造船門式起重機安全保護系統的思考*

徐鵬程

(江蘇省特檢院無錫分院，江蘇 無錫 214174)

1 造船門機事故的影響

隨著船舶工業不斷發展，新造船舶的噸位日趨上升，造船模式也逐漸改為大分段制造。傳統的門座起重機不能完全滿足這種大分段制造趨勢，而大型造船門式起重機對船體分段安裝和運輸更具有優勢。起升，平移，翻身，抬吊等多功能配合使用，極大的提高船塢(船臺)使用率。但在提高生產率的同時，由于設備本身價值高，一臺600t造船門機造價動輒上億，同時也是船廠生產工藝的一個關鍵點，事故影響嚴重。因此對造船門機本身的安全保護極其重要性，筆者從設計角度出發對大型造船門機的安全保護系統做一點分析，供大家參考。

隨著造船工業的發展，船廠門式起重機大型化成為趨勢。而設備大型化的同時，事故產生的連鎖反應影響更大。就起重機本身價值而言，造價成千上億，而事故后重新建設周期長。超大的結構在運輸、拼裝、場地、吊裝方面都面臨種種困難。就船廠船舶生產過程來說，既定的分段工藝在缺乏大分段吊裝設備情況下將陷入困境，以小分段制作代替大分段則費時費力嚴重影響生產效率，生產可能陷入癱瘓。就人身安全而言，因造船門機的特殊性，事故會導致人員傷亡。山東蓬萊某船廠1個600 t造船門式起重機倒塌，死亡1人;上海某船廠600 t龍門起重機兩次倒塌，傷亡慘重;江蘇揚州多家船廠的門式起重機被風吹跑吹倒，生產陷入困境。考慮到事故的嚴重性，在設計過程中對造船門式起重機可能發生的事故就有全面的考慮，但是設計也有相應考慮的前提和基礎。

2 事故原因

山東蓬萊某船廠600 t造船門式起重機倒塌，經分析是剛柔腿行走偏差過大導致;上海某船廠兩臺600 t龍門起重機倒塌，經調查是因為所吊分段過大，不慎撞擊柔性腿導致結構失穩;江蘇揚州多家船廠門式起重機被風吹跑吹倒，經分析多是因為未按操作規程動作防風裝置，同類的情況在浙江臺州等其它一些臨海地區船廠都有發生;2007年臨海一造船企業貪圖吊裝方便而拆除高度限位器，在一次起吊過程中因過卷揚導致鋼絲繩斷裂，吊物墜落［1］。造船門式起重機的安全保護是相當重要的。設計時應全面考慮各種風險，并采取相應措施規避風險。使用和維護時應充分了解安全保護的設置，及相對應的風險。日常檢驗時也應對相應的安全保護裝置進行重點檢查。

3 安全保護設計的考慮

設計是整個制造、安裝、使用、維護過程的基礎。在某一風險的預防上，可能設置有一套保護裝置，也可能根據需要同時設置幾套裝置，各有所重。在充分理解設計本意的前提下，對起重機安全保護在宏觀上和微觀上有個概念，才能正確樹立安全意識。本文就大型造船門式起重機安全保護體系的設置整理如下:

(1)超載保護裝置。在型式上可以有軸承座式和銷軸式等。如果是銷軸式，在安裝時需注意銷軸受力方向，合力方向應該與銷軸受力敏感方向一致。在大型造船門機上，根據工況，超載保護裝置一方面須保證單鉤起吊重量不能超過預定值，另一方面在翻身或抬吊等需多鉤聯合動作的工況下，每個吊鉤的起重量都不能超過相應工況下的預定值。

(2)行程保護裝置。①在起升機構上配有高度限制器或者編碼器，可以控制在一定起升高度進行減速、報警、中止起升等保護動作，防止過卷揚;②在行走機構上，配有行程限位。在行走的每一方向上設置3個限位，第一個減速限位，進入行程端部危險區域后觸發，實現減速行駛;第二個預停止開關，觸發后切斷動力制動器動作;第三個停止開關，作為預停止限位失效時的備用限位。由于通常情況下行走限位安裝在軌道兩側，受到風吹日曬和外物碰撞損壞的可能性非常大，因此在每次動車前，需要對限位開關進行檢查，確保能順利動作;③在軌道端部，為了避免3個限位全部失效，或者防風裝置未按規定動作，大風吹跑整機或小車的極端情況，都設置有端部止擋裝置。但是通常情況下，端部止擋設計時的考慮都基于一定的行走速度。在暴風情況下，整機如果防風不力，運行速度超過設計值，很大可能會產生傾覆等事故。

