桥式起重机安全止停装置的研发

2022-03-10刘跃强

设备管理与维修 2022年1期

刘跃强

（河钢股份有限公司承德分公司，河北承德 067000）

0 引言

桥式起重机在冶金企业广泛应用，特别是在炼钢生产工序系统，用于吊运熔融液体铁水。生产厂房中同跨距轨道上分布着多台桥式起重机，在同轨道上不同位置进行协同吊装作业。由于生产工序衔接紧凑，当同轨道上某台起重机发生故障，需要定位在轨道中进行检修，而其他起重机又不能停止作业。此过程中，运行的起重机和检修的起重机往往会发生碰撞，潜在着较大安全事故隐患。如何避免潜在安全隐患发生，做到可靠有效的安全防护，通过设计桥式起重机安全止停装置，来解决此类本质安全问题。

1 现有安全止停方式

冶金桥式起重机的工作环境复杂、涉及作业面广，需多人协同操作，属于特种设备管理范围。为了保证起重机安全稳定运行,避免造成安全事故，按照《起重机械安全规程》要求，必须在设备上配备各种安全防护装置。桥式起重机的起升、平移机构设计中，均设置电气限位开关。由于起重机定位检修两端有人作业，不能通过行程开关止停控制，通常在距离检修起重机安全距离的大车轨道上，装设机械制动铁鞋，悬挂检修标识等安全措施，确保检修人员安全。

1.1 铁鞋制动

制动铁鞋是在厂房轨道梁上放置铁鞋，向前滚动的车轮压上铁鞋后便沿钢轨滑行，轮轨之间产生反向摩擦力阻止设备运行，最终起制动作用。在现场实际中，为了防止轨道上可能积存的杂物阻碍起重机运行，起重机设计中在平移机构台车架或端梁下边都装设有清轨道器，其扫轨板底面与轨道顶面之间的缝隙一般为5～10 mm。需要铁鞋制动前，必须拆除起重机大车清轨道器，否则清轨道器会推着制动铁鞋运行，制动铁鞋失效无法起到作用。实际检修作业，在轨道上装设铁鞋制动装置，以确保轨道两端检修人员安全，但往往因抢修时间紧、任务重，忽略拆卸两侧运行起重机的清轨道器，一旦发生故障后果不堪设想，本质安全措施缺失。

1.2 行程限位装置

按照《起重机械安全规程》要求，必须在设备上配备各种安全防护装置，其中行程限位装置是为了限制起重机平移运动时超过极限位置，行程开关的常闭点串联在平移机构的电路中，在行程开关触发机构的对向安装撞尺。当起重机互相靠近或到终端时，撞尺触发行程开关动作，平移机构电控部分断电，达到限位止停作用。实际中行程开关与撞尺触碰安装在两个运行的设备上，经常出现行程开关与撞尺接触不实，不能达到限位止停作用，由于起重机定位检修两端有人作业，此时决不能通过行程开关与撞尺触碰进行止停控制。

1.3 检修标识

检修标识是在同一空间涉及多工种交叉作业，以减少潜在安全隐患，通过醒目标识来提醒相关作业人员。起重机检修时，检修标识设置检修的起重机顶部，提示相邻的起重机操作人员，此台起重机正在检修。由于生产工艺流程紧凑，起重机同轨道运行空间狭小，操作人员一边操控设备运行，还要兼顾着相邻设备位置。在制动铁鞋失效时，仅凭操作人员示意，很难避免与检修设备刮擦碰撞。悬挂检修标识方式，未能起到本质安全防护措施。

上述同轨道桥式起重机检修时，采用的装设制动铁鞋、设置检修标识等安全措施，一般情况能够起到安全防护作用，但在生产节奏紧凑的钢铁企业，无法满足现场实际安全需要，不能真正起到本质安全防护作用。

