起重機傾翻事故談門式起重機的穩定性

【摘要】門式起重機穩定性是確保操作安全的關鍵因素。穩定性受多方面因素影響，包括結構特性、操作條件、維護和老化情況。結構上，基礎的穩固性、支腿長度和重心位置是穩定性的重要決定因素。操作條件，如風速、地面堅固程度和操作速度，也對穩定性有顯著影響。維護和老化狀況不容忽視，規律的維護和檢查對于維持起重機的穩定性至關重要。通過分析某起重機傾覆事故，提出了設計階段、操作程序、維護檢查的改進措施，以增強起重機的穩定性和安全性。

【關鍵詞】門式起重機；穩定性；結構特性

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.04.030

A Discussion on the Stability of Portal Cranes in Crane Overturning Accidents

CHEN Dajiang

（Hunan Special Equipment Inspection and Testing Research Institute Loudi Branch， Loudi 417000， China）

Abstract： The stability of gantry cranes is a key factor in ensuring operational safety. Stability is influenced by various factors， including structural characteristics， operating conditions， maintenance， and aging conditions. Structurally， the stability of the foundation， the length of the support legs， and the position of the center of gravity are important determining factors for stability. Operating conditions， such as wind speed， ground strength， and operating speed， also have a significant impact on stability. Maintenance and aging conditions cannot be ignored， and regular maintenance and inspection are crucial for maintaining the stability of cranes. By analyzing the overturning accident of a certain crane， improvement measures for the design phase， operating procedures， and maintenance inspections were proposed to enhance the stability and safety of the crane.

Keywords： gantry crane； stability； structural characteristics

0引言

起重機的穩定性是決定其安全性的基石。穩定性的缺失不僅可能導致設備損壞，還可能造成人員傷亡和經濟損失。穩定性的確保涉及起重機設計、操作和維護的每一個方面。起重機的基礎必須穩固，以承受重載和各種力的作用。支腿的適當長度和重心的低位設置對防止傾覆至關重要。操作條件，尤其是在戶外作業時的風速，以及地面的平整性，都是影響穩定性的關鍵外部因素。此外，隨著設備的使用和年限增長，維護和老化管理對穩定性的影響日益顯著。因此，從設計到日常操作，再到定期維護，都必須嚴格控制和執行，以確保起重機的穩定性和安全運行。

1影響門式起重機穩定性的因素

起重機穩定性的因素可以從多個方面進行分析，其中包括起重機的結構特點、操作條件以及維護和老化情況，見圖1。在結構特點方面，基礎的穩固性是關鍵。起重機的基礎需能承受重載和各種力的作用，包括垂直載荷和水平力。支腿長度對穩定性也有顯著影響。較長的支腿可提供更大的支撐面積，從而增強穩定性。然而，過長的支腿可能導致結構上的弱點，增加事故風險。此外，重心位置的高度直接影響起重機的傾覆風險。重心越低，穩定性越高。在設計和使用門式起重機時，確保重心位置適當是至關重要的。操作條件對起重機穩定性的影響不容忽視。風速是一個重要因素，特別是在戶外作業時。強風可能導致起重機失去平衡，尤其是當起重機承載重物或臂桿伸展到較高位置時。地面條件，包括地面的堅固程度和平整性，也是關鍵因素。不穩定或不平的地面可能導致支腿下沉或移位，從而影響起重機的穩定性。此外，操作速度，包括起升、移動和降低載荷的速度，需要仔細控制。過快的操作可能導致動態載荷增加，增加起重機傾覆的風險。起重機的維護和老化情況是影響其穩定性的另一重要因素。隨著時間的推移，起重機的各個組件可能會出現磨損和老化，這些變化可能不易被察覺，但卻對穩定性產生顯著影響。例如，金屬疲勞、腐蝕或其他損傷可能削弱結構的完整性。定期維護和檢查是確保起重機保持良好穩定性的關鍵。這包括對主要結構部件如支腿、基礎、吊臂、鋼絲繩、滑輪等進行檢查，確保它們沒有顯著磨損或損壞。此外，液壓系統和電氣系統的維護也同樣重要，因為這些系統的故障可能導致意外的機械行為，增加起重機傾覆的風險[1]。

