起重設備預防擠壓安全監測系統的研究

楊聰富，焦志云

（云南文山鋁業有限公司，云南 文山 663000）

起重設備是有色、冶金、礦山、碼頭等搬運或移動重物的重要機電設備，為生產帶來了很多的便利。但同時，因為起重設備造成的事故也不容忽視。《中華人民共和國安全生產法》規定：安全生產工作應當以人為本，堅持人民至上、生命至上，把保護人民生命安全擺在首位，樹牢安全發展理念，堅持安全第一、預防為主、綜合治理的方針，從源頭上防范化解重大安全風險。盡管各企業都制定了嚴格的安全生產和安全管理制度，用規范的制度和操作規程約束操作人員，同時加強作業人員安全教育培訓，不斷提高員工安全意識和安全操作技能，預防事故發生，但是仍不可避免的有事故發生。常見起重機事故類型主要有擠壓、重物墜落、觸電和高處墜落，其中擠壓事故占25%。（數據來源于網絡文書吧中《天車事故及案例.PPT》對冶金行業典型事故案例的分析）。

擠壓事故是在起重機點巡檢作業、檢維修作業或者在其附近作業中被運行中的起重機械擠壓碰撞。發生擠壓事故的原因有很多，總結起來有如下幾種：一是工作不執行工作票、不掛牌、起重設備運行沒有進行確認等違章作業致使擠壓事件發生；二是互保聯保制度沒有落實到位，沒有按規章制度的要求起重設備上有人點檢或維修，禁止啟動起重設備；三是操作不當；第四就是安全意識淡薄，沒有進行安全確認就啟動設備等。不管是什么原因造成的擠壓事故都不是小事故，輕者肢體損傷，重者工亡。

圖1 擠壓事故案例（圖片來自網絡視頻截圖）

擠壓事故發生在兩個移動設備之間或一個移動設備和固定物體之間。為研究出更有效的預防辦法，我們以電解鋁多功能天車為例，針對可能發生擠壓事故的位置和狀態做了詳細的分析。

1 現場分析說明

選定鋁電解車間多功能天車進行現場模擬，以便分析出不同位置、不同情況、不同時間以及不同距離可能發生擠壓事故的情形。電解鋁車間工況復雜，高溫、高粉塵、強磁場、空氣中伴有腐蝕性氣體，環境比較惡劣。

車間內以多功能天車為主要起重設備，因為多功能天車工具比較多，所以多功能天車具有車體大、端梁長、結構復雜等特點。所以在鋁電解車間多功能天車上進行分析非常有說服力。

可能發生事故的情形：①檢修天車時，天車司機會配合檢修人員移動天車的大車和小車，檢修人員交聯不到位時可能發生事故；②檢修完成，檢修人員未全部或未完全離開天車，在試車過程中，檢修人員需要查看工具車或大車運行情況時可能會發生事故；③相鄰兩臺天車作業時，天車司機未顧及另一天車上檢修人員可能發生事故。④軌道滑線作業與天車交叉作業，雙方未事先進行安全交底確認，天車端頭與廠房牛腿間容易擠傷工作人員。2012年12月某鋁業分公司作業人員擠死于廠房牛腿與天車端梁之間。

可能發生事故的位置：①如圖2：端梁外側，檢修人員未來得及下車，或者在天車工作狀態下檢修天車，如果檢修人員處于該區域，此種情況移動大車，可能發生擠壓事故；②如圖3：天車車頭車尾的位置，人員未來得及離開軌道，天車啟動或是高速運行，都有可能發生擠壓事故；③如圖4：檢修作業人員上下天車時，會被誤動作的天車帶動，輕則刮蹭，重則跌落或擠壓。

圖2 盲區站人演示

圖3 車端頭站人演示

圖4 天車內側面較高位置站人演示

還有其他可能發生擠壓事故的情況，比如2007年某鋁業股份有限公司天車搬手套不到位，作業人員用手扶正造成右手拇指擠傷；2002年某鋁業分公司作業人員在多功能天車點檢過程中，一邊讓天車駕駛人員一邊開著行車，點檢人員一邊將頭伸出天車欄桿查看天車行走輪運行情況時，頭部被天車于立柱擠壓，安全帽被擠爛，作業人員頭部重傷死亡。

