港口起重机起升机构安全制动器应用的相关建议

李静 李益琴

随着港口起重机工作级别和装卸效率的提高，起重机起升机构的使用频率增加，起重机在吊运作业过程中的频繁启动和制动对制动器的安全性能提出较高要求。我国现行的起重机相关技术标准主要对工作制动器的设置和安全系数作出规定，而对安全制动器的规定相对缺乏。本文在比较国内外起重机相关技术标准对起升机构制动器规定的基础上，对安全制动器的应用提出相关建议。

1 我国起重机相关技术标准对起升机构制动器的规定

1.1 GB/T 3811―2008《起重机设计规范》

（1）起升机构每套独立的驱动装置至少应装设1个支持制动器；对于吊运液态金属及其他危险物品的起升机构，其每套独立的驱动装置至少应装设2个支持制动器。

（2）在对安全性要求特别高的起升机构中，为防止因起升机构的驱动装置损坏而引发安全事故，应在钢丝绳卷筒上装设机械式制动器用于安全制动。此安全制动器在机构失效或传动装置损坏导致物品超速下降的情况下且下降速度达到额定速度的1.5倍前自动起作用。

1.2 TSG Q0002―2008《起重机械安全技术监察规程――桥式起重机》

（1）吊运熔融金属或发生事故后可能造成重大危险或损失的起重机的起升机构，其每套驱动系统必须设置2个独立的工作制动器（即支持制动器）。

（2）采用电动葫芦作为起升机构吊运熔融金属的起重机，其制动器的设置应当符合以下要求：①当额定起升质量大于时，电动葫芦除设置1个工作制动器外，还必须设置1个安全制动器，安全制动器应当设置在电动葫芦的低速级上，当工作制动器失灵或传动部件破断时，能够可靠地支持住额定载荷；②当额定起升质量小于或等于时，电动葫芦除设置工作制动器外，也宜在低速级上设置安全制动器，否则电动葫芦应当按额定起升质量的1.5倍设计，或者使用单位选用的起重机的额定起升质量应当是最大起升质量的1.5倍，并且须用起升质量标志明确许用的最大起升质量。

2 国外起重机相关技术标准对起升机构制动器的规定

2.1 《欧洲起重机械设计规范》（欧洲搬运工程协会标准）

（1）起重装置必须配备自动作用的制动器，该制动器在断电或起重装置发生故障的情况下能够安全地支持住试验载荷。

（2）搬运熔化物质的起重装置应有2个彼此独立操作的机械式制动器，且第二个制动器相对于第一个制动器应滞后一段时间起作用。

（3）在驱动装置损坏等特别危险的情况下，第二个制动器应作用在绳索卷筒上，对该制动器的控制应使其能在荷重下降速度达到额定下降速度的1.5倍之前自动起作用。在此情况下，起重机的控制装置应包括能触发制动器的紧急断电器。

2.2 《高架和龙门起重机（单梁或多梁顶行桥架、顶行起重机）》（美国机械工程师学会标准）

起重机每套独立的起升装置至少有1个支持制动器。吊运液态金属的起重机的每套独立的起升装置应安装2个支持制动器（其中1个装在减速器轴上），并应外加控制制动装置。若起升装置有1个机械式载重控制器或在丧失动力的情况下沿下降方向有实现紧急制动的控制装置，则仅需1个支持制动器。

2.3 《一般用途的动力驱动高架移动式起重机、半重型移动式起重机和重型移动式起重机规范》（英国标准）

起重机的起升机构应设置制动器，以便在断电或发生事故时实现制动，并使载荷在任一起升位置保持静止。

3 起重机起升机构安全制动器应用的相关建议

通常情况下，起重机的起升机构只装设支持制动器，在作业过程中存在一定的安全风险：首先，支持制动器在起升机构中既是重要的工作部件，也是相当重要的安全保护装置，如果该制动器失效，起升机构不仅无法正常停车，而且安全保护功能也随之丧失；其次，支持制动器的保护范围有限，在传动链（非高速轴）出现断轴、断齿等失效形式的情况下，即使支持制动器能够有效制动高速轴，整个机构仍然会失去控制，进而引发事故。[1]

在国内相关技术标准中：GB/T 3811―2008《起重机设计规范》不仅对支持制动器的数量、安全系数等作出规定，而且还提出装设安全制动器的新要求；此外，JB/T 7688. 5―2012《冶金起重机技术条件第5部分：铸造起重机》同样提出装设安全制动器的要求。国外相关技术标准大多要求吊运熔融金属及易燃、易爆的化学品和危险品的起重机装设安全制动器。

安全制动器也即卷筒制动器，其直接作用在卷筒法兰上，与整个传动链构成并联形式，能够有效提高系统的安全性和可靠性。在起重机上增设安全制动器后，卷筒部分就形成完全独立的安全制动系统，即使在启动电机、传动轴、减速箱、工作制动器均损坏的情况下，卷筒部分的安全制动器也能实现有效的合闸制动，从而阻止吊钩继续下滑，防止事故进一步扩大。[2]当机构正常启动时，安全制动器先打开，支持制动器后打开；当机构正常制动时，支持制动器先制动，安全制动器延迟至主制动器制动动作完成后再制动。

安全制动器要实现有效制动，其制动力矩应大于或等于经计算得到的卷筒制动盘所需的制动力矩。在实际应用中，安全制动器的选型主要参照生产厂家的相关要求和规定，或基于卷筒上的力矩乘以一定的安全系数。目前，国内外起重机相关技术标准对安全制动器的安全系数均缺乏明确规定。对于安全制动器而言，安全系数过小会导致其制动力矩不足，从而造成安全隐患；但安全系数也并非越大越好，过大的安全系数会导致其制动力矩较大，从而对系统造成冲击，进而导致系统部件损坏。建议相关科研单位或标准制修订部门根据实际的工程经验及安全制动器制动距离的计算依据，在规范中规定或推荐科学、可靠的安全系数范围。

按照GB/T 3811―2008《起重机设计规范》的规定，吊运液态金属及其他危险物品的起升机构或对安全性要求特别高的起升机构应装设安全制动器，但其并未明确界定危险情况或安全级别。笔者在对在役港口起重机的调研过程中发现：部分吊运重大件的起重机装有安全制动器；岸桥的起升机构和俯仰机构在装有2个支持制动器的同时，还安装了安全制动器。基于安全因素的考虑，建议相关标准进一步细化装卸条件和安全级别，扩大安全制动器的应用范围，从而提高港口装卸作业的安全性，防止重大事故的发生。

参考文献：

[1] 李向东. 起重机起升机构多制动器设计的探讨[J].起重运输机械，2011（2）：1-3.

[2] 包波. 起重机制动器安全性能的探讨[J].电力安全技术，2004，6（1）：24-25.

（编辑：张敏 收稿日期：2016-05-12）