塔式起重机的安全使用(八)

(上接2009年第2期)

七、塔机的故障

塔机的故障可分为致命故障（事故）和一般故障。塔机倾翻就是塔机的致命故障(事故)，一般会使塔机报废，人员伤亡，造成重大的损失；对于一般故障，在发生之前总会有一些征兆（如振动、噪声、温度变化等异常情况），这些均要通过前述的定期检查进行监控，采取相应的预防、处置措施。

1.塔机的致命故障

塔机在使用中造成倾翻的主要原因是超载，或因拆塔、立塔、顶升接高过程中违章作业，以及塔机出轨等 。

（1）超载造成的倾翻事故在现有的统计资料中，因超载造成的倒塔事故占总数的30%。超载大致可分为3类：

①司机明知超载，但抱着侥幸的心理为之。认为塔机的起重安全保险系数大，存在一定的安全裕度，超吊2倍甚至更多都没有问题。可是对现在国内使用较多的水平吊臂型塔机来说，其设计的稳定系数只有1.5，根据验算，许多塔机的稳定性系数为1.4，个别情况甚至只有约1.2。如机器经过多年的使用导致其性能降低及其他因素，稳定系数还要降低，故在操作规范中严格规定不能超载。

例如，一台QT63型塔机在吊臂根部吊起1捆盘圆钢筋，质量约2.2ｔ（按塔尖的吊重约超2.2倍），需送到在建建筑物对面的钢筋制作间去，当往吊臂前端行走的小车运行在中间时，力矩限位器报警并自动切断电源，而这时司机却违章擅自切断力矩限位器的电源，使安全装置失效，小车继续向前运行，结果出现倾覆现象，幸好被建筑物的楼面支撑住所吊钢筋，才未导致塔机倾翻的重大事故。类似事例在实际中已多次发生。

②司机不明所吊物体的质量且冒然操作而产生超载事故。此外，除的确不明重物的质量外还存在下述情况：a．斜拉、斜吊重物。斜牵重物时，产生的水平分力加大了倾翻力矩，故在斜牵重物时实质上也是一种超载。如加上重物位移时发生阻碍的不确定性，产生的危险性更大。b．突然紧急制动或小车向前溜车，此两种情况实际上都是增大了吊载。突然紧急制动会产生很大的惯性力，其冲击动量比平时大数倍，故对塔机的稳定性极为不利。另外小车向前溜增大了倾翻力矩，故应设法制止。③司机慌乱中操作失误。司机在精神不集中或慌乱中执行了错误的指令，产生误挂、误拌而导致倾塔事故发生。

（2）拆塔和立塔过程中违章作业造成的倾翻事故

塔机的拆、立是经常性的工作，应由具有合格资质的专业队伍并严格按照事前所制定的方案进行，在正常情况下才不致产生危险。拆、立塔机是高风险的工作，不注意其中的几个关键要领或违章作业，也会造成倾倒事故。以现使用较多的QT80型水平吊臂类塔机为例。其上各种构件对塔桅中心所产生的力矩如图24所示，塔机中间竖直的塔桅由塔尖、回转支承、塔身所组成，以支撑着前面的起重臂形成的向前的力矩和后面的配重臂形成的向后力矩。在不工作时，塔桅所承受的力矩是：前面由起重臂重量Q4及其力臂组成向前的弯矩为Q4 b1，通过查阅塔机相关资料得知其值约为150 X 104N·ｍ；而后面由配重臂、卷扬机构、配重块分别形成向后的弯矩，其值共约230 X 104N·ｍ，两项求和后有约80 X 104N·ｍ的不平衡且向后的弯矩，该弯矩则由塔桅自身的刚度承受。由有关资料及计算可知，该类塔机在塔身正常悬出高度时，大约能承受90 X104N·ｍ～120 X104N·ｍ的弯矩，所以在其自由悬出高度时的非工作状态下是安全的（也包括风载）。该数值也说明了在非工作及正常塔身悬出高度时，塔桅也只能承受约1.5倍过力矩的能力。在工作情况下：若满载为80 X104N·ｍ，向前的力矩刚好与向后的力矩平衡，这时在塔身上只有压力，理论上没有了弯矩。若超载1倍约80 X104N·ｍ，正好是前述情况的反方向，超载弯矩由塔桅刚度承受，但若增至1.5倍值，就会超过塔桅刚度所能承受的限制。因此，QT80型塔机在工作情况若超载约2.5倍，均会导致塔机倒翻事故。当然，各种塔机的结构及用材还存在差异。立塔时，采用汽车起重机作辅机，塔桅立好后装挂配重臂，如再将配重块满挂，就形成了图25所示的情况。按前述的QT80型塔机有230 X104N·ｍ的弯矩，足以使其倾翻。故该类塔机安装程序是：这时只能挂上1块配重块，待前面的起重臂挂上后，再将配重块挂满。但有些初安装塔机的人为了减少移动汽车起重机的麻烦，就未按此程序操作，结果引发了事故。有些塔机的塔身刚度较大，配重块却不大，就算满挂配重块也不会倾斜，这只是例外，但此例外也在实际中误导了许多人犯错误。拆塔时同理，如果在配重块满挂时就去拆卸起重臂，也会出现如图25所示的情况。笔者曾经历意大利西玛QT80型塔机的拆塔，在卸去起重臂时出现向后倾翻的事故。另在立塔时，由于是多人多位置工作，需每装上一个构件，一定要连接紧固后才能进行下一道工序。但在工作实际中有些人员忘却此项关键步骤而导致意外发生。

