起重机倾翻事故谈门式起重机的稳定性

【摘要】门式起重机稳定性是确保操作安全的关键因素。稳定性受多方面因素影响，包括结构特性、操作条件、维护和老化情况。结构上，基础的稳固性、支腿长度和重心位置是稳定性的重要决定因素。操作条件，如风速、地面坚固程度和操作速度，也对稳定性有显著影响。维护和老化状况不容忽视，规律的维护和检查对于维持起重机的稳定性至关重要。通过分析某起重机倾覆事故，提出了设计阶段、操作程序、维护检查的改进措施，以增强起重机的稳定性和安全性。

【关键词】门式起重机；稳定性；结构特性

【DOI编码】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

起重机的稳定性是决定其安全性的基石。稳定性的缺失不仅可能导致设备损坏，还可能造成人员伤亡和经济损失。稳定性的确保涉及起重机设计、操作和维护的每一个方面。起重机的基础必须稳固，以承受重载和各种力的作用。支腿的适当长度和重心的低位设置对防止倾覆至关重要。操作条件，尤其是在户外作业时的风速，以及地面的平整性，都是影响稳定性的关键外部因素。此外，随着设备的使用和年限增长，维护和老化管理对稳定性的影响日益显著。因此，从设计到日常操作，再到定期维护，都必须严格控制和执行，以确保起重机的稳定性和安全运行。

1影响门式起重机稳定性的因素

起重机稳定性的因素可以从多个方面进行分析，其中包括起重机的结构特点、操作条件以及维护和老化情况，见图1。在结构特点方面，基础的稳固性是关键。起重机的基础需能承受重载和各种力的作用，包括垂直载荷和水平力。支腿长度对稳定性也有显著影响。较长的支腿可提供更大的支撑面积，从而增强稳定性。然而，过长的支腿可能导致结构上的弱点，增加事故风险。此外，重心位置的高度直接影响起重机的倾覆风险。重心越低，稳定性越高。在设计和使用门式起重机时，确保重心位置适当是至关重要的。操作条件对起重机稳定性的影响不容忽视。风速是一个重要因素，特别是在户外作业时。强风可能导致起重机失去平衡，尤其是当起重机承载重物或臂杆伸展到较高位置时。地面条件，包括地面的坚固程度和平整性，也是关键因素。不稳定或不平的地面可能导致支腿下沉或移位，从而影响起重机的稳定性。此外，操作速度，包括起升、移动和降低载荷的速度，需要仔细控制。过快的操作可能导致动态载荷增加，增加起重机倾覆的风险。起重机的维护和老化情况是影响其稳定性的另一重要因素。随着时间的推移，起重机的各个组件可能会出现磨损和老化，这些变化可能不易被察觉，但却对稳定性产生显著影响。例如，金属疲劳、腐蚀或其他损伤可能削弱结构的完整性。定期维护和检查是确保起重机保持良好稳定性的关键。这包括对主要结构部件如支腿、基础、吊臂、钢丝绳、滑轮等进行检查，确保它们没有显著磨损或损坏。此外，液压系统和电气系统的维护也同样重要，因为这些系统的故障可能导致意外的机械行为，增加起重机倾覆的风险[1]。

2倾翻事故案例分析

为了分析门式起重机倾翻事故的原因和特点，本文选取某起重机倾覆重大事故作为典型的案例进行研究。

某预制构件厂一台通用门式起重机发生倾覆，压塌轨道终端附近的部分住人集装箱组合房，直接经济损失1861万元。

事故起重机为一台15吨门式起重机，位于生产区3号线的钢筋绑扎区，用于吊运钢筋笼和模板。事故发生前，该起重机已经连续工作了约4个小时，吊运了约30吨的钢筋笼和模板。事故发生时，该起重机正在吊运一副重约8吨的钢筋笼，由于风速过大，钢筋笼在空中摇摆，导致起重机失去平衡，向后倾斜，最终倾覆。

事故调查组经过现场勘查、测量、模拟、计算等分析，查明事故的主要原因如下：1）起重机设计缺陷。事故起重机为自制的通用门式起重机，未经过特种设备监督检验部门的检验和登记，也未取得使用登记证。该起重机的结构设计不符合相关标准，没有设置力矩限制器，也没有设置风速计和风速报警装置，无法有效控制起重机的稳定性和安全性。2）起重机操作违规。事故起重机的操作人员未经过专业培训和考核，没有取得特种作业操作证，也没有遵守起重机的安全操作规程。事故发生时，操作人员没有及时停止作业，也没有采取有效的措施，如降低吊钩高度、缩短臂杆长度、减小起重量等，以降低起重机的倾覆风险。3）起重机维护不到位。事故起重机的维护保养工作不规范，没有按照制造商的要求和相关标准进行定期检查和维修，也没有建立完善的维护记录和台账。事故发生前，该起重机已经使用了约10年，其各个部件存在不同程度的磨损和老化，影响了起重机的性能和可靠性。4）安全管理缺失。事故单位没有建立健全的安全管理制度和责任体系，也没有落实安全生产的主体责任。事故单位没有对起重机进行风险评估和隐患排查，也没有制定应急预案和应急演练，没有及时发现和消除起重机的安全隐患。事故单位也没有对起重机的操作人员和现场作业人员进行安全教育和培训，没有提高他们的安全意识和技能。