(3)抗風抗滑裝置。①行走電機本身有制動功能，但是考慮到正常使用時制動的平穩性，避免急剎現象。因此調試時，制動力矩設置會相對比較小;②鐵靴。簡單易行，在起重機使用完畢后，塞在車輪下，行走的兩個方向一般都塞上;③夾軌器。夾軌器最大夾持力是考慮非工作狀態風速下，上下小車停在預定位置時計算獲取。因此在起重機使用完畢后，必須將上下小車行駛到預定位置固定，夾軌器才能起到應有的作用，避免在大風時一側夾軌器夾持力不足而引起事故;④錨定裝置，在起重機使用完畢后，行駛到錨定位置錨定。錨定裝置通常情況下并沒有考慮暴風工況，設計極限風速通常對應非工作狀態風速。設計考慮小車迎風面積大小的因素，下小車可能沒有設置錨定裝置，但仍需要停到預定位置;⑤防風拉索裝置，在起重機使用完畢后按設計規定操作;⑥錨固裝置，在即將起暴風前，必須將起重機行駛到規定位置錨固。錨定和錨固一般設置在軌道同一位段。上述的六種裝置設計上可能不會全部設置，但是在某些惡劣情況下需要按規定多套同時使用。由于船廠大多位于近海近江，而造船門式起重機體型大高度高，受到風載的影響不容忽視。很多造船門機事故起因就是抗風防滑不到位。理解設計思路，按設計思路使用操作才能確保安全。

(4)行走糾偏裝置。①糾偏輪或者在行走電機上配備編碼器，用以檢測兩側行程的相對量;②行程位置監測裝置，設在行走臺車和地面之間，用以檢測起重機剛性腿和柔性腿在行走過程中的絕對誤差，來修正由于檢測輪打滑等各種因素引起的偏差;③柔性鉸糾偏裝置，舉例某套監測裝置由四個限位開關和絕對值編碼器組成，用以檢測主梁和柔性腿之間的轉角。四個限位開關分別作為左右偏差的極限和超限。當檢測輪上的編碼器失效時，由該套裝置作為糾偏的最終保護。由于造船門機剛柔腿兩側行走電機不同步，在大車行走過程中行走跑偏頗為常見。而偏差達到一定程度就會導致事故發生。山東蓬萊某船廠600t龍門起重機事故原因經過分析就是糾偏裝置失效，剛柔腿兩側偏差過大導致主梁撕裂。設計上考慮一個自動糾偏點和一個手動糾偏點。偏差超過自動糾偏點，大車自動糾偏。偏差超過手動糾偏點，大車停止運行，報警并需司機手動糾偏［2］。

(5)防撞裝置。當設置有兩臺龍門吊聯合抬吊等工況時，為避免意外相撞。在兩起重機對應側設置激光防撞裝置。當兩車距離小于危險距離，則減速報警。

(6)最大分段防護設置。根據可能起吊最大分段的尺寸，設置當起吊大型分段時，小車進入剛柔腿端部一定范圍后，進行減速并報警，提醒司機已進入危險區域，注意觀察分段與剛柔腿之間距離。司機可以手動解除報警開關。由于司機室通常安裝于剛性腿側，因為視角原因，起吊分段接近柔性腿側時與柔性腿相對位置不易觀察，需要重點防范撞擊風險。某廠的事故原因經調查就是分段與柔性腿相撞。

(7)小車防傾翻裝置。①鉤差限制設置。考慮到翻身工況，上小車通常有兩套起升機構。起吊時兩鉤起重量不可避免的有差異，根據結構對鉤差進行設置，當兩鉤鉤差超過設計允許值，相應起升機構只能向有利方向動作;②安全鉤。作為小車傾翻時的保護裝置。通常情況下，防傾翻裝置只在有雙鉤的上小車上安裝。

(8)軌道清理裝置。為避免行走過程中軌道異物的干擾，通常設置有掃軌板。

(9)航空警示及風速儀。按規定設置航空警示燈，風速儀。風速儀可以與氣象預報聯合使用。設計上規定了不同風速下，起重機的使用情況。如果氣象預報將有暴風，則需要提前將起重機按規定固定。

4 結語

造船門式起重機工況復雜，環境惡劣，使用過程中會遇到種種因素影響。設計上已對諸多險情做了預防及保護。理解設計時考慮的基礎和對應的風險，才能有的放矢，制定相應的操作使用配套體系，并從思想上高度重視，并嚴格執行，達到安全生產的目的。

［1］ 陳永玉.造船門式起重機常見事故規律分析與對策研究［J］.中國安全生產科學技術，2011，7(5):163-166.

［2］ 張子哲，馬天平.國內最大的造船門式起重機［J］.機械管理開發，1990，24(2):13-14.