淺談橋門式起重機起升雙限位開關

摘要：為有效防止沖頂事故，橋（門）式起重機安裝有兩種不同形式的高度限位裝置。文中通過對檢驗時遇到的一臺地面操作的電動單梁起升機構高度限位器的研究，探討兩種高度限位器的分斷回路、動作順序并分析其原因。進一步針對地面操作不方便驗證開關有效性的問題，提出解決方案，具有一定的工程應用價值和參考意義。

關鍵詞：橋（門）式起重機；高度限位裝置；地面操作；旁路

Analysis of Double Height Limitators of Bridge and Gantry Crane

ZHANG Dongxu

（Fujian Special Equipment Inspection and Research Institute， Fuzhou 350008， Fujian， China）

Abstract： In order to effectively prevent the hoist collision accident， bridge and gantry cranes are required to install two different type height limitators. Based on the study of a ground-operated height limiter of electric single-beam hoisting mechanism， the breaking circuit and action sequence of the two types of height limiter are discussed and the reasons are analyzed.In view of the problem that the ground operation is not easy to verify the effectiveness of the limitator， solutions are proposed， which have certain engineering application value and reference significance.

Key Words： Bridge and gantry crane; Height limitator; Ground operation; Bypass

0引言

眾所周知，起重機沖頂是嚴重的安全事故，將帶來無法估計的損失。日常使用中，因為起重機吊具沖頂導致鋼絲繩破斷，重物墜落，甚至砸傷砸死人員的事故也時有發生。起升高度限位裝置作為防止起重機沖頂的重要安全裝置，其可靠性至關重要。為此，國家市場監管總局特意發布《市場監管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〕16 號）（以下簡稱“總局文件”），要求：新出廠橋式、門式起重機，自2021年5月1日起，起重機械生產單位對新出廠的橋式、門式起重機，應當同時安裝兩種不同形式的高度限位裝置，如重錘子式、斷火式、壓板式高度限位器等任意兩種。例外情況：對于已經安裝了傳動式高度限位裝置（如齒輪、渦輪蝸桿傳動式高度限位裝置等）的新出廠或在用橋式、門式起重機，不再要求設置“雙限位”裝置。

然而實際使用中，用戶對于“雙限位”裝置的安全性認識不清，其動作順序的選擇過于隨意。特別是地面操作的起重機，如電動單梁、葫蘆橋式起重機等，因為操作人員不方便觸碰到起升高度限位器，僅僅在地面操作，當第一級高度限位器動作后，起升機構將不再上升，第二級高度限位器的有效性很難得到驗證。這樣導致在平時的維護保養和檢驗中，對于起升機構兩級高度限位器的檢查經常流于形式，存在極大的安全隱患。

1案例情況

筆者最近對一臺電動單梁起重機進行首檢，額定起重量10t，起升高度16m，跨度19.5m，2021年12月制造。

現場單梁安裝有重錘限位器和斷火器兩套不同形式的高度限位裝置，通過試驗，兩套裝置都分別有效，滿足國家市場監管總局文件要求。上升試驗過程中，斷火器先動作，重錘開關后動作。

2問題探討

檢規及國家市場監管總局文件沒有明確兩套高度限位裝置的分斷回路及先后動作順序，需根據實際情況進行分析。

1）斷火器常用于輕型起重機的上、下限位保護，有直接切斷電動機主電源和通過斷開接觸器線圈回路以切斷電動機電源兩種接線方式，其直接切斷電動機主電源接線方式見圖1。

斷火器一般裝置在起升電動機接線盒出線端口上，連接器與安裝在鋼絲繩卷筒外殼上的連接桿連接。當起升機構上升或下降到一定限位位置時，對斷火限位器上推拉桿產生推或拉的動作，使其中一對動斷觸頭分斷，直接切斷電動機電源或者通過切斷接觸器控制電源實現切斷電動機電源，使得電動機停止運轉，從而起到限位作用。當推拉桿及動作桿復位時，在彈簧力的作用下，觸頭同時重新閉合。

現場單梁的電氣原理圖起升回路與控制電路分別如圖2、圖3所示。

很顯然，重錘開關接在控制回路上，而斷火器直接接在起重機的動力電源回路上。重錘開關切斷控制回路，通過接觸器斷開電動機電源，而斷火器動作則直接切斷電動機動力電源回路，為上一級回路。從電氣系統上下級配合動作角度考慮，應該先動作下一級電路，后斷開上一級電路，即上升過程中，重錘開關先動作，斷火器后動作。