3预防措施和稳定性增强策略

3.1设计阶段的稳定性考量

在门式起重机的设计阶段，稳定性考量是至关重要的，因为设计决策直接影响着起重机在实际运营中的安全性和效能。稳定性的关键考虑因素涉及多个方面，包括结构设计、材料选择、重心配置和安全边际。结构设计是确保稳定性的基础。设计时需考虑起重机的整体布局，包括支腿的布局和吊臂的设计。支腿应该足够长，以提供广阔的稳定基座，同时避免过长而引起结构弱点。吊臂设计要充分考虑其在不同角度和扩展长度下的稳定性，确保在最大负载和最大伸展时仍保持稳固。材料选择对起重机的稳定性同样重要。需使用高强度、耐磨损的材料来构造起重机的主要承载部分。这些材料不仅需要承受重大的机械压力，还要抵御环境因素如腐蚀或温度变化的影响。合适的材料可以减轻结构重量，同时提高其承载能力和稳定性[2]。重心配置是设计时的另一个关键考量点。设计应确保起重机在各种操作条件下都拥有低重心，从而减少倾覆风险。这通常通过调整主要组件的布局和分布来实现，如将重型组件如发动机和控制舱安置在较低的位置。安全边际是设计阶段不可或缺的考虑因素。在设计起重机时，应考虑比实际运营中预期的最大负载更高的负载能力，以提供额外的安全保障。此外，对于可能影响起重机稳定性的各种极端情况，如强风、不平地面或紧急操作，也应进行充分的考虑和模拟，以确保在这些情况下起重机的稳定性。

3.2安全操作程序和培训

安全操作程序和培训在门式起重机的使用中扮演至关重要的角色。确保操作员了解并遵守安全操作程序，是预防起重机事故的关键一环。这些程序包括对起重机的操作范围、最大载荷限制、操作速度，以及在不同气象条件下的操作指南进行详细说明。培训不仅应涵盖操作技能，还应包括故障诊断、紧急响应措施和安全意识的提高。对操作员进行定期的培训和考核，以确保他们对起重机的操作特性和安全限制有充分理解，这一点至关重要。培训应重点强调起重机操作中的风险识别，教授操作员如何在发生潜在危险情况时做出正确的反应。例如，强风条件下的操作策略、负载平衡的重要性和在起重机发生故障时的紧急停机程序。除了理论培训，实际操作练习也同样重要。通过模拟不同的工作环境和紧急情况，操作员可以在安全的环境下练习和熟悉各种操作技巧。这不仅有助于提高他们在日常作业中的效率，还能在面对实际危机时减少慌乱和错误的决策。安全操作程序的制定应基于对门式起重机的详细了解以及对特定作业环境的考虑。每个作业场所都有其独特的挑战和限制，因此，操作程序应被定制以适应这些具体情况。同时，随着技术的发展和作业环境的变化，这些操作程序应定期更新，以确保其持续的相关性和有效性[3]。

3.3定期维护和检查

定期维护和检查对于门式起重机的安全运行至关重要。这一过程涵盖对起重机关键部件的系统性检查，以及必要的保养和修理工作，以确保设备始终处于最佳运行状态。维护工作的重点在于预防故障发生，通过及时识别和修复小问题，避免发展成更大的安全隐患。维护程序应包括对起重机的所有主要部件进行定期检查，如吊臂、钢丝绳、滑轮、制动系统、液压和电气系统。特别重要的是，检查应关注那些受到频繁使用和环境因素影响的部件。例如，钢丝绳的磨损、滑轮的运行状况和制动系统的有效性都是定期检查的关键内容。除了物理部件的检查，维护程序还应包括对起重机软件的更新和校验。随着技术的进步，软件更新可以提高起重机的性能和安全性。同时，确保所有安全警报和监控系统正常运作，对于防止事故的发生同样重要。维护周期的确定应基于制造商的建议以及设备的实际使用情况。在高强度使用或恶劣环境下工作的起重机可能需要更频繁的维护。同样，随着设备使用年限的增长，其维护频率和复杂性可能需要相应增加。记录维护和检查活动至关重要。详细记录不仅有助于追踪设备的维护历史，而且对于识别潜在的长期问题和规划未来的维护工作也是必不可少的。这些记录应包括检查日期、检查人员、发现的问题、所采取的修复措施，以及任何建议的后续行动[4]。

4结束语

门式起重机的稳定性是确保作业安全的核心要素。稳定性受到设计缺陷、操作不当、维护不足以及安全管理不力等多方面因素的影响。加强设计阶段的稳定性考量，制定和遵循安全操作程序，进行定期维护和检查，是提高起重机稳定性的关键措施。起重机事故强调了安全规范和培训的必要性，同时指出了监管和维护的不足。未来，应更加关注起重机的设计、操作和维护全过程，确保安全管理制度的落实，以减少类似事故的发生。

【参考文献】

[1]黄超亮，程俊，王坚，等.浅谈一起门式起重机风灾事故引发的思索[J].中国设备工程，2021（10）：150-151.

[2]黄傑，何伟，郑义飞，等.风载作用下双门式起重机风力特性研究[J].机电工程，2023，40（5）：757-763，772.

[3]吴冯.桥门式起重机检验现状及建议分析[J].中国机械，2021（6）：100-101.

[4]杨敏.一起门式起重机事故分析[J].起重运输机械，2020（18）：81-85.

【作者简介】

陈达江，男，1985年出生，工程师，学士，研究方向为特种设备检验检测。

（编辑：刘一童）