一起電動單梁起重機脫軌墜落事故的分析

陸 瑢瑢 邱 郡

（上海市特種設備監督檢驗技術研究院 上海 200333）

一起電動單梁起重機脫軌墜落事故的分析

陸 瑢瑢 邱 郡

（上海市特種設備監督檢驗技術研究院 上海 200333）

本文介紹了一起電動單梁起重機運行脫軌墜落的事故案例，分析了造成事故的直接原因和間接原因，匯總了起重機運行啃軌故障的常見致因，提出了預防起重機墜落事故的管理手段和技術措施，對預防和減少同類事故具有警示意義。

電動單梁起重機 脫軌 墜落 啃軌 事故預防

1 事故簡介

2014年1月，上海市某金屬材料有限公司鋼材倉庫內，當班起重機司機駕駛一臺空載運行的電動單梁起重機剛剛起動離開登機平臺，起重機便從運行軌道上脫軌，整體墜落至地面，所幸事故僅造成司機輕傷，起重機部分損壞。

2 事故現場勘察

1）事故起重機為電動單梁起重機，駕駛室操作，型號LD10t-19.1m，額定起重量10t，跨度19.1m，起升高度9m，大車運行速度30m/min，運行軌道頂面距地面高8.1m。

2）事發時起重機從登機平臺出發由東向西運行，登機平臺設置在倉庫北側。起重機墜地后擱置在地面堆放的鋼管上，呈南側端梁超前、北側（駕駛室側）端梁滯后的狀態（如圖1所示）。

圖1 事故現場平面示意圖

3）起重機駕駛室懸掛于主梁上靠近北側端梁，墜地后受到擠壓嚴重變形，駕駛室內大車運行機構控制器采用凸輪控制四檔調速，控制手柄處于二檔位置。

4）起重機兩側端梁上，順起重機大車運行方向，從動車輪在前，主動車輪在后。車輪踏面寬度70mm，輪緣高度10mm，大車運行軌道踏面寬度46mm。勘察起重機橋架、車輪以及起步運行段兩側軌道等與起重機大車運行關聯的幾何尺寸，未發現超出技術標準要求的缺陷。

3 大車驅動電機測試

3.1 驅動電機基本情況

起重機南北兩側端梁上各裝有一臺錐形繞線轉子三相異步制動電動機，用來驅動大車運行，生產日期2004年4月，型號規格ZDR100-4，額定轉速1350r/min，額定功率1.5kW，額定轉矩10.61N·m，繞線式轉子繞組通過碳刷引出導線串聯電阻作為調速之用。

3.2 電動機繞組直流電阻測量

兩臺電動機定子繞組（各三相）的直流電阻均為3.65Ω。南側電動機轉子繞組（三相）的直流電阻為0.43Ω，北側電動機轉子繞組（三相）中的兩相直流電阻為0.44Ω，另一相直流電阻為無窮大，表明北側電機轉子繞組一相斷路。進一步檢查發現，北側電機三相轉子繞組引出線中，有一相繞組的引出線與電動機碳刷滑環連接脫落，脫落原因在于該相繞組出線的OT型接線鼻子斷裂。

3.3 電動機運行試驗

經試驗，南側電動機運轉性能正常，空載轉速1420r/min。北側（駕駛室側）電動機空載試驗發現其性能有較大的下降，包括：轉速下降至750r/min，定子繞組電流增大至7.5A（額定值4.3A），電機振動明顯增大、噪聲異常，輸出轉矩顯著下降。運行試驗進一步證明，北側電動機存在轉子回路斷相的嚴重缺陷。電動機在轉子回路斷相的狀態下運行，由于電磁轉矩失衡，將導致其起動力矩和輸出功率大幅下降。

4 事故原因分析

4.1 事故過程分析

起重機脫軌墜落發生在大車空載由東向西起動運行階段，此時電動葫蘆偏離主梁中心靠近北側端梁，加上位于北側駕駛室的重量，使得起重機北側車輪輪壓大于南側輪壓。北側電動機因轉子回路斷相，起動力矩和輸出功率大幅下降，而其負載大于南側，使得北側車輪起動速度慢于南側，而起動過程長于南側。在此工況下，起重機起動階段大車兩側車輪的運行軌跡不是正常的自東向西兩條平行直線，而是以北側端梁為回轉中心，主梁長度為半徑的順時針弧線。大車運行方向上從動車輪在前，驅動車輪在后的布局，使得處于弧線運行軌跡弧頂的南側從動車輪外輪緣內側以較大的角度斜向切壓和撞擊軌道外緣。后方驅動電機以二檔速度起動運行時提供了較大的起動力矩，迫使南側從動車輪踏上軌面后脫軌，并進一步導致驅動車輪和南側端梁完全脫軌墜落。南側端梁墜落時，拉動橋架和北側端梁從軌道上滑落下墜。

4.2 事故直接原因

起重機北側大車驅動電機轉子繞組因接線鼻子斷裂而缺失一相，使其輸出轉矩大幅下降，加之起重機北側輪壓大于南側輪壓，加劇了起重機偏斜運行的程度。運行方向上從動輪在前，驅動輪在后的布局進一步推動了南側車輪爬上軌面脫軌后端梁墜落，進而導致起重機整機墜落。