2 技术方案

桥式起重机安全止停装置设计原则，必须满足《起重机械安全规程》要求，又能解决现场实际问题，切实做到本质安全。所谓本质安全就是在操作人员误操作、设备发生故障的情况下，现场作业人员也不会受到伤害。从设计原则和本质安全维度构建模型，第一，紧急时刻能有效切断运行起重机供电单元的功能；第二，即使供电单元未被切断，机械制动部分必须可靠制动，实现对运行起重机综合双重制动效果。

2.1 装置构成

桥式起重机安全止停装置的构成，电气控制部分包含红外线行程限位器、反光板等，机械制动部分包含弧形制动铁鞋、移动滑块、H 形支架及轨道固定底座等，桥式起重机抢修时，安全止停装置固定在起重机运行轨道上，安全止停装置的构成如图1 所示。

图1 安全止停装置

2.2 机械部分

桥式起重机安全止停装置的机械制动部分，主要包含弧形制动铁鞋、移动滑道、压力弹簧、H 形支架及固定底座等部分。为解决传统制动铁鞋装设时，需要拆卸对向起重机清轨器的问题，设计的安全止停装置H 形支架后端底部凹槽嵌入轨道钢轨，两端通过4条J 形地脚螺栓固定，前端弧形制动铁鞋为悬空状态，弧形制动铁鞋底面与轨道顶面的距离大于轨道清扫器扫轨板高度，确保制动时弧形制动铁鞋不受清轨器刮擦，并且还能起到制动作用。

H 形支架前端部分设计了纵向移动部件，前部伸出滑道前端面开口与弧形制动铁鞋的后端用圆形销轴连接，确保弧形制动铁鞋上下转动。弧形制动铁鞋下方设计成斜30°角形状，增加与起重机车轮的接触面积，提升制动效果。滑道内部装设移动滑块上、下分别安装有拉升、压力螺旋弹簧，滑道的前端面有垂直方向的开口。制动时弧形制动铁鞋能够随车轮向下滑动，直到起重机停止运行。安全止停装置剖面图如图2 所示。

图2 安全止停装置剖面

2.3 电气部分

桥式起重机安全止停装置的电气控制部分，主要包括红外线行程限位器、可伸缩激光反射板等组成，红外线行程限位器安装在运行起重机大车端梁上，可伸缩激光反射板装设在H 形支架后端。主要是解决现有起重机限位开关，检修时限位开关撞尺不能触碰，限位开关不起作用的问题。激光反射板做成可伸缩形式，便于安全止停装置的安装及拆卸。安全止停装置的电气控制部分是在不改动原电气控制的基础上，对于起重机平移机构限位系统进行升级改进，安全止停装置电控部分原理如图3 所示。

图3 安全止停装置电路

上述设计的安全止停装置电路由交流220 V 电源供电，包括电源控制开关Q1、大车平移运行指令S1、大车平移换向继电器KM1、红外线行程限位器K1。设计的止停信号K1 串联到原大车电气回路的换向继电器线圈KM1 支路，红外线行程限位器预先设置信号反馈距离，遇到反光板返回信号，达到预设距离后，红外线行程发生信号行程限位器K1 得电常闭点断开，对应运行方向的继电器线圈失电，起重机平移机构停止运行。起重机平移两个方向运行，限位信号可分别对应串联左右两个继电器。

2.4 制动过程

当轨道中间需要检修维护，并且两侧起重机仍需运行时，将安全止停装置固定在轨道安全临界点。当运行的起重机接近临界点，红外线行程限位器遇到反光板，检测到预先设置的预警距离，电气控制回路断开平移运行，致使起重机停止运行。如果起重机溜车或者电气制动失效，安全止停装置的弧形制动铁鞋穿过轨道清扫器扫轨板，弧形制动铁鞋与滚动的车轮产生摩擦，阻止大车轮继续运行，致使起重机停止运行。

安全止停装置恢复时，弧形制动铁鞋顶端与H 形支架前端的链接的拉伸弹簧收缩力，滑道内部上边拉升螺旋弹簧收缩力、下面压力螺旋弹簧反弹力，在三个弹簧弹力的作用下，安全止停装置前端弧形制动铁鞋复位。