起重機變革必要性與對策

摘要：垂直吊裝是起重機安全作業基本要求，然而自身卻沒有垂直吊裝的顯示、監視設置；抬吊與單機吊裝都是起重機基本作業，然而抬吊有風險，分析抬吊的風險發現來自起重機載荷超常變動與不垂直吊裝，究其原因與抬吊雙方互不了解對方的抬吊動態信息有關，為此有必要對起重機監控設置進行變革，一是增設起重機吊鉤偏角激光顯示：當吊鉤偏角0°時，吊鉤偏角激光光束和始終鉛垂方位的基準激光光束相重合，當吊鉤產生偏角時，吊鉤偏角激光光束則偏離基準激光光束，顯示出吊鉤偏角的方向、大小，并依其操縱消除吊鉤偏角實現垂直吊裝; 二是增設起重機抬吊風險動態于協同方（抬吊雙方互為協同方）顯示設置，將抬吊起重機載荷動態與吊鉤偏角動態，傳輸、顯示于協同方起重機操作室，令抬吊雙方在“知已知彼”條件下實現協同吊裝，以回避抬吊風險。

關鍵詞：起重機抬吊；新一代起重機；垂直吊裝; 激光監視；協同吊裝

中圖分類號：TH213文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）20-0096-02

文中所研究的起重機系指流動式起重機或吊車，包括履帶起重機、汽車起重機、輪胎起重機等，本文分析變革起重機監控設置的必要性并論述依據二項專利創造激光監視垂直吊裝，且回避不垂直抬吊與載荷超常變動風險新一代起重機的可行性。

1起重機變革的必要性

1.1垂直吊裝是起重機安全作業基本要求

起重機穩定性差，其吊鉤偏角不得超過3°，故垂直吊裝是起重機安全作業的基本要求，然而起重機自身卻沒有垂直吊裝的顯示、監視設置，以至于起重機司機無法判斷單機滑移法或旋轉法吊裝，以及雙機、三機吊裝時其吊鉤是否處于垂直狀態，而要由吊裝指揮者，依據監視被吊重物垂直吊裝者提供的信息指揮司機操縱既不及時又不準確。

1.2抬吊與單機吊裝都是起重機基本作業

若將被吊重物吊裝前后的狀態分為立式（站立）與臥式（橫臥或斜臥）兩種，凡吊裝前后狀態改變者均需抬吊，如將臥置塔類設備吊成站立狀態，或反之將站立塔類設備變成臥置狀態，還有單機吊不動或尺過大的重物吊裝也需要抬吊，即抬吊是大量而普遍存在的，故抬吊與單機吊裝都是起重機吊裝的基本作業。

1.3分析抬吊的風險

《石油化工工程起重施工規范》的條文說明中指出:“雙機抬吊是比較危險的作業… 國外有些工程管理人員對于抬吊作業是持否定態度的” 究竟危險來自何方，這要從反映吊裝力三要素間關系的起重吊裝受力控制的數學模型中尋找答案，由于物體空間位置可以該物體不在一直線上三個點的空間坐標確定，故受力明確的抬吊，一般是雙機或三機抬吊，即獨立吊點數只能是三個或以下，三吊點吊裝吊點抬吊力（載荷，下同）可由下式確定：

Si=[Sio+|（tgi-tgi）S]Ki （i=1，2，3） （1）

式中：S為被吊重物總重力；Sio、Si分別為吊裝開始時與抬吊力變化時，i吊點的抬吊力；Ho為重物重心至吊點平面間距；Ci為以三吊點為頂點的三角形（吊點三角形，下同）中，通過i吊點的垂高；αi、βi分別為抬吊開始時與抬吊力變化時，通過i吊點的垂高與水平間夾角，計算夾角大小時，其始邊正方向應指向吊點一側；Ki為i吊點提升繩系數，即i吊點提升繩與鉛垂線間夾角等有關的系數。

從（1）式可知，吊裝中產生抬吊力變化的原因只有提升繩系數Ki與吊點三角形垂高斜率變化量(tgβi-tgαi)，當垂直吊裝（與鉛垂線間夾角為0°）Ki=1時，吊點抬吊力可由下式確定：

Si=Sio+|（tg-tgi）S （i=1，2，3）（2）

因而危險一是來自吊點三角形垂高斜率變化量(tgβi-tgαi)產生的起重機吊點抬吊力的超常變動，二是來自起重機提升繩系數Ki產生的不垂直吊裝。雙機抬吊可從三機抬吊計算式中導出，分析與結論類同從略。

①抬吊力（載荷）超常變動風險。當主、輔三機垂直吊裝（與鉛垂線間夾角為0°Ki=1）時，輔機載荷雖然發生變動而這是可預見必須的變動; 但是，從（2）式可知，二主機載荷將隨著與其相應的垂高斜率變化不斷改變，且由于提升不同步等因素產生主機載荷超常變動風險，為此要掌握吊裝中主機載荷動態，并將不斷改變的二主機間載荷比值控制在預定的數值，以回避超常變動風險。

②不垂直吊裝風險。由于主、輔機吊鉤產生的（主、輔機間）偏角大小，約與主、輔機各自承擔的載荷成反比，若主、輔機各自承擔載荷為4∶1，當主機吊鉤偏角滯后0.75°（尚不易覺察），而輔機吊鉤偏角竟超前3°，若此時設備仰角為75°，則輔機承擔的載荷竟是吊鉤偏角0°時的1.25倍，且輔機吊鉤偏角達到允許值時，主機吊鉤偏角也必符合要求，故主、輔機司機應均以輔機顯示的吊鉤偏角不大于允許值為前提進行操縱，以回避不垂直吊裝風險。

