起重機制動器安全性能的探討

起重機制動器安全性能的探討

1、起重機制動器失控造成人員傷亡

2003-03-09，大化水力發電總廠在承包左江電廠檢修工程的施工作業中，按工作計劃進行轉輪回裝。召開班前會后，進行作業前的工作安排和安全技術交底，相關工作人員準備就緒，開始工作。在吊裝好泄水錐，整體試吊轉輪無異后，10：28開始往機坑吊裝，10：30當轉輪吊至機坑并下放約3m時，橋機突然失控，轉輪加速下落。在此過程中，橋機上制動器發生爆裂，減速箱齒輪崩裂，鋼絲繩拉斷，轉輪落至機坑。事故造成在橋機上負責監護的工作人員1人死亡，2人受傷。

事故原因初步分析為橋機在吊物下放時脫檔，造成橋機失控。

2、起重機制動方式不合理

據了解，目前絕大多數起重機制動器，都是輪轂式制動器，當需要開閘或制動時，通過電磁鐵吸、放或油泵的起動、停止，將制動彈簧的彈力壓緊或釋放，使制動瓦離開制動輪或貼合夾在制動輪上，達到開閘或制動的要求。而現在的起重工作，特別是在起吊大型重物時，往往在起重機上配備數名負責監護的工作人員，其目的是在起吊中發生脫檔、溜鉤事故時，須用撬棍等工具加大制動瓦對制動輪的施壓，從而達到緊急制動的目的，以減少事故的損壞程度。在“3.9”事故中，橋機上負責監護的工作人員也采取了這樣的措施，但沒有取得相應的作用，反而卻因為制動器發生崩裂，制動器碎片飛出致使監護人員傷亡的重大事故。為什么付出了人員傷亡的慘痛代價卻沒能減少事故的損壞程度呢?

首先，負責監護工作的機械工作人員使用撬棍等工具加大制動瓦對制動輪的施壓，從而達到緊急制動目的的工作方法值得商榷。當起重機在起吊大型重物而又發生脫檔、溜鉤事故時，起動電機、傳動軸會隨著重物的加速下滑產生飛逸轉速，傳動軸上的制動輪也隨之產生強大的徑向振動力。此時，起重機制動器動作合閘，制動瓦會受到巨大的徑向沖擊力，若再人為的加大制動瓦對制動輪的施壓，制動瓦本身所受到的巨大沖擊力也就會更大，制動瓦發生崩裂的危險性隨之升高，在制動器前施壓的工作人員的危險性可想而知。因此，筆者以為工作人員使用撬棍等工具加大制動瓦對制動輪的施壓，從而達到緊急制動目的的工作方法不可取。其次，制動器只設置在傳動軸上不夠完善。因為假如發生脫檔而制動器卻又機械性損壞的時候，就沒有任何辦法能減少事故的損失了。那么應如何減少起重機因為脫檔而產生的事故損失呢?筆者認為升船機的制動方式可以借鑒。

3、改進起重機制動器安全性能的探討

以巖灘電廠垂直入水式升船機的制動方式為例，其承船廂重1430t，配重混凝土重1100t，主提升機制動形式為液壓盤式制動器，包括工作制動器和安全制動器兩套系統。升船機每次需要動作時，安全制動器首先開閘，開閘到位后主提升電機出力達到一定的扭矩后工作制動器開閘，升船機開始運行;需要停機時，工作制動器配合主提升電機先合閘制動，延時6s后安全制動器合閘制動，完成運行過程。發生故障和事故時，還能按照編制的制動動作程序，安全地緊急制動停機。整個過程可靠安全，在升船機的安裝調試及這幾年的運行中得到可靠的驗證。因此，如果起重機采用以下制動方式，可以達到安全可靠的效果。

3.1采用液壓盤式制動器

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

3.2增加安全制動器

這里所要增加的安全制動器，是指參照垂直升船機的制動設置，在卷筒部分增加制動盤并在相應合適的位置放置數組盤式制動器，使它們成為完全獨立的一套安全制動系統。這樣做的優點是顯而易見的。

(1)解放了監護人員的人力操作，減少被傷害的危險性;

(2)增強了起重機運行的安全可靠性，當起重機發生事故時能有效防止事故的擴大。通俗說就是假如起重機發生脫檔、溜鉤事故，即使是在起動電機、傳動軸、工作制動器、減速箱都損壞的情況下，卷筒部分的安全制動器都能有效地合閘制動，制止吊鉤繼續下滑，防止事故進一步擴大;

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

3.3控制系統的要求

考慮到起重機升降需要頻繁動作，并有點動的動作要求，如果安全制動器也頻繁動作，就會影響到升降的動作要求，因此，控制系統的設計應滿足以下工作狀態的要求：

(1)正常工作狀態。每次啟動起重機前，起重機司機按下啟動按扭，安全制動器自動開閘，開閘到位后發信號到操作臺允許起重機工作。起重機工作期間，升降的制動工作由工作制動器完成，安全制動器保持常開狀態。起重作業結束，工作制動器合閘制動，起重機司機檢查無異后，在離開操作臺前，斷掉起重機電源，安全制動器合閘鎖定，工作結束;

(2)起重機發生故障時的工作狀態。發生故障時，起重機司機按應急制動按扭，工作制動器立即合閘制動，安全制動器延遲2～5s合閘制動，防止發生事故;

(3)起重機發生破壞事故時的工作狀態。發生事故時，起重機司機按緊急制動按扭，起重機控制電源斷開，工作制動器和安全制動器立即失電合閘制動，防止發生事故;

(4)在特殊情況下(如起重機突然系統失電)，工作制動器和安全制動器也應同時進行緊急合閘制動。

或者將安全制動器設置為常開式安全制動器，平時安全制動器始終保持全開狀態，起重機升降的制動工作由工作制動器完成，安全制動器作為一種保護備用。當起重機發生故障和事故或工作制動器需要檢修、需要松開工作制動器進行切換高速檔與低速檔的時候，安全制動器才投入使用。

其他的工況還可以根據要求，通過電氣部分的設定而另行調整。