一種起重機雙高度限位檢驗試驗裝置的設計分析

鄒石橋，喻穎，歐寧波，諶曉波，齊青松，張娜

（1.湖南省特種設備檢驗檢測研究院，湖南 長沙 410117；2.湖南省特種設備檢驗檢測研究院湘潭分院，湖南 湘潭411204；3.湖南浚源電梯有限公司，湖南 長沙 410013）

1 引言

根據近年來特種設備事故統計和原因分析，在橋式、門式起重機使用過程中，由于高度限位裝置的配置不當、缺失、損壞和失效等原因引起的事故所占比例較高。同時，起重機械作業人員無證操作、違章操作也是導致事故發生的重要因素。為進一步落實起重機械生產和使用單位的安全主體責任，減少事故發生，保障起重機械的安全使用，市場監管總局決定開展起重機械隱患排查治理工作。2021年3月9日，國家市場監督管理總局辦公廳下發了《市場監督管理總局辦公廳關于開展起重機械隱患排查治理工作的通知》（市監特設發[2021]市監特設發[2021]16號）（以下簡稱市監特設發[2021]16號文），文件要求對“新出廠的橋式、門式起重機，應當同時安裝2種不同形式的高度限位裝置，如重錘式、斷火式、壓板式高度限位器等任意2種”；對“（采用非傳動式高度限位裝置的）在用橋、門式起重機，應當加裝1套不同于原配置形式的高度限位裝置，確保該設備滿足雙限位裝置的要求”。按照市監特設發[2021]16號文要求，2022年3月31日前對在用橋、門式起重機應排查整治到位，同時，市監特設發[2021]16號文還對檢驗和試驗提出了要求，即“應增加雙限位裝置的檢驗項目”。

按照目前起重機的設計及安全保護裝置的配置情況，幾乎所有采用電動葫蘆作為起升機構的起重機（含《特種設備目錄》中的電動單梁起重機、電動單梁懸掛起重機、電動葫蘆橋式起重機、電動葫蘆門式起重機等，為便于描述，下文中統一采用電動單梁起重機來概括代替前述所采用電動葫蘆作為起升機構的起重機）均在文件規定的整治范圍之內。

2 目前雙高度限位裝置的整改方式及檢驗試驗存在的問題

目前，使用較廣的電動單梁起重機基本上均采用電動葫蘆上的斷火開關作為高度限位裝置（如圖1所示），斷火開關屬于文件規定的“非傳動式高度限位”，因此，電動單梁起重機均需要按照市監特設發[2021]16號文要求進行整改，加裝一套不同于原配置形式的高度限位裝置，以提高其本質安全性能。

圖1 斷火開關電氣原理圖

對于電動單梁起重機，通常的整改方案是增加一套重錘式高度限位裝置（如圖2所示），整改時，在起重機的上升控制線路中串入重錘式高度限位裝置的一副電氣觸點。鋼絲繩從重錘孔中穿過，當吊鉤起升至設定高度，吊鉤頂起重錘，使重錘式高度限位裝置動作，斷開起升電源，使起升機構停止上升，從而起到安全保護的作用。

一般而言，重錘式高度限位裝置作為第一高度限位在起升過程中首先動作，其動作后，串入控制電路的重錘式高度限位裝置電氣觸點斷開，使串聯在起升控制回路中的起升接觸器線圈斷電，起升接觸器斷開，起升機構失電，吊鉤停止起升動作。若因重錘式高度限位裝置損壞、斷線等故障，重錘式高度限位裝置失效，未能切斷起升機構的電源，吊鉤就會繼續上升，當吊鉤達到第二高度限位裝置（斷火開關）的設定高度，鋼絲繩帶動導繩器撥動斷火開關，使其斷開，從而切斷起升機構電源，起到安全保護作用。

由加裝的重錘式高度限位裝置和電動葫蘆上原有的斷火開關組成的雙高度限位裝置對電動單梁起重機起升機構起到雙重保護作用，提升了起升機安全保護裝置的動作可靠性，也提升了電動單梁起重機的本質安全性能。

加裝了重錘式高度限位之后，雖然能提升電動單梁起重機的安全性能，但卻給檢驗工作帶來了很大的難度，原因如下。

圖2 斷火開關、加裝了重錘式高度限位裝置的實物圖

一是重錘式高度限位裝置動作之后，如不采用短接線在起重機電氣控制箱內（一般安裝在主梁一側）短接串入起升控制電路中的重錘式高度限位裝置電氣觸點，電動葫蘆就無法繼續上升，也就無法繼續完成對第二套高度限位裝置（斷火開關）有效性的檢驗驗證，這也是目前加裝了重錘式高度限位裝置的電動單梁起重機雙高度限位檢驗中的一大難點，很多檢驗員在檢驗過程中，只檢驗驗證了最先動作的那一套高度限位裝置的功能有效性，這是在雙高度限位裝置檢驗項目上的漏檢、錯檢，這種檢驗不到位的情況可能引發非常危險的后果。