2傾翻事故案例分析

為了分析門式起重機傾翻事故的原因和特點，本文選取某起重機傾覆重大事故作為典型的案例進行研究。

某預制構件廠一臺通用門式起重機發生傾覆，壓塌軌道終端附近的部分住人集裝箱組合房，直接經濟損失1861萬元。

事故起重機為一臺15噸門式起重機，位于生產區3號線的鋼筋綁扎區，用于吊運鋼筋籠和模板。事故發生前，該起重機已經連續工作了約4個小時，吊運了約30噸的鋼筋籠和模板。事故發生時，該起重機正在吊運一副重約8噸的鋼筋籠，由于風速過大，鋼筋籠在空中搖擺，導致起重機失去平衡，向后傾斜，最終傾覆。

事故調查組經過現場勘查、測量、模擬、計算等分析，查明事故的主要原因如下：1）起重機設計缺陷。事故起重機為自制的通用門式起重機，未經過特種設備監督檢驗部門的檢驗和登記，也未取得使用登記證。該起重機的結構設計不符合相關標準，沒有設置力矩限制器，也沒有設置風速計和風速報警裝置，無法有效控制起重機的穩定性和安全性。2）起重機操作違規。事故起重機的操作人員未經過專業培訓和考核，沒有取得特種作業操作證，也沒有遵守起重機的安全操作規程。事故發生時，操作人員沒有及時停止作業，也沒有采取有效的措施，如降低吊鉤高度、縮短臂桿長度、減小起重量等，以降低起重機的傾覆風險。3）起重機維護不到位。事故起重機的維護保養工作不規范，沒有按照制造商的要求和相關標準進行定期檢查和維修，也沒有建立完善的維護記錄和臺賬。事故發生前，該起重機已經使用了約10年，其各個部件存在不同程度的磨損和老化，影響了起重機的性能和可靠性。4）安全管理缺失。事故單位沒有建立健全的安全管理制度和責任體系，也沒有落實安全生產的主體責任。事故單位沒有對起重機進行風險評估和隱患排查，也沒有制定應急預案和應急演練，沒有及時發現和消除起重機的安全隱患。事故單位也沒有對起重機的操作人員和現場作業人員進行安全教育和培訓，沒有提高他們的安全意識和技能。

3預防措施和穩定性增強策略

3.1設計階段的穩定性考量

在門式起重機的設計階段，穩定性考量是至關重要的，因為設計決策直接影響著起重機在實際運營中的安全性和效能。穩定性的關鍵考慮因素涉及多個方面，包括結構設計、材料選擇、重心配置和安全邊際。結構設計是確保穩定性的基礎。設計時需考慮起重機的整體布局，包括支腿的布局和吊臂的設計。支腿應該足夠長，以提供廣闊的穩定基座，同時避免過長而引起結構弱點。吊臂設計要充分考慮其在不同角度和擴展長度下的穩定性，確保在最大負載和最大伸展時仍保持穩固。材料選擇對起重機的穩定性同樣重要。需使用高強度、耐磨損的材料來構造起重機的主要承載部分。這些材料不僅需要承受重大的機械壓力，還要抵御環境因素如腐蝕或溫度變化的影響。合適的材料可以減輕結構重量，同時提高其承載能力和穩定性[2]。重心配置是設計時的另一個關鍵考量點。設計應確保起重機在各種操作條件下都擁有低重心，從而減少傾覆風險。這通常通過調整主要組件的布局和分布來實現，如將重型組件如發動機和控制艙安置在較低的位置。安全邊際是設計階段不可或缺的考慮因素。在設計起重機時，應考慮比實際運營中預期的最大負載更高的負載能力，以提供額外的安全保障。此外，對于可能影響起重機穩定性的各種極端情況，如強風、不平地面或緊急操作，也應進行充分的考慮和模擬，以確保在這些情況下起重機的穩定性。

