塔式起重机的安全使用(八)

(上接2009年第2期)

七、塔机的故障

塔机的故障可分为致命故障（事故）和一般故障。塔机倾翻就是塔机的致命故障(事故)，一般会使塔机报废，人员伤亡，造成重大的损失；对于一般故障，在发生之前总会有一些征兆（如振动、噪声、温度变化等异常情况），这些均要通过前述的定期检查进行监控，采取相应的预防、处置措施。

1.塔机的致命故障

塔机在使用中造成倾翻的主要原因是超载，或因拆塔、立塔、顶升接高过程中违章作业，以及塔机出轨等 。

（1）超载造成的倾翻事故在现有的统计资料中，因超载造成的倒塔事故占总数的30%。超载大致可分为3类：

①司机明知超载，但抱着侥幸的心理为之。认为塔机的起重安全保险系数大，存在一定的安全裕度，超吊2倍甚至更多都没有问题。可是对现在国内使用较多的水平吊臂型塔机来说，其设计的稳定系数只有1.5，根据验算，许多塔机的稳定性系数为1.4，个别情况甚至只有约1.2。如机器经过多年的使用导致其性能降低及其他因素，稳定系数还要降低，故在操作规范中严格规定不能超载。

例如，一台QT63型塔机在吊臂根部吊起1捆盘圆钢筋，质量约2.2ｔ（按塔尖的吊重约超2.2倍），需送到在建建筑物对面的钢筋制作间去，当往吊臂前端行走的小车运行在中间时，力矩限位器报警并自动切断电源，而这时司机却违章擅自切断力矩限位器的电源，使安全装置失效，小车继续向前运行，结果出现倾覆现象，幸好被建筑物的楼面支撑住所吊钢筋，才未导致塔机倾翻的重大事故。类似事例在实际中已多次发生。

②司机不明所吊物体的质量且冒然操作而产生超载事故。此外，除的确不明重物的质量外还存在下述情况：a．斜拉、斜吊重物。斜牵重物时，产生的水平分力加大了倾翻力矩，故在斜牵重物时实质上也是一种超载。如加上重物位移时发生阻碍的不确定性，产生的危险性更大。b．突然紧急制动或小车向前溜车，此两种情况实际上都是增大了吊载。突然紧急制动会产生很大的惯性力，其冲击动量比平时大数倍，故对塔机的稳定性极为不利。另外小车向前溜增大了倾翻力矩，故应设法制止。③司机慌乱中操作失误。司机在精神不集中或慌乱中执行了错误的指令，产生误挂、误拌而导致倾塔事故发生。

（2）拆塔和立塔过程中违章作业造成的倾翻事故

塔机的拆、立是经常性的工作，应由具有合格资质的专业队伍并严格按照事前所制定的方案进行，在正常情况下才不致产生危险。拆、立塔机是高风险的工作，不注意其中的几个关键要领或违章作业，也会造成倾倒事故。以现使用较多的QT80型水平吊臂类塔机为例。其上各种构件对塔桅中心所产生的力矩如图24所示，塔机中间竖直的塔桅由塔尖、回转支承、塔身所组成，以支撑着前面的起重臂形成的向前的力矩和后面的配重臂形成的向后力矩。在不工作时，塔桅所承受的力矩是：前面由起重臂重量Q4及其力臂组成向前的弯矩为Q4 b1，通过查阅塔机相关资料得知其值约为150 X 104N·ｍ；而后面由配重臂、卷扬机构、配重块分别形成向后的弯矩，其值共约230 X 104N·ｍ，两项求和后有约80 X 104N·ｍ的不平衡且向后的弯矩，该弯矩则由塔桅自身的刚度承受。由有关资料及计算可知，该类塔机在塔身正常悬出高度时，大约能承受90 X104N·ｍ～120 X104N·ｍ的弯矩，所以在其自由悬出高度时的非工作状态下是安全的（也包括风载）。该数值也说明了在非工作及正常塔身悬出高度时，塔桅也只能承受约1.5倍过力矩的能力。在工作情况下：若满载为80 X104N·ｍ，向前的力矩刚好与向后的力矩平衡，这时在塔身上只有压力，理论上没有了弯矩。若超载1倍约80 X104N·ｍ，正好是前述情况的反方向，超载弯矩由塔桅刚度承受，但若增至1.5倍值，就会超过塔桅刚度所能承受的限制。因此，QT80型塔机在工作情况若超载约2.5倍，均会导致塔机倒翻事故。当然，各种塔机的结构及用材还存在差异。立塔时，采用汽车起重机作辅机，塔桅立好后装挂配重臂，如再将配重块满挂，就形成了图25所示的情况。按前述的QT80型塔机有230 X104N·ｍ的弯矩，足以使其倾翻。故该类塔机安装程序是：这时只能挂上1块配重块，待前面的起重臂挂上后，再将配重块挂满。但有些初安装塔机的人为了减少移动汽车起重机的麻烦，就未按此程序操作，结果引发了事故。有些塔机的塔身刚度较大，配重块却不大，就算满挂配重块也不会倾斜，这只是例外，但此例外也在实际中误导了许多人犯错误。拆塔时同理，如果在配重块满挂时就去拆卸起重臂，也会出现如图25所示的情况。笔者曾经历意大利西玛QT80型塔机的拆塔，在卸去起重臂时出现向后倾翻的事故。另在立塔时，由于是多人多位置工作，需每装上一个构件，一定要连接紧固后才能进行下一道工序。但在工作实际中有些人员忘却此项关键步骤而导致意外发生。

图24 QT80型塔机形成的力矩

图25 无起重臂时的弯矩

责任编辑：Amanda