门式起重机吊钩坠落事故及安全对策研究

谢勇军，艾帅帅

（中交二航局第二工程有限公司，重庆 401121）

1 门式起重机存在的问题及主要风险

门式起重机在建筑行业中有着广泛的应用，但由于使用和管理过程中存在较大的问题，导致门式起重机引发的安全事故频繁发生。在门式起重机使用过程中，常见的问题有以下几类。

起重机使用环境条件差。由于建筑行业中起重机使用位置比较广泛，特别是沿江区域的空气湿度大，且容易受到大风、气流等因素的影响，空气中较高的盐分也容易导致设备产生锈蚀；另外，部分起重机安装在北方极寒地区，冬季使用温度在零下10℃及以下，对电气元件造成严重影响、润滑下降甚至失效对整机磨损加剧。

起重机设备使用频率高，但维护保养效果差。受到此前全球金融危机的影响，加上建筑业较为激烈的市场内部竞争，我国部分企业主要采取低价方式提高市场竞争力，起重机生产厂家也以低附加值产品为主。在此背景下，一些企业为了获取更高的经济效益，往往会采用加班作业的方式，导致起重机设备长期处于超负载运行的状况，而在日常工作过程中又没有对设备进行及时的养护和维修，导致设备磨损很快，降低了设备的使用寿命。

操作人员技能不足。当前，大多数起重机制造和维修企业在招聘操作人员的环节没有制定专业的标准，并且通常以招聘女性操作员为主，没有对上岗人员进行全面、专业的培训，导致操作人员业务知识和专业技能缺乏，甚至不了解设备维护、保养的方法，进一步增加了设备的故障率。

劳动人员密集。建筑行业起重作业区域较大，现场作业人员数量多、来源复杂，现场秩序混乱，现场作业人员安全意识淡薄，管理难度大。而门式起重机等大型设备体积、重量庞大，有的高度达到几十米，一旦发生安全事故，将造成众多人员的伤亡。

2 典型事故

在起重吊装过程中，起重机伤害事故的发生频率很高，因此起重机安全管理也成为企业安全管理中的重要内容。近年来，随着起重机应用频率的提升，起重机吊钩坠落事故的发生频率也呈现上升趋势。2007年至2012年间，我国共发生2092起起重机伤害事故，占船舶生产企业总事故率的12%。

由起重机吊钩坠落引起的伤害事故往往容易造成较为严重的人员伤亡。

3 门式起重机吊钩坠落的原因分析

在建筑行业，经常性使用门式起重机进行材料、器械、桥梁钢桁架及混凝土箱梁等吊装、转运。门式起重机的使用是为了实现吊装作业机械化，减少人工劳动的作用，是企业提高生产效率和生产质量的重要工具。但是由于在施工过程中的不规范操作、安全防范措施不足等问题，门式起重机吊钩坠落事故也给企业造成了严重的经济损失。

3.1 疲劳断裂

疲劳断裂是由于过度的循环载荷而发生的材料失效。在最终的疲劳断裂之前，会产生许多不同的微裂纹，最终重复的动态载荷会传播裂纹。当疲劳断裂发生，很大程度上取决于材料的类型和形状。

疲劳断裂是在施加应力时引起的。这个过程可以重复数百万次，然后疲劳破坏足以导致材料失效。每次施加应力时，材料表面的微裂纹都会增长。一旦这些微裂纹的生长和所施加的应力足够大，一个或多个裂纹就会遍布整个材料厚度；这最终导致材料或部件失效。

疲劳断裂由许多变量决定。材料选择非常重要。例如，铝比诸如钢的材料具有更小的抗疲劳性。此外，尖锐角的材料比具有圆角边缘的材料更容易断裂，因为尖角起应力集中器的作用，成为初始微裂纹的核心点。另一个原因是压力正在循环应用。如果压力可以在数量上减少，那么疲劳断裂的风险就会减少。

3.2 刹车失灵

起重机制动系统衰减或制动衰减是重复或持续施加制动后可能发生的制动功率减少，特别是在高负载或高速条件下。

刹车失灵是由制动表面积聚的热量以及随后的制动系统组件中的变化和反应引起的，并且可以通过鼓式制动器和盘式制动器来实现。适当的设备和材料设计和选择以及良好的冷却可以显着减少刹车失灵。在高性能驾驶时，刹车失灵最常发生。由于配置的影响，这种情况在鼓式制动器中更普遍。盘式制动器对制动器褪色的抵抗性更强，因为热量可以更容易地从转子和垫片上排出，并成为大多数起重机前轮制动器的标准配置。

