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塔机使用中因超载引发的安全问题
发布日期:2021-03-23
作者:四川腾达
  随着建筑业的发展,建筑施工机械化程度在逐年提高。 塔式起重机(简称塔机),在建筑施工中已经得到了广泛的应用,成为目前建筑安装施工中不可缺少的建筑机械,仍是今后建筑业的起重、运输、吊装作业的主导机械。
  虽然,各级设备管理人员在塔机的使用管理中做了大量的有成效的工作,但在使用和操作的许多环节尚存在着较大的安全隐患, 因塔机超载引发的安全事故时有发生,造成较严重的人员伤亡和财产损失,但同时也应认识到塔机这种吊装技术本身是安全的,不安全的是使用中的多个环节,危险的是多种不安全因素。因此通过我们的努力,是能够减少此类事故的发生。
  塔机按安装方式(工作方法)可分为运行式塔机和固定式塔机,按变幅方式分为动臂变幅和小车运行变幅。
  下面就塔机使用中因超载引发的塔机倾翻的安全问题进行定性分析,找出事故成因之所在,减少因此而发生的安全事故,提供正确的操作和使用方法。
  一、塔机的主要参数
  为了便于对超载现象的深入分析先介绍与此相关的塔机的主要参数
  1、公称起重力矩:是指起重臂为基本臂长时,最大幅度与相应额定起重量的乘积。
  3、额定起重量:是以起重吊钩上所悬挂的索具与重物的重量之和计算,它包含两层含义,其一是最大工作幅度时的起重量,其二是最大额定起重量。
  例:FO/23B塔机,起升钢丝绳倍率为二时50米臂处的额定起重量为2.6吨,最大额定起重量为5吨,倍率为四时50米臂处的额定起重量为2.3吨,最大额定起重量为10吨。
  4、工作幅度(也称回转半径):是起重吊钩中心到塔机回转中心线之间的水平距离。
起重机技术性能:起重机技术性能一般包括起重能力、工作机构速度等。起重能力是用起重机的特性曲线来表示的,特性曲线是根据起重量、工作幅度绘制的。由于起重力矩是衡量塔机的起重能力的主要参数,要正确使用塔机了解起重机特性曲线是十分必要的。
  6、固定式塔机独立高度:塔机在不作附着处理的情况下,塔机基础上表面至吊钩中心的距离。
  例:FO/23B塔机独立高度的影响因素和条件
  条件塔机高度           塔机基础尺寸 地耐力
  最大独立安装高度59.8米 6.45×6.45×1.70 不小于285KN/M2
  最大独立安装高度41.8米 5.00×5.00×1.35 不小于239KN/M2
  最大独立安装高度8.8米 5.00×5.00×1.35 不小于124KN/M2
  从上表中可以看出,满足塔机在某一高度状态下运行的基本条件是:塔机基础和地耐力大小,在不能满足规定独立高度状态下运行的现象也是一种超载行为。
  二、塔机载荷的种类:
  1、基本载荷:它是始终和经常作用在塔机上的载荷,如:自重载荷,起升载荷,传动机构在启动、制动时或加(减)速引起的运动冲击等动载荷及离心力。
  2、附加载荷:它包括风载荷、温度载荷和雪载荷。
  三、塔机的稳定性问题
  稳定性是指细长杆件在压力作用下,长杆在轴线发生弯曲而不能支承失去稳定,这种现象就是杆件的稳定问题。
  塔机的工作稳定性之一:
  即塔机自身稳定性也称塔机结构稳定性(非工作状态时的稳定),它是指塔机钢结构在全部外荷载作用下,抵抗失稳的特性。
  塔机的工作稳定性之二:
  即载重稳定性也称塔机整机稳定性(工作状态时额定载荷下的稳定性),它是指塔机抵抗外荷载作用,保持塔机总体稳定不致倾翻,并能继续工作的特性。
  塔机稳定性系数:是用来衡量评价塔机抵抗外界倾翻作用,并保持塔机整体工作能力的一种指标。
  可用“稳定性安全系数”来表示即公式:
  K=
  式中、∑M稳定——代表起重机保持塔机稳定的诸力矩之和
  ∑M倾覆——代表起重机导致塔机倾翻的诸力矩之和
  四、为了防止超载而设计的几种限位装置
  安全装置属非工作装置,专门用来防止因操作失误、违章操作引起的严重后果,其中之一是防止超载现象的发生。它可分为两类,即行程限位器类(有:起升、回转、幅度、行走限位器)和载荷限制器类(有:力矩限制器、重量限制器)。
  1、力矩限制器:塔机是按恒定的最大载荷力矩设计计算的。使用中不允许超过最大的载荷力矩,力矩限制器的用途就是检查起升和变幅的的额定载荷,以防止超载。力矩限制器可通过起升力矩限制开关、变幅力矩限制开关来控制。
  2、载荷限制器:塔机结构及起升机构是按最大载荷设计计算的。工作载荷不能超过最大载荷。载荷限制器就是用于防止超载的一种安全装置。它同时应具有最大荷载超载限制器及高速档超载限制器两种功能。
