橋式起重機安全止停裝置的研發

劉躍強

（河鋼股份有限公司承德分公司，河北承德 067000）

0 引言

橋式起重機在冶金企業廣泛應用，特別是在煉鋼生產工序系統，用于吊運熔融液體鐵水。生產廠房中同跨距軌道上分布著多臺橋式起重機，在同軌道上不同位置進行協同吊裝作業。由于生產工序銜接緊湊，當同軌道上某臺起重機發生故障，需要定位在軌道中進行檢修，而其他起重機又不能停止作業。此過程中，運行的起重機和檢修的起重機往往會發生碰撞，潛在著較大安全事故隱患。如何避免潛在安全隱患發生，做到可靠有效的安全防護，通過設計橋式起重機安全止停裝置，來解決此類本質安全問題。

1 現有安全止停方式

冶金橋式起重機的工作環境復雜、涉及作業面廣，需多人協同操作，屬于特種設備管理范圍。為了保證起重機安全穩定運行,避免造成安全事故，按照《起重機械安全規程》要求，必須在設備上配備各種安全防護裝置。橋式起重機的起升、平移機構設計中，均設置電氣限位開關。由于起重機定位檢修兩端有人作業，不能通過行程開關止停控制，通常在距離檢修起重機安全距離的大車軌道上，裝設機械制動鐵鞋，懸掛檢修標識等安全措施，確保檢修人員安全。

1.1 鐵鞋制動

制動鐵鞋是在廠房軌道梁上放置鐵鞋，向前滾動的車輪壓上鐵鞋后便沿鋼軌滑行，輪軌之間產生反向摩擦力阻止設備運行，最終起制動作用。在現場實際中，為了防止軌道上可能積存的雜物阻礙起重機運行，起重機設計中在平移機構臺車架或端梁下邊都裝設有清軌道器，其掃軌板底面與軌道頂面之間的縫隙一般為5～10 mm。需要鐵鞋制動前，必須拆除起重機大車清軌道器，否則清軌道器會推著制動鐵鞋運行，制動鐵鞋失效無法起到作用。實際檢修作業，在軌道上裝設鐵鞋制動裝置，以確保軌道兩端檢修人員安全，但往往因搶修時間緊、任務重，忽略拆卸兩側運行起重機的清軌道器，一旦發生故障后果不堪設想，本質安全措施缺失。

1.2 行程限位裝置

按照《起重機械安全規程》要求，必須在設備上配備各種安全防護裝置，其中行程限位裝置是為了限制起重機平移運動時超過極限位置，行程開關的常閉點串聯在平移機構的電路中，在行程開關觸發機構的對向安裝撞尺。當起重機互相靠近或到終端時，撞尺觸發行程開關動作，平移機構電控部分斷電，達到限位止停作用。實際中行程開關與撞尺觸碰安裝在兩個運行的設備上，經常出現行程開關與撞尺接觸不實，不能達到限位止停作用，由于起重機定位檢修兩端有人作業，此時決不能通過行程開關與撞尺觸碰進行止停控制。

1.3 檢修標識

檢修標識是在同一空間涉及多工種交叉作業，以減少潛在安全隱患，通過醒目標識來提醒相關作業人員。起重機檢修時，檢修標識設置檢修的起重機頂部，提示相鄰的起重機操作人員，此臺起重機正在檢修。由于生產工藝流程緊湊，起重機同軌道運行空間狹小，操作人員一邊操控設備運行，還要兼顧著相鄰設備位置。在制動鐵鞋失效時，僅憑操作人員示意，很難避免與檢修設備刮擦碰撞。懸掛檢修標識方式，未能起到本質安全防護措施。

上述同軌道橋式起重機檢修時，采用的裝設制動鐵鞋、設置檢修標識等安全措施，一般情況能夠起到安全防護作用，但在生產節奏緊湊的鋼鐵企業，無法滿足現場實際安全需要，不能真正起到本質安全防護作用。

2 技術方案

橋式起重機安全止停裝置設計原則，必須滿足《起重機械安全規程》要求，又能解決現場實際問題，切實做到本質安全。所謂本質安全就是在操作人員誤操作、設備發生故障的情況下，現場作業人員也不會受到傷害。從設計原則和本質安全維度構建模型，第一，緊急時刻能有效切斷運行起重機供電單元的功能；第二，即使供電單元未被切斷，機械制動部分必須可靠制動，實現對運行起重機綜合雙重制動效果。

