉗及鉗口實施對鋼軌的夾緊，來實現抗風的目的（圖3）。

圖3 液壓夾軌器

電動液壓夾軌器一般壓緊力較大，尤其是夾軌器的開啟與夾緊等動作能實行自動控制，工作中如果由于某種原因控制線路失電，夾軌器就會立即轉入夾軌狀態，可以在門式起重機駕駛室內操作。這種夾軌器的工作可靠性較高，大大提高了起重機運行時的安全性，所以近年來推廣應用較迅速。

3 電動液壓夾軌器的安裝調試技術要點

電動液壓夾軌器的安裝需遵循一定的順序，控制電路必須與門式起重機控制電路進行聯鎖保護、邏輯清晰合理，時間繼電器、溢流閥等調整妥當，門式起重機才能安全可靠地運行。安裝順序為：電氣電路改造接線→夾軌器固定安裝→液壓系統通電調試→夾軌器調試→門式起重機整機試運。

3.1 電氣電路改造要求

電動液壓夾軌器主回路應單獨從總電源引入，采用雙機并聯，使大車兩臺夾軌器液壓電機能同步工作。一般設置有漏電保護開關、熔斷器、交流接觸器、熱繼電器等保護和控制元件。電動液壓夾軌器控制回路宜采用安全電壓，至少要具有零壓保護、大車行走連鎖保護等功能，以實現停電時夾軌器能自動夾軌功能。夾軌狀態時，大車行走回路無法獲電運行，確保起重機運行安全可靠。

3.2 電動液壓夾軌器安裝

安裝時應保證夾軌器連接架的中心位置與行走機構車輪的中心位置在同一直線上，接通夾軌器電源，夾軌器打開，中心線應于軌道中心線重合；切斷電源，夾軌器應處于對軌道夾緊狀態。當夾軌器夾緊軌道時，橫梁與絲桿螺母之間的間隙應保持20 mm 以上的余量，否則遇到軌道有磨損的情況時，夾鉗會被絲桿螺母鎖住而夾不住軌道。如果是分體式夾軌器，夾軌器電機及電磁閥、行程開關的接線應留長2～3 m，以方便系統聯鎖功能調試時操作。夾軌器正式安裝調試好后，再去掉多余的電纜。夾軌器的液壓系統壓力高，油泵電機負荷已近滿載，電機不能長時間運行，因此必須把行程開關位置調好，否則會燒毀電機。

3.3 液壓系統通電調試

3.3.1 壓力調整要求

夾軌器液壓站液壓系統如果系統壓力太高，油泵電機負荷會增大，壓力太低，壓緊力不夠，液壓系統會失靈。不同規格、不同型號的夾軌器系統壓力大小不同，出廠時一般已經調試好，如需調整應參考用戶手冊或說明書的數據，調整穩定后試運行2 h 以上，并注意觀察油泵電機的負載電流和電機溫升。

3.3.2 壓力調整步驟

壓力調整前先檢查液壓油位是否正常，若油位不足需加足液壓油。然后短接行程開關的常閉接點，松開溢流閥鎖緊螺母，將溢流閥手輪往逆時針方向多調出些。完成上述工作后，再合上電源使油泵電機和電磁閥工作，慢慢地按順時針方向調節溢流閥調整手輪，使油壓逐漸上升，油缸滑塞桿緩慢的往里縮，待油缸滑塞桿到底后，繼續調整溢流閥調整手輪至用戶手冊中規定的額定壓力，鎖緊溢流閥的鎖緊螺母。調整過程中，要特別注意千萬不能調的太快，以免滑塞桿回縮速度太快，活塞桿走到底后，油壓會突然超高引起系統損壞。壓力調整完成后,要及時拆除行程開關的常閉接點的短接線路。

3.3.3 液壓聯鎖調試

為實現夾軌器、液壓電機、起重機大車遵循一定的邏輯關系運作，液壓聯鎖應進行調試。

調試方法：接通電源，啟動油泵電機，電磁閥通電工作，觀察壓力表讀數及油缸回縮情況；一般當壓力表壓力在12～14 MPa，油缸能出現回縮運動，并能壓縮彈簧到觸動到行程開關觸點，從而使油泵電機停轉時，說明夾軌器處于正常工作狀態，此時夾軌器已張開，鉗口與軌道的單邊間隙尺寸應在8～15 mm。如出現壓力表無壓力或壓力明顯低于正常壓力、活塞桿不出現回縮運動，則應檢查電磁閥是否通電換向。如果活塞桿已經到了最大幅度的回縮，還不能油泵電機的電源使油泵電機停止，應調整行程開關曲柄的角度、夾軌器行程開關撞塊的位置，確保夾軌器打開后，油泵電機能停止工作，同時接通大車行走電機聯鎖電路，主機才能開始行走，但電磁閥此時仍保持通電狀態。油泵電機斷電后，液壓系統因單向閥和電磁閥的保壓作用，從而保證夾鉗處在張開位置。

由于液壓系統存在內泄漏現象，夾鉗張開經過一段時間后，張開度會減少，當減少到一定程度時行程開關的作業會切斷時間繼電器和接通油泵電機電源。一旦油泵電機工作，會很快向油缸補油，使夾鉗恢復到完全張開狀態，此時行程開關又會切斷油泵電機電源和接通時間繼電器電源。在此過程中，由于時間繼電器的延時作用，使大車行走聯鎖繼電器始終通電，所以不會影響大車的正常運行。調整時間繼電器的延時時間，比油缸補油時間長6～8 s 較為合適。

4 結語

門式起重機應裝設可靠的抗風防滑裝置，并應滿足規定的工作狀態和非工作狀態抗風防滑要求。電動液壓夾軌器性能可靠、操作方便，并具備通過風速儀、可編程序控制器（PLC）與起重機實現電氣聯鎖自動化等進一步開發優勢，在大型起重機或港口、大風較頻繁地區的起重機使用更為合適。另外，由于電動液壓夾軌器鉗口結構原因，只有當起重機大車停穩后才允許夾軌器動作，否則會損壞鉗口和軌道。在實際工作中也會遇到起重機正在行走時突遇大風，如何能實現在此時緊急夾軌并切斷動力的抗風防滑裝置還有待進一步開發研究。