图24 QT80型塔机形成的力矩

图25 无起重臂时的弯矩

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（3）顶升接高时违章作业造成的倾翻事故

塔机的顶升接高较立塔容易些，但也属多人多位置工作，若有些关键程序掌控不好，也会引发倾翻事故。

现代塔机的顶升技术多是采用顶升套架，多人多位置工作，若有些关键程序掌控不好，也会引发倾翻事故。现代塔机的顶升技术多是采用顶升套架，它套在塔身节外面，其高度大于2个标准节的高度，在它一侧开了一个很大的引进窗口，可以引进1节标准节。在顶升时，借助套架的支撑，启动液压泵站，使液压缸活塞杆伸出，将塔机上部结构顶起，从而从窗口引入或拆出1个标准节，实现塔机的升降。顶升的关键技术是：以QTZ80型塔机为例，其上部结构的质量约为35 t，且前后臂伸展达80 ｍ，力矩较大。而顶升套架由于引进窗口的削弱，其刚度较塔身标准节降低许多，在其支撑上部结构顶升时，就一定要求处理好前后臂的平衡，在顶起后绝对不允许转臂和走小车，甚至要防止突然出现的大风。此时塔机上部结构对塔桅中心形成的弯矩有：配重块与配重臂及上面的卷扬机构所形成的向后弯矩；向前的弯矩主要是起重臂形成的，此3种部件对轴心的弯矩都是静止不变的，而在起重臂上的小车则可以移动，以改变前面吊臂所形成的弯矩。以QTZ80型塔机为例，如图26所示。其向后的弯矩为7×45+170×11.5=2 270 kN·ｍ；而吊臂的固定弯矩为70×20=1 400 kN·ｍ，两者相差870 kN·ｍ，若要使其达到平衡，就需要移动小车来调整，小车在调到平衡后就不必再移动了。在操作时若不按此要求，这时塔机顶起情况如图27所示，塔身标准节与上部结构脱离了一段距离，顶升套架与标准节间也没有刚性连接，故基本上不受扭，若出现向前与向后弯矩不平衡，就会失稳出现事故。在该情况下，任何的多余操作均是违章操作。出现该类事故几乎都伴随着一个特点，在顶起后遇到麻烦，如引进标准节受卡或连接件不好安装等，有个别操作人员就去转动吊臂，或移动小车又顶动液压缸等来调整，但事故就在此时发生了。因此，多人多工位的工作，一定要作到统一指挥，统一步调，配合默契。

（4）塔机出轨及其他原因造成的倾翻事故

对于轨道式塔机，出轨原因多是因为轨道基础铺设不好，地基不坚实及排水不畅，以致大雨后积水浸渍路基，使轨道产生沉陷，行走时冲出轨道而倾翻；或是轨道两端的缓冲止挡装置不好，使塔机冲出轨道；或是下班后没有夹紧夹轨器，夜间刮大风将塔机刮出轨道等。另外的倾翻事故就是由于塔机操作人员粗心大意和疏于检查，没有发现事故隐患或工作中错误操作而造成的。应加强机务人员的工作责任心。

