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(fā)電總廠在承包左江電廠檢修工程的施工作業(yè)中，按工作計劃進行轉(zhuǎn)輪回裝。召開班前會后，進行作業(yè)前的工作安排和安全技術(shù)交底，相關(guān)工作人員準(zhǔn)備就緒，開始工作。在吊裝好泄水錐，整體試吊轉(zhuǎn)輪無異后，10：28開始往機坑吊裝，10：30當(dāng)轉(zhuǎn)輪吊至機坑并下放約3m時，橋機突然失控，轉(zhuǎn)輪加速下落。在此過程中，橋機上制動器發(fā)生爆裂，減速箱齒輪崩裂，鋼絲繩拉斷，轉(zhuǎn)輪落至機坑。事故造成在橋機上負(fù)責(zé)監(jiān)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(jù)了解，目前絕大多數(shù)起重機制動器，都是輪轂式制動器，當(dāng)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(xiàn)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(shù)名負(fù)責(zé)監(jiān)護的工作人員，其目的是在起吊中發(fā)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(fù)責(zé)監(jiān)護的工作人員也采取了這樣的措施，但沒有取得相應(yīng)的作用，反而卻因為制動器發(fā)生崩裂，制動器碎片飛出致使監(jiān)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(fù)責(zé)監(jiān)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(dāng)起重機在起吊大型重物而又發(fā)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(chǎn)生飛逸轉(zhuǎn)速，傳動軸上的制動輪也隨之產(chǎn)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(fā)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(shè)置在傳動軸上不夠完善。因為假如發(fā)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(yīng)如何減少起重機因為脫檔而產(chǎn)生的事故損失呢?筆者認(rèn)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(tǒng)。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(fā)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(diào)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(yīng)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(shè)置，在卷筒部分增加制動盤并在相應(yīng)合適的位置放置數(shù)組盤式制動器，使它們成為完全獨立的一套安全制動系統(tǒng)。這樣做的優(yōu)點是顯而易見的。

(1)解放了監(jiān)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(dāng)起重機發(fā)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(fā)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(xù)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(yīng)的防止安全制動器誤動措施，就可以根據(jù)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(tǒng)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(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足以下工作狀態(tài)的要求：

(1)正常工作狀態(tài)。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(fā)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(tài)。起重作業(yè)結(jié)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(jié)束;

(2)起重機發(fā)生故障時的工作狀態(tài)。發(fā)生故障時，起重機司機按應(yīng)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(fā)生事故;

(3)起重機發(fā)生破壞事故時的工作狀態(tài)。發(fā)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(fā)生事故;

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

或者將安全制動器設(shè)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(tài)，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(dāng)起重機發(fā)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(jù)要求，通過電氣部分的設(shè)定而另行調(diào)整。