1.4變革起重機監控設置的必要性

起重機穩定性差，要求垂直吊裝，然而起重機自身卻沒有垂直吊裝的顯示、監視設置，這是涉及到安全作業的關鍵; 起重機抬吊有風險，而抬吊與單機吊裝都是起重機基本作業，抬吊是大量而普遍存在的，雙機或三機抬吊時，由于司機（不掌握協同方）只掌握本機吊裝不完全的信息，因為連本機抬吊時吊鉤是否處于垂直狀態也無法判斷，因而難免發生抬吊中的不協調，致使出現起重機吊點抬吊力的超常變動與起重機的不垂直吊裝。起重機抬吊的風險，究其原因與起重機監控設置存在缺陷不能滿足抬吊作業需要有關，故對起重機監控設置進行變革，實為當務之急。

2變革起重機監控設置創造新一代起重機

2.1增設吊車吊鉤偏角激光顯示與監視設置

由于控制起重機垂直吊裝的核心是控制其吊鉤的偏角，本設置直接動態顯示吊車吊鉤偏角，并依其操縱消除吊鉤偏角實現垂直吊裝。其作法是：將經球絞連接的基準激光發生器，裝設于與吊鉤連接的動滑輪組護板外側的下方，將吊鉤偏角激光發生器，裝設于動滑輪組護板外側的上方（激光發生器中心同動滑輪組護板外側均應有適當距離，以便吊鉤產生偏角時可以正常顯示），由于基準激光發生器經球絞連接，在激光發生器自重和球絞自動調整下，則始終發射鉛垂方位的基準激光光束，當吊鉤偏角0°時，吊鉤偏角激光發生器朝下發射的激光光束，和基準激光發生器鉛垂朝上發射的激光光束中心線相重合，若二者激光光束分別為紅色和蘭色，則當吊鉤偏角0°時，紅色與蘭色相混發出紫光，當吊鉤產生偏角時，蘭色激光光束則偏離紅色的基準激光光束，準確、鮮明顯示出偏角的方向和偏角大小; 再經球絞連接后裝設于動滑輪組護板外側上的無線攝像頭，及裝設于操作室的無線接收機將激光光束圖像展現于操作室的屏幕上，并依其操縱實現垂直吊裝。

2.2增設吊車抬吊風險動態于協同方顯示設置

本設置系包括信息傳輸、顯示的設置，即將起重機載荷動態與起重機吊鉤偏角動態，傳輸、顯示于協同方起重機操作室，達到信息互通，從而令雙方在“知已知彼”條件下實現協同吊裝，以回避抬吊風險，下面介紹一種用于三機或雙機抬吊的、將起重機載荷動態、吊鉤偏角動態于協同方顯示的設置。

①起重機載荷動態值于協同方顯示設置。首先在各起重機操作室裝設一個三頻道可切換的無線攝像頭，并將攝像頭鎖定本機的實際載荷指示器，同時裝設二套與無線攝像頭配套的接收機、顯示屏; 當起重機選作抬吊時，通過頻道切換，每個起重機占用一個頻道，啟用無線攝象頭，并經裝設于協同方操作室與無線攝象頭配套的接收機、顯示屏，各將起重機載荷動態值再顯示于協同方操作室屏幕上。

②吊鉤偏角動態于協同方顯示設置。首先在各起重機操作室裝設一個三頻道可切換的無線攝像頭，并將攝像頭鎖定本機的吊鉤偏角顯示屏（設均已在吊車操作室裝設吊車吊鉤偏角激光監視裝置），同時各裝設二套與無線攝像頭配套的接收機、顯示屏; 當起重機選作抬吊時，通過頻道切換，每個起重機占用一個頻道，啟用無線攝象頭，并經裝設于協同方操作室與無線攝象頭配套的接收機、顯示屏，各將起重機吊鉤偏角動態再顯示于協同方操作室屏幕上。

2.3創造新一代起重機的途徑

鑒于垂直吊裝監視設置的缺失，這是涉及到安全作業的關鍵；鑒于抬吊有風險，究其原因與起重機監控設置存在缺陷不能滿足抬吊作業需要有關，而抬吊是大量而普遍存在的，因而應開發既適合于單機吊裝也適合于抬吊作業，用激光監視垂直吊裝，且回避不垂直抬吊與載荷超常變動風險的新一代起重機，同時該二項專利適用于履帶起重機、汽車起重機、輪胎起重機等的更新換代。

參考文獻：

[1] 林漢丁.吊車吊鉤偏角激光顯示與監視設置[P].中國: 201110134401.2，2011-06-02.

[2] 林漢丁.吊車抬吊風險動態于協同方顯示設置[P].中國: 201110148371.0，2011-06-02.

[3] 羅頂瑞，朱兆華.大型吊裝組織設計方案實例分析[M].北京: 化學工業出版社，2008.

[4] SH/T 3536-2002，石油化工工程起重施工規范[S].

[5] 林漢丁.起重吊裝受力控制的數學模型[J].南京建筑工程 學院學報，1996，(4):72-77.

[6] 林漢丁.再議起重機恒抬吊力吊裝新技術[J].石油工程建 設，2010，(4):55-56.