图26 QTZ80型塔机的力矩平衡

图27 加节时顶高情况

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2.塔机的一般故障

（1）机械部分的故障

①钢丝绳磨损太快或经常跳出绳槽。原因及排除：滑轮和导向轮不能转动，应检修排除卡阻或更换滑轮；钢丝绳与滑轮绳槽直径不相符，应润滑，更换合格钢丝绳或滑轮。

②开式齿轮磨损不均匀。原因及排除：齿轮材料缺陷和热处理质量差，应更换齿轮；相互啮合的一对齿轮安装轴线偏差超差，应重新调整或安装，保证正常啮合。开始齿轮噪声大。原因及排除：机构的启动和制动过于猛烈，齿轮副冲击，应对控制系统检修，改善操作方式；缺少润滑，齿面间产生干摩擦，应加强保养，做好润滑；齿面磨损后侧隙过大，应更换已磨损齿轮；齿轮中心距过大或过小，应调整中心距。

③减速器振动。原因及排除：与电动机等连接件的轴心不正，偏差超差，应重新对线调整两轴的同轴度；减速器底座刚性差，螺栓松动，应增加底座刚性，重新紧固安装。减速器漏油。原因及排除：箱体内油量过多，应放油，按规定标准加油；密封件失效，应更换密封件；箱体或端盖有缺陷，应修补或更换。减速器异常噪声或产生高温。原因及排除：齿轮啮合不良或有缺损，应调整齿轮啮合间隙或修换齿轮；平行轴的轴线不平行，应调整多级平行轴轴线平行度；轴承安装不当或磨损，应重按技术条件安装或更换；润滑油量不合适，过多或过少，应合理润滑。

④联轴器失效。原因及排除：联轴节磨损，应更换联轴器；柱销和弹性圈磨损失效，应更换柱销和弹性圈。

⑤制动器失灵或发热冒烟。原因及排除：摩擦片或制动轮表面有油污，应清除油污；制动间隙过小或者过大，应调整制动间隙；液压电磁铁或推动器的推杆不动作，应检修电气控制系统或加油；超载严重，应禁止超载运行；制动器分离不彻底，应拆卸清洗，调整制动间隙。

⑥回转时，回转支承装置振动和异常响声。原因及排除：齿轮啮合副啮合不良，应检修并加以调整；缺少润滑油，应补足；机构中机械机件有松脱，应检查、排除故障；支承轴承磨损过量或损坏，应更换轴承；滚道工作面有缺蚀等，应修复或更换滚道。

⑦车轮轮缘严重磨损。原因及排除：材质不好、工艺欠缺，应修复或换新；轨距没有定准，应检查调整；行走枢轴间隙过大，应调整间隙。

⑧安全装置失灵。原因及排除：荷载限制器损坏，应更换超载限制器；行程开关损坏，应更换行程开关；安全装置中的弹簧脱落和损坏，应修复和更换；线路接错或短路，应检修线路使之恢复正常。

⑨液力偶合器漏油。原因及排除：密封件失效，应更换密封件；轴颈处弯折，应校正弯曲或者更换；接合面变形翘曲，应校正或更换。液力偶合器油温升高。原因及排除：过载（其它故障引发），应严禁超载工作，排除先导油路故障；油液牌号不符、质量低劣，应换油；油量过多或过少，应按规定标准加油。

⑩油泵不泵油。原因及排除：油泵接反（旋转方向错误），应改变电机旋转方向；油泵损坏或选型错误，应修复更换。油泵吸空。原因及排除：油的黏度过高，应换油；滤油器堵塞，应清洗或者更换新滤油器；手动阀关闭后没有开启，应打开手动阀，畅通油路。

11液压油泡沫太多。原因及排除：油箱油面过低，应按规定加油；油路系统吸入空气，应排除空气，修理漏气部分故障。液压系统压力不足。原因及排除：油泵进出口接反，应调整链接；油泵过度磨损或损坏，应更换油泵；换向阀磨损或定位不正确，应修复或更换；安全阀不关闭，有脏污或磨损，应清洗、检查、修复或更换损坏件；油缸内密封件损坏失效产生内部泄露，应更换密封件；；液压油黏度不当，应更换合格的液压油；溢流阀弹簧折断、密封失效、阀芯卡在溢流位置，应拆卸、清洗更换失效件并消除卡阻。液压油温过高。原因及排除：安全阀压力调整太低，应调整；回油路不畅通，应检修；安全阀性能和质量不好，应采用合适型号的安全阀代替；液压油黏度过低，应更换合格液压油。 系统压力不稳定。原因及排除：液压油脏污；应清洗液压元件；液压系统进入空气，应排除空气；液压元件磨损，应更换已失效的液压元件；油泵供油不均匀，应更换油泵；溢流阀和安全阀压力不稳定，应检修调整或更换。