2.1 裝置構成

橋式起重機安全止停裝置的構成，電氣控制部分包含紅外線行程限位器、反光板等，機械制動部分包含弧形制動鐵鞋、移動滑塊、H 形支架及軌道固定底座等，橋式起重機搶修時，安全止停裝置固定在起重機運行軌道上，安全止停裝置的構成如圖1 所示。

圖1 安全止停裝置

2.2 機械部分

橋式起重機安全止停裝置的機械制動部分，主要包含弧形制動鐵鞋、移動滑道、壓力彈簧、H 形支架及固定底座等部分。為解決傳統制動鐵鞋裝設時，需要拆卸對向起重機清軌器的問題，設計的安全止停裝置H 形支架后端底部凹槽嵌入軌道鋼軌，兩端通過4條J 形地腳螺栓固定，前端弧形制動鐵鞋為懸空狀態，弧形制動鐵鞋底面與軌道頂面的距離大于軌道清掃器掃軌板高度，確保制動時弧形制動鐵鞋不受清軌器刮擦，并且還能起到制動作用。

H 形支架前端部分設計了縱向移動部件，前部伸出滑道前端面開口與弧形制動鐵鞋的后端用圓形銷軸連接，確保弧形制動鐵鞋上下轉動。弧形制動鐵鞋下方設計成斜30°角形狀，增加與起重機車輪的接觸面積，提升制動效果。滑道內部裝設移動滑塊上、下分別安裝有拉升、壓力螺旋彈簧，滑道的前端面有垂直方向的開口。制動時弧形制動鐵鞋能夠隨車輪向下滑動，直到起重機停止運行。安全止停裝置剖面圖如圖2 所示。

圖2 安全止停裝置剖面

2.3 電氣部分

橋式起重機安全止停裝置的電氣控制部分，主要包括紅外線行程限位器、可伸縮激光反射板等組成，紅外線行程限位器安裝在運行起重機大車端梁上，可伸縮激光反射板裝設在H 形支架后端。主要是解決現有起重機限位開關，檢修時限位開關撞尺不能觸碰，限位開關不起作用的問題。激光反射板做成可伸縮形式，便于安全止停裝置的安裝及拆卸。安全止停裝置的電氣控制部分是在不改動原電氣控制的基礎上，對于起重機平移機構限位系統進行升級改進，安全止停裝置電控部分原理如圖3 所示。

圖3 安全止停裝置電路

上述設計的安全止停裝置電路由交流220 V 電源供電，包括電源控制開關Q1、大車平移運行指令S1、大車平移換向繼電器KM1、紅外線行程限位器K1。設計的止停信號K1 串聯到原大車電氣回路的換向繼電器線圈KM1 支路，紅外線行程限位器預先設置信號反饋距離，遇到反光板返回信號，達到預設距離后，紅外線行程發生信號行程限位器K1 得電常閉點斷開，對應運行方向的繼電器線圈失電，起重機平移機構停止運行。起重機平移兩個方向運行，限位信號可分別對應串聯左右兩個繼電器。

2.4 制動過程

當軌道中間需要檢修維護，并且兩側起重機仍需運行時，將安全止停裝置固定在軌道安全臨界點。當運行的起重機接近臨界點，紅外線行程限位器遇到反光板，檢測到預先設置的預警距離，電氣控制回路斷開平移運行，致使起重機停止運行。如果起重機溜車或者電氣制動失效，安全止停裝置的弧形制動鐵鞋穿過軌道清掃器掃軌板，弧形制動鐵鞋與滾動的車輪產生摩擦，阻止大車輪繼續運行，致使起重機停止運行。

安全止停裝置恢復時，弧形制動鐵鞋頂端與H 形支架前端的鏈接的拉伸彈簧收縮力，滑道內部上邊拉升螺旋彈簧收縮力、下面壓力螺旋彈簧反彈力，在三個彈簧彈力的作用下，安全止停裝置前端弧形制動鐵鞋復位。

3 結束語

通過設計起重機安全止停裝置，使起重設備本身具有安全性，已達到即使在誤操作或發生故障的情況下也不會造成事故的功能，保證了企業安全生產穩定。此項同軌道多臺起重機的安全止停裝置,已由河鋼集團承鋼公司成功申請發明專利。