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

【關(guān)鍵詞】門式起重機；穩(wěn)定性；結(jié)構(gòu)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(wěn)定性是決定其安全性的基石。穩(wěn)定性的缺失不僅可能導(dǎo)致設(shè)備損壞，還可能造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。穩(wěn)定性的確保涉及起重機設(shè)計、操作和維護的每一個方面。起重機的基礎(chǔ)必須穩(wěn)固，以承受重載和各種力的作用。支腿的適當(dāng)長度和重心的低位設(shè)置對防止傾覆至關(guān)重要。操作條件，尤其是在戶外作業(yè)時的風(fēng)速，以及地面的平整性，都是影響穩(wěn)定性的關(guān)鍵外部因素。此外，隨著設(shè)備的使用和年限增長，維護和老化管理對穩(wěn)定性的影響日益顯著。因此，從設(shè)計到日常操作，再到定期維護，都必須嚴(yán)格控制和執(zhí)行，以確保起重機的穩(wěn)定性和安全運行。

1影響門式起重機穩(wěn)定性的因素

起重機穩(wěn)定性的因素可以從多個方面進(jìn)行分析，其中包括起重機的結(jié)構(gòu)特點、操作條件以及維護和老化情況，見圖1。在結(jié)構(gòu)特點方面，基礎(chǔ)的穩(wěn)固性是關(guān)鍵。起重機的基礎(chǔ)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(wěn)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(wěn)定性。然而，過長的支腿可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的弱點，增加事故風(fēng)險。此外，重心位置的高度直接影響起重機的傾覆風(fēng)險。重心越低，穩(wěn)定性越高。在設(shè)計和使用門式起重機時，確保重心位置適當(dāng)是至關(guān)重要的。操作條件對起重機穩(wěn)定性的影響不容忽視。風(fēng)速是一個重要因素，特別是在戶外作業(yè)時。強風(fēng)可能導(dǎo)致起重機失去平衡，尤其是當(dāng)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(guān)鍵因素。不穩(wěn)定或不平的地面可能導(dǎo)致支腿下沉或移位，從而影響起重機的穩(wěn)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(xì)控制。過快的操作可能導(dǎo)致動態(tài)載荷增加，增加起重機傾覆的風(fēng)險。起重機的維護和老化情況是影響其穩(wěn)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(xiàn)磨損和老化，這些變化可能不易被察覺，但卻對穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響。例如，金屬疲勞、腐蝕或其他損傷可能削弱結(jié)構(gòu)的完整性。定期維護和檢查是確保起重機保持良好穩(wěn)定性的關(guān)鍵。這包括對主要結(jié)構(gòu)部件如支腿、基礎(chǔ)、吊臂、鋼絲繩、滑輪等進(jìn)行檢查，確保它們沒有顯著磨損或損壞。此外，液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的維護也同樣重要，因為這些系統(tǒng)的故障可能導(dǎo)致意外的機械行為，增加起重機傾覆的風(fēng)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(jìn)行研究。

某預(yù)制構(gòu)件廠一臺通用門式起重機發(fā)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(jīng)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(chǎn)區(qū)3號線的鋼筋綁扎區(qū)，用于吊運鋼筋籠和模板。事故發(fā)生前，該起重機已經(jīng)連續(xù)工作了約4個小時，吊運了約30噸的鋼筋籠和模板。事故發(fā)生時，該起重機正在吊運一副重約8噸的鋼筋籠，由于風(fēng)速過大，鋼筋籠在空中搖擺，導(dǎo)致起重機失去平衡，向后傾斜，最終傾覆。

事故調(diào)查組經(jīng)過現(xiàn)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(shè)計缺陷。事故起重機為自制的通用門式起重機，未經(jīng)過特種設(shè)備監(jiān)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(jié)構(gòu)設(shè)計不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，沒有設(shè)置力矩限制器，也沒有設(shè)置風(fēng)速計和風(fēng)速報警裝置，無法有效控制起重機的穩(wěn)定性和安全性。2）起重機操作違規(guī)。事故起重機的操作人員未經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)和考核，沒有取得特種作業(yè)操作證，也沒有遵守起重機的安全操作規(guī)程。事故發(fā)生時，操作人員沒有及時停止作業(yè)，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(fēng)險。3）起重機維護不到位。事故起重機的維護保養(yǎng)工作不規(guī)范，沒有按照制造商的要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(fā)生前，該起重機已經(jīng)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(zé)任體系，也沒有落實安全生產(chǎn)的主體責(zé)任。事故單位沒有對起重機進(jìn)行風(fēng)險評估和隱患排查，也沒有制定應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急演練，沒有及時發(fā)現(xiàn)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(xiàn)場作業(yè)人員進(jìn)行安全教育和培訓(xùn)，沒有提高他們的安全意識和技能。