4.3 事故間接原因

1）事故單位由于設備數量少，相應安全管理制度和操作規程欠缺，設備日常檢查隨意性大，因而從安全管理環節就未能有效保證起重機械的完好性。

2）事故單位配備了起重機械操作人員和安全管理人員，但均未能有效履行安全技術規范規定的責任和義務，日常維護保養和自行檢查工作不夠細致，未能及時發現設備存在的安全隱患。

3）該起重機在本次事發前曾發生過一次運行脫軌但未墜落的險肇事故，但使用單位未能徹底查明其原因，繼續使用終于導致事故。

5 事故警示和預防建議

5.1 起重機運行啃軌常見原因

起重機運行啃軌，即車輪輪緣與軌道側面摩擦，是常見的故障現象。啃軌嚴重時會引起車輪爬上軌面脫軌，甚至引起起重機橋架墜落。起重機運行啃軌的常見原因列舉如下：

●5.1.1 軌道缺陷

1）軌距、平行度、直線度等超差，包括軌道安裝水平彎曲過大，軌道局部變形過大，軌道“八字形”，軌道壓板螺栓松動或壓板無止退墊而引起的軌道位置移動。

2）同一截面上兩根軌道相對標高超差過大。

3）起重機主梁變形造成小車軌道旁彎。

●5.1.2 車輪缺陷

1）安裝因素或橋架（主梁、端梁或小車架）變形原因導致的車輪水平偏斜、垂直偏斜、四輪不在同一平面內、前后車輪不在同一直線上運行。

2）兩主動車輪踏面直徑尺寸不等，引起的兩車輪運行線速度不一。

3）車輪錐度方向安裝錯誤，破壞了兩輪間速度調整性能。

●5.1.3 運行機構不同步

1）安裝問題導致起重機運行時出現的“三條腿”現象。

2）分別驅動時，兩側電機不同步（額定轉速、響應速度）或者制動器的制動力矩不相等。

3）傳動軸聯軸節間隙過大或太松動，齒輪嚙合間隙大。

4）軌道或車輪上有影響摩擦系數的污垢而導致兩主動輪驅動力不同。

5）起重機兩側主動車輪輪壓不一致，且驅動電機起動過猛。

6）一側驅動電機損壞或斷電，包括：接觸器觸點頻繁啟動造成燒蝕等引發觸點接觸不良；熔斷器選型過小造成發熱燒斷缺相；電源接觸不良造成缺相；電機進線接觸不良；由于啃軌導致運行阻力高于設計值，迫使運行電動機和傳動機構長時超載運行造成的電動機燒壞等。

5.2 加強企業特種設備安全管理制度建設

1）安全是特種設備安全使用的基礎保障，起重機械使用單位作為特種設備安全的主體責任單位，應當依據《特種設備安全法》和《起重機械使用管理規則》，建立健全起重機日常維護保養和自行檢查的安全管理制度和操作規程，并切實有效地貫徹實施，保障起重機的完好性。

2）《起重機械使用管理規則》規定，起重機械的日常維護保養、自行檢查，應當由使用單位的起重機械操作人員實施；全面檢查，應當由使用單位的起重機械安全管理人員負責組織實施。使用單位無能力進行上述工作時，應委托具有起重機械制造、安裝、改造資質的單位實施，并簽訂工作合同。

3）《特種設備安全法》規定，特種設備出現故障或者發生異常情況，使用單位應當停止使用，對其進行全面檢查，消除事故隱患，方可繼續使用。

5.3 采取技術措施預防起重機脫軌墜落事故

如采取防偏斜運行，在端梁內外側加裝防墜落裝置技術措施[1]。

1 馮建平.電動單梁起重機出軌墜落事故的分析[J].中國特種設備安全,2011.27(4):65～66

2 電動單梁起重機典型案例分析及預防[J].中國特種設備安全,2012,28(6):56～58.

3 陳海林,等.電動單梁起重機主梁上拱度的測量與修正[J].中國特種設備安全,2010,26(3):27～28.

4 呂正銳,等.電動單梁(懸掛)起重機防墜落裝置設計[J].中國特種設備安全,2010,26(6):14～15.

5 張山林.電動單梁起重機主梁拱度測量數據的處理[J].中國特種設備安全,2013,29(8): 16～17.

Analysis and Warning about a Derailed and Fallen Accident of an Electrically Driven Single Beam Bridge Crane

Lu Rong Qiu Jun
（Shanghai Institute of Special Equipment Inspection and Technical Research Shanghai 200333）

A derailed and fallen accident case of an electrically driven single beam bridge crane was introduced, by methods of field investigation, related tests and process analysis, direct and indirect causes of the accident were analyzed. Based on the accident case, normal cause factors of rail gnawed failure while cranes operating were collected, managerial actions and technical measures for preventing crane fallen accident were put forward, which would be of universal warning signifcance for preventing and reducing such accidents.

Electrically driven single beam bridge Crane Derailed Fallen Gnaw on the Rail Accident prevention

X941

B

1673－257X(2014)11－76－03

10.3969/j.issn.1673-257X.2014.11.022

陸瑢（1965～),女,工程師，從事特種設備事故調查與統計分析。

2014-07-23）