  3、变幅小车断绳保险器:为了防止由于小车牵引绳断裂导致小车失控而产生的撞击和超载,发生意外事故。在小车适当部位装设断绳保险器.较简单和通用的一种是重锤偏心档杆式断绳保险器。
  五、超载现象分析
  什么是超载,一般讲是工作负荷超过起重机本身的额定荷载。一般认为超载是在起吊时发生,但更多的超载是塔机在运行过程中发生。下面就对超载现象进行分析。如果塔机发生超载,在加上其他不利于稳定的因素的综合影响,就可能造成塔机倾翻事故.实践表明,绝大多数塔机的倾翻事故都是强行超载所造成的。
  1、 吊装时随意增加吊臂幅度引起的超载
  现象分析:当在某一幅度吊起一定重量的物体,此时塔机的工作状态是在额定起重能力范围内,当随变幅小车向远端运行,幅度增加,当达到该重量的幅度极限,超出起重能力时即出现超力矩现象,由此可发生塔机的整体不稳定,乃至发生塔机倾覆事故。
防范措施:熟悉塔机起重性能曲线,正确操作。准确调试,经常检查力矩限制器确保灵敏可靠。
  2、 变幅小车钢丝绳断裂引起的超载
  现象分析:在正常吊装过程中,由于对变幅小车钢丝绳保养不善,锈蚀严重达到报废标准仍在继续使用或受到突然冲击,发生钢丝绳断裂,由于吊重时起重臂前倾的作用,小车向起重臂远端作失控状态下的运行,幅度迅速增加,虽然力矩限制器动作使变幅小车断电停止运行,但小车的制动力不足以控制小车继续向远端运行,无法对其运行状况进行控制,超力矩现象发生,因此可能造成塔机倾覆。在许多厂家的产品没有设置断绳保护装置,因次不可避免地会发生塔机倾覆事故。
  防范措施: 装设断绳保护装置,并保证动作灵敏可靠。 经常检查钢丝绳,做好润滑保养工作,保证钢丝绳运行自如,没有发卡现象。
  3、 塔机附加载荷引起的超载
  这里主要分析风载荷引起的超载
  现象分析:由于施工方法的需要,塔机在吊装大模板时,因风向、风力和起重臂迎风面的突然变化,使塔机受力状态在瞬间发生变化。当大模板迎风面较大时风载荷急剧增加甚至造成变幅小车向起重臂远端运行,使载荷远远超出起重力矩极限和回转失控撞向建筑物等事故。因风载荷的大小是与风速成正比的风载荷过大必然增加塔机倾倒的危险。
  防范措施:工作前应了解当天的天气情况,在大风天气(当风速超过六级以上)应停止吊装作业。如采用大模板施工,建议大风在四级以上应停止吊装作业。同时在设计大模板时重量不能超过塔机最大幅度时的起重量。
  4、突然增加的惯性力引起的超载
  现象分析:塔机的额定起重量只能在规定的起升速度的前提条件下才能实现,当起升速度超过该速度时规定的起重量时, 起升惯性力增加,高速档超载限制器会动作,当重物快速下降时,如果越级减挡或迅速制动,重物产生相象向下的惯性力。当塔机回转时越级增(减)挡,或突然制动或反挡会产生很大的冲出力,对塔身形成一个过大扭转矩,其破坏作用是难以估量的,对起重机的稳定性有着极为不利的影响.
  防范措施: 保证最大荷载超载限制器及高速档超载限制器的可靠性。在提升、下降、回转操作中不允许突然刹车。根据吊物的重量选择正确的工作速度。调速时应逐级增(减)挡位,禁止越级调速。重物提升和降落速度要均匀,严禁忽快忽慢和突然制动。左右回转的动作要平稳,不得作反向动作。
  5、斜拉吊物引起的超载
  现象分析: 施工中的歪拉斜吊问题较为普遍。歪拉斜吊不但加大了塔机垂直起升荷载,同时还会使塔机产生一水平分力,不但对起重臂增大了侧向变形,同时对塔身产生一种附加的倾覆力矩,易造成失稳倒塔。无疑加大了塔机的不稳定性。,
  防范措施:杜绝歪拉斜吊现象。
  6、起吊构件重量不明物、被埋住、冻沾的物件引起的超载。
  现象分析: 不明起吊构件重量、起吊被埋住、冻沾的物体不能确定在吊装时对塔机产生的实际拉力,容易造成超载。
  防范措施:不准起吊重量不明构件、被埋住、冻沾的物件。
  如果必须起吊重量不明构件应采取以下措施:
  1)、估算构件重量
  2)、当估算的重量与相应幅度下的额定起重量接近时可进行试吊
  3)、开始试吊时先起重物离地约10cm,稍作停顿,如无异常现象,再提升50cm左右,然后落下重物并制动。如无异常可进行正式吊装。
  7、 塔机使用时间过长,腐蚀严重,机构变形,承载能力下降。而在使用中不能合理的降低起重机能力,也会引起超载。
  综合以上分析,笔者认为,塔机的设计有一定的安全系数,除在整机试运转时进行载荷实验外,实际施工中不准使用。塔机使用中超载是多方面的,既有管理方面的问题,又有操作方面的问题,因此需要从个各个方面加强管理,控制超载现象和因超载引发的事故发生。
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