2 現狀

針對事故頻發的起重設備傷害事故，各企業采取的措施有一方面是強化企業安全管理制度和開展安全生產責任制，落實各層級人員職責，加強作業現場的安全管理；建立健全起重設備作業和檢維修操作規范，約束作業人員規范作業。如實行起重設備可視化檢修作業規范，遙控器、檢修樓梯上牌掛鎖等管理規定。另一方面是加強作業人員的教育培訓，開展崗位作業技能培訓、安全教育培訓、警示教育培訓等措施，提高起重設備操作人員、檢維修人員崗位技能、安全技能和安全意識。從安全管理的角度來講，導致事故發生的原因可歸結為：管理上的缺陷、人的不安全行為和物的不安全狀態。以上的措施總結來說就是消除管理上的缺陷和規范人的安全行為。這些制度和措施的落實，確實有效減少了事故的發生，但由于一些有制度不執行，作業人員麻痹大意，習慣性違章等等行為，仍然會發生事故，因此，結合起重設備的運行情況以及擠壓事故案例情況分析，我們可以著手于從提高設備本質安全的角度來減少或避免擠壓事故的發生。

3 研究方向

表面上，事故是一種突發事件，但是事實上任何事故只要采取正確的預防措施，事故是可以避免的。針對上述分析，我們把行車的幾個事故點作為主要安全監測點，提出安全保障方法。將起重設備結合現代通訊技術，充分利用物聯網技術，將聲、光、電、影象、計算機、網絡和大數據等學科有效融合，利用新技術和新方法再加上一層保障性措施，從技術上保障人員安全，杜絕此類事故發生。

首先確認主要監測位置，如圖五：監測位置1，行車前進方向；監測位置2，行車端梁外側；監測位置3，行車后退方向。根據安全監測需求確定安全范圍：監測位置1和監測位置3監測范圍0m～4m，有識別直接停車；監測位置2，有識別就不能啟動天車。

圖5 主要監測位置示意

實際生產中，兩行車間距：A≈4m（2m～4m可設置）減速；A≈1m（1m～2m可設置）停車；A=0m特殊工況強制不停車，兩臺行車會出現無間距并行的狀態。如果因為安裝了安全防護裝置，0m～4m內有識別就直接停車的話，將會影響生產，所以監測方式采用能夠區分物體特征的方法和設備進行實時監測，既兼顧安全監測的要求，也滿足了生產需求。

另外，天車運行過程中，天車端梁最外沿與牛腿之間的間隙非常小，三梁車車體較長，一條端梁可以跨過兩個牛腿支柱，而兩個牛腿支柱中間的區域是不好識別的，無論是從車頭掃描車尾，還是車尾掃描車頭，都不可避免的受兩條牛腿的影響。所以，選定的監測設備要能夠透過縫隙識別到兩條牛腿支柱中間的區域。

所安裝的設備不能超過端梁外側過多，以免所牛腿支柱發生刮碰，損壞設備。

4 研發新的技術設備

根據分析，在監測范圍內只對人體進行識別，牛腿、護欄和廠房拉筋不被列入報警范圍。既能滿足這些限制條件，又能對天車進行安全監測，可以采用毫米波人體成像設備、攝像頭和熱成像儀相結合，只對人體進行識別。通過大數據分析，將人體特征和衣帽特征全部植入控制程序，可掃描區域只要出現人體任一部分或衣帽任一部分，系統自動判斷監測區域內有作業人員。

為滿足距離要求，配合使用可調節距離的激光掃描儀或相應量程的雷達進行互鎖，并聯鎖天車啟動和急停開關，設定報警范圍內有作業人員，將會緊急制動停止運行，從而實現人身安全監測。因為需要多個位置同時監測，監測設備為組合型式，所有監測設備聯鎖，任一位置報警都會緊急制動天車。

安全監測系統與天車PLC控制系統聯鎖，安裝警示燈以提示現場作業人員。在安全范圍內，警示燈綠燈亮，此時表示監控系統正常；在緩沖距離內，警示燈黃燈亮，此時天車減速或不啟動天車；微險距離內，警示燈紅燈亮并發出警報，天車緊急制動或抱死。

不管作業人員未來得及離開作業區域，還是因交叉作業未被發現，都會由技術設備檢測到并提醒天車司機。這樣就有效的避免了天車擠壓事故的發生，保證安全生產，提高生產效益。

為了確保起重機械安全可靠的運行，吸取事故教訓，強化安全監督，采用有效的預防措施和有效的保障設備，并進行有效的管理和控制，促進企業安全生產穩定。