4 安全设置

4.1 制动测试仪

至少有三种不同类型的制动测试仪用于计算起重机的制动效果和效率。滚筒式制动器测试仪包括带有从动滚筒系统的底盘；由2个平行测量板组成的板式制动测试仪和通常为手持式设备的减速计。滚筒制动测试仪是一种允许动态评估机动车辆的制动系统的方法，同时车辆本身处于静止状态。。

滚柱式制动器测试仪由一个机械式地面单元组成，该单元包含电动机，两套独立的三个测量滚轮，制动力传感器和附加的安全传感器。

驱动辊使用变速箱和电机装置以低速度运行，并且在测试期间，通过施加引起电动机自身反作用力的车辆制动器来测量最大制动力。带有应变仪的电气传感器然后测量在减速阶段起作用的单个感应力，以计算起重机每个车轮的单独制动力。

为了最小化测量中的任何不准确性和变化，辊直径足够大以减小轮胎本身的机械松弛或挠曲的影响。滚轮上的特殊涂层设计为非常耐磨，并且在潮湿和干燥的条件下都能提供良好的摩擦值。

在驱动辊之间的每一侧上的第三个较小的辊具有两个功能：第一个是检测辊床中是否存在车辆（内置安全装置，以防止电动机启动，除非车辆处于刹车测试仪），第二个功能是检测何时以及是否发生轮胎打滑，以便在最大预定时间值过去之前进行测量。

在测试期间，计算机测量制动力值，并且系统将计算车轴的左右制动力之间的不平衡以及行车制动器和驻车制动器的制动效率，条件是车辆重量是手动输入或使用集成称重系统输入。

板式制动测试仪是一种在动态测试中测量起重机制动系统的方法。该装置由两个安装在力传感器上的移动平行板组成。当起重机通过平板并且然后施加制动时，对制动力进行测量。制动作用导致单个板向前滑动，从而允许计算制动力。左侧和右侧之间的制动不平衡也可以通过在底盘下的每个力传感器上测得的电压差来测量。

减速计是一种手持设备，用于测量起重机行驶过程中的动态制动力。减速计是一种可以快速轻松地获取制动力的方法，但它通常用作可接受制动器性能的指标。

4.2 分布式控制

控制系统管理、命令、引导或调节使用控制回路的设备或系统行为。对于连续调制控制，反馈控制器用于自动控制过程或操作。控制系统将要控制的过程变量（PV）的值或状态与期望值或设定值（SP）进行比较，并将差值作为控制信号应用于过程变量输出。

分布式控制系统（DCS）是通常具有大量控制回路的计算机控制系统，其中自主控制器分布在整个系统中，但是存在中央操作员监督控制。这与使用集中式控制器的非分布式控制系统形成对比；位于中央控制室或中央计算机内的离散控制器。DCS的概念通过对过程的控制功能进行本地化，并通过远程监控来提高可靠性并降低安装成本。

处理器节点和操作员图形显示器通过专有或行业标准网络连接，通过不同路由的双冗余布线提高了网络的可靠性。这种分布式拓扑结构还通过将I/O模块及其关联的处理器放置在船舶生产制造现场来减少现场布线量。

处理器接收来自输入模块的信息，处理信息并决定要由输出模块发送信号的控制动作。现场输入和输出可以是模拟信号，例如4～20mA直流电流回路或2个状态信号，可以开启或关闭，例如继电器触点或半导体开关。

DCS连接到传感器和执行器，并使用设定值控制来控制通过设备的物料流量。典型应用是由流量计馈送的PID控制器，并使用控制阀作为最终控制元件。DCS将过程所需的设定值发送给控制器，控制器指示阀门运行，以便过程达到并保持在所需的设定值。

5 结语

门式起重机在建筑行业应用十分广泛和频繁，因此其安全性对作业人员和企业效益有着重要的影响。建筑企业必须重视对起重机安全施工的预防和处理，提高设备应用的安全性，减少因起重机吊钩坠落所引发的严重人员伤亡和经济损失，促进建筑业的安全稳定发展。