2）雖然檢規和國家市場監管總局文件對于兩級限位裝置的動作順序沒有明確要求，但是可以參考《起重機械安全規程 第1部分：總則》GB6067-2010項9.2.1對于“起升高度限位器”的要求：在特殊情況下，如吊運熔融金屬，還應裝設防止越程沖頂的第二級起升高度限位器，第二級起升高度限位器應分斷更高一級的動力源。現場斷火器分斷的電動機主電源屬于更高一級的動力源。

3）很顯然，起升機構高度限位設置兩級限位是為了提供后備保護。當第一級保護失效的情況下，通過第二級保護使得重物可靠制停，避免沖頂事故。根據現場情況，情況一：上升過程重錘開關先動作，斷火器后動作，重錘開關作為第一級保護，斷火器作為第二級保護。如果上升接觸器觸頭（圖2中KM5或KM6）粘連，即使重錘開關失效，斷火器動作也能直接切斷電動機動力電源，有效防止重物沖頂。情況二：上升過程斷火器先動作，重錘開關后動作，斷火器作為第一級保護，重錘開關作為第二級保護。如果斷火器失效，當上升接觸器觸頭粘連，重錘動作只能斷開控制電源，無法通過接觸器斷開電動機動力電源，即無法起到后備保護作用，將可能出現重物沖頂事故。

4）現場情況，斷火器直接斷開動力回路，其分斷產生的沖擊電流將直接迅速地作用于電動機上，較易損壞電動機。

5）從使用壽命角度考慮，斷火器的動作機械壽命較重錘開關短，較易損壞，更換維修也比較麻煩。實踐中，起重機械操作維修工人也驗證了這點。

綜上，現場單梁葫蘆起升時應該先斷開重錘開關，后斷開斷火器為宜，斷火器作為二級保護裝置，提供后備保護。

3整改方案

安裝人員現場調整斷火器與重錘開關的動作順序，使得葫蘆起升時先動作重錘開關，后動作斷火器，并進行操作試驗驗證。同時，安裝單位及制造單位在加強對現場人員的監督指導，特別是專業知識的學習積累以及保護裝置安全性的指導。

4相關問題的思考與見解

日常實踐中，有時用戶因為斷火器為起重機械廠家自帶設備，而重錘為后期加裝，特別是在國家市場監管總局文件要求后整改的情況，考慮到安裝可靠性問題，會根據需要調整重錘開關與斷火器的動作順序。另外，兩種不同形式的高度限位裝置的分斷回路也不一定與本案例一致，比如，在使用變頻器控制的設備中，從保護變頻器的角度考慮，經常兩套起升高度限位器動作都是分斷控制回路。

所以，簡單武斷地決定重錘開關先動作或者斷火器先動作都是片面的，應該結合現場實際情況、設備接線、電氣原理圖等等，綜合考慮兩套起升限位裝置的動作順序。

另外，針對現場電動單梁由于是地面操作，不方便驗證起升機構兩級高度限位裝置有效性的問題，筆者考慮，若是能通過接觸器的通斷實現第一級高度限位器的旁路，從而實現在地面對第二級高度限位器進行有效性的檢驗，將達到對于整臺起重機高度限位的有效檢驗。案例中單梁優化的控制回路電氣原理圖見圖4。

現場檢查時，當要測試斷火器有效性時，動作重錘旁路開關，K1接觸器帶電，K1動合觸點閉合，旁路重錘開關，起升機構繼續上升，檢驗斷火器有效性。檢驗結束，恢復重錘旁路開關。而重錘旁路開關可以安裝在操作手柄上，選用鑰匙或旋轉式等不易誤動作的開關，并在旁路時提供聲光信號提醒試驗完畢后恢復開關。

進一步分析，對于通用性地面操作的橋（門）式起重機，不管兩種不同形式的高度限位裝置分斷的回路如何，同樣可以參考圖4的方法，分別采用開關將兩套高度限位裝置（如重錘開關與斷火器）進行旁路，實現對于每套限位裝置有效性的驗證，旁路開關在電氣上設置互鎖，在操作手柄上設置機械互鎖。這種方法既可以在地面進行操作驗證，也同樣適用于非地面操作的起重機，可以滿足方便檢驗、提高效率的目的。

5結語

起重機起升機構安裝兩套限位裝置，有利于降低重物沖頂的風險。限位裝置的動作順序應結合現場實際、接線情況、控制原理等進行設置。同時，對于高度限位器有效性的檢驗，文中提出電氣回路優化方案，可實現地面操作，減少高空作業的危險性，且易于實現，在成本增幅較小的情況下實現對起重機高度限位有效性的全面檢查，具有很強的現實意義。

參考文獻

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收稿日期：2022-05-09

作者簡介：張東旭，男，福建省特種設備檢驗研究院，工程師，碩士