（2）电气及控制部分的故障

1电动机异常振动、噪声与发热。原因及排除：电动机缺相（两相）运行，应查电源或定子绕组断相情况并修复；定子、转子相碰擦，应按电动机常见故障排除方法处理；轴承损坏、磨损或者缺油，应更换轴承或者加油；转子回转质量偏心，应对转子校正平衡；电动机机座变形，安装不合格，应校正变形处，重新安装。电动机输出功率小，达不到全速。原因及排除：电源电压过低，应调整网络电压；转子启动电阻过大，应调整转子启动电阻值；转子有一相开路，应检修转子绕组开路故障；定子绕组匝间短路，应修理；定子绕组中性点接触不良、支路并联处开焊，应排除接触不良并进行焊接；制动器没完全松闸或者故障，应检修或调整制动器。

2滑环产生火花。原因及排除：电动机超负荷运行，应严禁超载荷；电刷弹簧压力不足，应增加弹簧刚度或更换弹簧；滑环和电刷有污垢，应清理。滑环磨损太快。原因及排除：弹簧压得太紧，应调整；滑环表面粗糙，应调整研磨或者车削。

3控制器手轮不能转动。原因及排除：定位机构有缺陷，应修理或更换定位机构；凸轮卡塞，应排除障碍，清除杂物卡塞.

4接触器接通后，过流继电器动作。原因及排除：触头与外壳或相邻触头短接，应检查短接处并排除故障；导电线绝缘不良，应修复或更换导线。

5接触器噪声异常增大。原因及排除：动、静铁芯的工作面有脏污，应清除；线圈过载，应减少动、静触头的压力；磁铁系统偏斜，应调整动、静铁芯的位置；短路环损坏（开路），应修复。

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6开关及接触器吸合后，电动机不转动或不加速。原因及排除：触点接触不良，应检修触头；电阻或导线断裂，应检查修复；频敏变阻器档位不符，应检查修复。

7电源隔离开关或空气开关送电后，主接触器不吸合。原因及排除：无电压或者电压过低，应检查无电或电压过低情况，正常供电；控制电路熔断器熔丝熔断，应更换熔丝；安全开关未接通，应按规程接通；控制器手柄不在零位，应手柄回零位；过流继电器常闭触头断开，应检查排除；接触器线圈烧损或断线，应更换线圈。

8主接触器吸合后，过流继电器立即动作。原因及排除：过流继电器的整定值不符合要求，应重新调整过流继电器的电流整定值，该值为额定电流2.25~2.5倍；主电路中有短路、定子线路接地，应检查排除；机械部分有某环节出现卡阻，应排除机械卡阻。

9制动电磁铁过热或产生响声。原因及排除：通电后制动瓦与制动轮脱不开，应找查原因后排除、调整间隙；电磁铁的工作制动或容量规格选择不当，应选择合适的电磁铁；网络电源电压过低，应恢复正常供电；电磁铁缺相运行，应接好三相电源；衔铁表面有脏污，应清除；线圈接头接触不良，应修复；线圈短路，应更换线圈；动、静铁芯间隙过大，应修理或者更换电磁铁；过载，应严禁过载。

10涡流制动器低速档速度变快。原因及排除：硅整流器击穿，应更换整流器；接触器和主令控制器触头有损坏，应修复或更换触头；涡流制动器线圈烧坏，应更换制动器。

11涡流制动器速度过低。原因是定子与转子之间积尘太多或有铁末，应清除积尘。

12电源电流引入电路接不通。原因及排除：熔断器熔丝熔断，应更换熔丝；电缆线或中心受电环电刷接触不良，应检修；隔离开关或空气开关未接通，应重新接通电源。

13指示灯不亮。原因及排除：灯泡损坏，应更换；测控装置触头接触不良或损坏，应修复触头；传感装置损坏，应检修；控制系统断路，应修复或更换。

14总开关接通后熔断器烧毁。原因是控制电路中有短路，应查找短路，排除故障。(续完)