3.2安全操作程序和培訓

安全操作程序和培訓在門式起重機的使用中扮演至關重要的角色。確保操作員了解并遵守安全操作程序，是預防起重機事故的關鍵一環。這些程序包括對起重機的操作范圍、最大載荷限制、操作速度，以及在不同氣象條件下的操作指南進行詳細說明。培訓不僅應涵蓋操作技能，還應包括故障診斷、緊急響應措施和安全意識的提高。對操作員進行定期的培訓和考核，以確保他們對起重機的操作特性和安全限制有充分理解，這一點至關重要。培訓應重點強調起重機操作中的風險識別，教授操作員如何在發生潛在危險情況時做出正確的反應。例如，強風條件下的操作策略、負載平衡的重要性和在起重機發生故障時的緊急停機程序。除了理論培訓，實際操作練習也同樣重要。通過模擬不同的工作環境和緊急情況，操作員可以在安全的環境下練習和熟悉各種操作技巧。這不僅有助于提高他們在日常作業中的效率，還能在面對實際危機時減少慌亂和錯誤的決策。安全操作程序的制定應基于對門式起重機的詳細了解以及對特定作業環境的考慮。每個作業場所都有其獨特的挑戰和限制，因此，操作程序應被定制以適應這些具體情況。同時，隨著技術的發展和作業環境的變化，這些操作程序應定期更新，以確保其持續的相關性和有效性[3]。

3.3定期維護和檢查

定期維護和檢查對于門式起重機的安全運行至關重要。這一過程涵蓋對起重機關鍵部件的系統性檢查，以及必要的保養和修理工作，以確保設備始終處于最佳運行狀態。維護工作的重點在于預防故障發生，通過及時識別和修復小問題，避免發展成更大的安全隱患。維護程序應包括對起重機的所有主要部件進行定期檢查，如吊臂、鋼絲繩、滑輪、制動系統、液壓和電氣系統。特別重要的是，檢查應關注那些受到頻繁使用和環境因素影響的部件。例如，鋼絲繩的磨損、滑輪的運行狀況和制動系統的有效性都是定期檢查的關鍵內容。除了物理部件的檢查，維護程序還應包括對起重機軟件的更新和校驗。隨著技術的進步，軟件更新可以提高起重機的性能和安全性。同時，確保所有安全警報和監控系統正常運作，對于防止事故的發生同樣重要。維護周期的確定應基于制造商的建議以及設備的實際使用情況。在高強度使用或惡劣環境下工作的起重機可能需要更頻繁的維護。同樣，隨著設備使用年限的增長，其維護頻率和復雜性可能需要相應增加。記錄維護和檢查活動至關重要。詳細記錄不僅有助于追蹤設備的維護歷史，而且對于識別潛在的長期問題和規劃未來的維護工作也是必不可少的。這些記錄應包括檢查日期、檢查人員、發現的問題、所采取的修復措施，以及任何建議的后續行動[4]。

4結束語

門式起重機的穩定性是確保作業安全的核心要素。穩定性受到設計缺陷、操作不當、維護不足以及安全管理不力等多方面因素的影響。加強設計階段的穩定性考量，制定和遵循安全操作程序，進行定期維護和檢查，是提高起重機穩定性的關鍵措施。起重機事故強調了安全規范和培訓的必要性，同時指出了監管和維護的不足。未來，應更加關注起重機的設計、操作和維護全過程，確保安全管理制度的落實，以減少類似事故的發生。

【參考文獻】

[1]黃超亮，程俊，王堅，等.淺談一起門式起重機風災事故引發的思索[J].中國設備工程，2021（10）：150-151.

[2]黃傑，何偉，鄭義飛，等.風載作用下雙門式起重機風力特性研究[J].機電工程，2023，40（5）：757-763，772.

[3]吳馮.橋門式起重機檢驗現狀及建議分析[J].中國機械，2021（6）：100-101.

[4]楊敏.一起門式起重機事故分析[J].起重運輸機械，2020（18）：81-85.

【作者簡介】

陳達江，男，1985年出生，工程師，學士，研究方向為特種設備檢驗檢測。

（編輯：劉一童）