二是要短接串入控制電路中的重錘式高度限位裝置電氣觸點，就必須爬上起重機主梁，才能在電氣控制箱內對該電氣觸點（即圖3中的37、39點）進行短接操作，登高帶電作業存在高空墜落的風險，非常危險，增加了檢驗過程中的安全風險，因此這種常規的短接檢驗法容易引發檢驗人身安全事故，是不可取的。

圖3 起升控制電氣線路的改進設計

三是目前很多廠房并未設計專用鋼梯，沒有維修平臺，檢驗人員無法爬上起重機主梁或在專用的維修平臺上進行短接操作。即使某些單位配置了移動式升降平臺，很多也達不到主梁的高度，無法完成短接作業，這給檢驗工作增加了很大的難度。

因此，可以設計直接通過控制手柄（或操作臺）來實現電動單梁起重機雙高度限位裝置檢驗試驗裝置和電路，使雙高度限位裝置檢驗變得安全方便、操作簡單、實用直觀，又能提高檢驗質量和效率是非常必要的。

3 雙高度限位裝置檢驗試驗裝置的設計思路及技術要點

3.1 設計思路

要解決以上問題，只需在電動單梁起重機（線控）控制手柄內增加2根線（用作重錘式高度限位裝置電氣觸點的短接線），這相當于將短接線“延長”至地面，并且長期“安裝”在電動單梁起重機電氣控制回路上。

如圖3所示，對現有電動單梁起重機加裝第二套高度限位裝置，并對其起升機構的控制電路進行改進設計，在起升機構控制電路中串入1副重錘式高度限位裝置電氣觸點，再加入1個短接回路。然后，設計一種起重機控制手柄（或操控臺），即在現有控制手柄的基礎之上，增加1個“測試”按鈕（建議為白色），按壓“測試”按鈕，以其通斷來控制重錘式高度限位裝置電氣觸點的短接回路，通過短接使重錘式高度限位裝置暫時失效，以實現雙高度限位裝置的便捷檢驗，如圖4所示（注：紅色框內為重錘式高度限位裝置的電氣觸點及其短接回路）。

圖4 現有控制手柄基礎上的“測試”按鈕設計

由圖3、圖4可知，在進行雙高度限位裝置項目的檢驗時，程序如下：先按“起升”按鈕，吊鉤上升，直至重錘式高度限位裝置動作，重錘式高度限位裝置電氣觸點斷開，然后，按住“測試”按鈕不松，以短接重錘限位裝置電氣觸點，同時，按壓“起升”按鈕，直至斷火開關動作。如果檢驗試驗時，能按順序使重錘式高度限位裝置、斷火開關動作，并且，2個高度限位裝置均能切斷起升機構電源，使之停止運行，則說明該電動單梁起重機的雙高度限位裝置功能有效，否則，不能滿足市監特設發[2021]16號文的相關技術要求。

由上述試驗程序可知，檢驗員站在地面上，僅借助加裝“測試”按鈕的控制手柄即可不用登高至起重機主梁上對電氣控制箱內重錘式高度限位裝置電氣觸點進行短接操作，完成雙高度限位裝置的檢驗試驗，既能保障檢驗員的人身安全，又可以實現快捷高效的檢驗。

3.2 技術要點

該雙高度限位裝置檢驗試驗裝置的設計既要在技術上滿足短接重錘式高度限位裝置電氣觸點的要求，又要保證檢驗試驗過程中的安全性、可靠性。因此，在設計、制造、施工等過程中必須滿足以下技術要點：

（1）在現有控制手柄的基礎上，增加1個可自動復位的“測試”按鈕，對控制手柄的制造過程來說，改動非常小，也非常簡單，便于快速實現量產。

（2）“測試”按鈕應采用防誤操作設計，其實現方式可以但不限于：（a）帶有護圈的按鈕；（b）帶翻蓋護罩的按鈕，等。

（3）在“測試”按鈕上（或旁邊）標明“測試”字樣，用于提醒操作者，同時，應該在起重機的《安裝使用維護說明書》上增加“測試”按鈕的使用方法。

（4）“測試”按鈕應為自動復位型，常開觸點（即：正常彈起位置為斷開狀態，按下去之后為接通狀態，此時，重錘式高度限位裝置電氣觸點被短接）。

4 結語

國家市場監督管理總局下發市監特設發[2021]16號文的目的是為了提高起重機的本質安全性，因此，加裝第二高度限位裝置后，日常使用檢查和定期檢驗過程中對雙高度限位裝置功能有效性的檢驗驗證非常重要。本文提供的設計方案，對起重機原來的控制電路改動最小，很容易實施，且能方便快捷地實現雙高度限位裝置項目的檢驗試驗，既安全又高效，適合批量生產和大范圍推廣。