3預(yù)防措施和穩(wěn)定性增強策略

3.1設(shè)計階段的穩(wěn)定性考量

在門式起重機的設(shè)計階段，穩(wěn)定性考量是至關(guān)重要的，因為設(shè)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(wěn)定性的關(guān)鍵考慮因素涉及多個方面，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、重心配置和安全邊際。結(jié)構(gòu)設(shè)計是確保穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。設(shè)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(shè)計。支腿應(yīng)該足夠長，以提供廣闊的穩(wěn)定基座，同時避免過長而引起結(jié)構(gòu)弱點。吊臂設(shè)計要充分考慮其在不同角度和擴展長度下的穩(wěn)定性，確保在最大負(fù)載和最大伸展時仍保持穩(wěn)固。材料選擇對起重機的穩(wěn)定性同樣重要。需使用高強度、耐磨損的材料來構(gòu)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(huán)境因素如腐蝕或溫度變化的影響。合適的材料可以減輕結(jié)構(gòu)重量，同時提高其承載能力和穩(wěn)定性[2]。重心配置是設(shè)計時的另一個關(guān)鍵考量點。設(shè)計應(yīng)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(fēng)險。這通常通過調(diào)整主要組件的布局和分布來實現(xiàn)，如將重型組件如發(fā)動機和控制艙安置在較低的位置。安全邊際是設(shè)計階段不可或缺的考慮因素。在設(shè)計起重機時，應(yīng)考慮比實際運營中預(yù)期的最大負(fù)載更高的負(fù)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(wěn)定性的各種極端情況，如強風(fēng)、不平地面或緊急操作，也應(yīng)進(jìn)行充分的考慮和模擬，以確保在這些情況下起重機的穩(wěn)定性。

3.2安全操作程序和培訓(xùn)

安全操作程序和培訓(xùn)在門式起重機的使用中扮演至關(guān)重要的角色。確保操作員了解并遵守安全操作程序，是預(yù)防起重機事故的關(guān)鍵一環(huán)。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(jìn)行詳細(xì)說明。培訓(xùn)不僅應(yīng)涵蓋操作技能，還應(yīng)包括故障診斷、緊急響應(yīng)措施和安全意識的提高。對操作員進(jìn)行定期的培訓(xùn)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(guān)重要。培訓(xùn)應(yīng)重點強調(diào)起重機操作中的風(fēng)險識別，教授操作員如何在發(fā)生潛在危險情況時做出正確的反應(yīng)。例如，強風(fēng)條件下的操作策略、負(fù)載平衡的重要性和在起重機發(fā)生故障時的緊急停機程序。除了理論培訓(xùn)，實際操作練習(xí)也同樣重要。通過模擬不同的工作環(huán)境和緊急情況，操作員可以在安全的環(huán)境下練習(xí)和熟悉各種操作技巧。這不僅有助于提高他們在日常作業(yè)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(yīng)基于對門式起重機的詳細(xì)了解以及對特定作業(yè)環(huán)境的考慮。每個作業(yè)場所都有其獨特的挑戰(zhàn)和限制，因此，操作程序應(yīng)被定制以適應(yīng)這些具體情況。同時，隨著技術(shù)的發(fā)展和作業(yè)環(huán)境的變化，這些操作程序應(yīng)定期更新，以確保其持續(xù)的相關(guān)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(guān)重要。這一過程涵蓋對起重機關(guān)鍵部件的系統(tǒng)性檢查，以及必要的保養(yǎng)和修理工作，以確保設(shè)備始終處于最佳運行狀態(tài)。維護工作的重點在于預(yù)防故障發(fā)生，通過及時識別和修復(fù)小問題，避免發(fā)展成更大的安全隱患。維護程序應(yīng)包括對起重機的所有主要部件進(jìn)行定期檢查，如吊臂、鋼絲繩、滑輪、制動系統(tǒng)、液壓和電氣系統(tǒng)。特別重要的是，檢查應(yīng)關(guān)注那些受到頻繁使用和環(huán)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(tǒng)的有效性都是定期檢查的關(guān)鍵內(nèi)容。除了物理部件的檢查，維護程序還應(yīng)包括對起重機軟件的更新和校驗。隨著技術(shù)的進(jìn)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(jiān)控系統(tǒng)正常運作，對于防止事故的發(fā)生同樣重要。維護周期的確定應(yīng)基于制造商的建議以及設(shè)備的實際使用情況。在高強度使用或惡劣環(huán)境下工作的起重機可能需要更頻繁的維護。同樣，隨著設(shè)備使用年限的增長，其維護頻率和復(fù)雜性可能需要相應(yīng)增加。記錄維護和檢查活動至關(guān)重要。詳細(xì)記錄不僅有助于追蹤設(shè)備的維護歷史，而且對于識別潛在的長期問題和規(guī)劃未來的維護工作也是必不可少的。這些記錄應(yīng)包括檢查日期、檢查人員、發(fā)現(xiàn)的問題、所采取的修復(fù)措施，以及任何建議的后續(xù)行動[4]。

4結(jié)束語

門式起重機的穩(wěn)定性是確保作業(yè)安全的核心要素。穩(wěn)定性受到設(shè)計缺陷、操作不當(dāng)、維護不足以及安全管理不力等多方面因素的影響。加強設(shè)計階段的穩(wěn)定性考量，制定和遵循安全操作程序，進(jìn)行定期維護和檢查，是提高起重機穩(wěn)定性的關(guān)鍵措施。起重機事故強調(diào)了安全規(guī)范和培訓(xùn)的必要性，同時指出了監(jiān)管和維護的不足。未來，應(yīng)更加關(guān)注起重機的設(shè)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(fā)生。

【參考文獻(xiàn)】

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

[2]黃傑，何偉，鄭義飛，等.風(fēng)載作用下雙門式起重機風(fēng)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(xiàn)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(dá)江，男，1985年出生，工程師，學(xué)士，研究方向為特種設(shè)備檢驗檢測。

（編輯：劉一童）