论安全系统工程在塔式起重机使用安全中的应用.doc

论安全系统工程在塔式起重机使用安全中的应用
摘　要:运用安全系统工程理论，分析塔机使用、安装方面的危险因素，同时提出安全防范措施，提醒建筑施工单位在塔机使用安装过程中，必须严格管理，以预防为主，治塔机事故于未然。
　　关键词:安全系统工程 预先危险性分析 故障类型与影响分析 应用 塔式起重机 使用 安装 危险因素 防范措施
　　随着我国城乡建设事业的发展，塔式起重机的应用日趋广泛，每年都有大量塔机投入使用。但是，由于塔机在设计、制造，特别在使用维修及安装拆卸等环节存在着这样或那样的问题，导致塔机在使用时频繁发生重大事故。我们可以把安全系统工程这一先进的理论和方法应用到塔式起重机使用安全的实践中去，达到预防事故的目的，实现建筑施工的安全生产。
　　一 安全系统工程概述
　　一般说，安全系统工程主要是从系统理论的观点出发，应用工程学原理及有关知识来研究系统性事故和评价事故的危险性，以及采取有效的防护措施的问题。总的目的是根据识别和判断危害，提供出能够进行系统设计的信息，以便消除潜在危害或把危害控制到一定的限度之内，求得生产条件的安全化。
　　二 开展安全系统工程的意义
　　安全系统工程是系统工程学和安全科学技术的一个交*学科。它运用系统工程学原理和方法分析、评价、综合、判断系统中各个环节的安全状态，预测事故规律，调查工艺、设备、操作、管理和劳动组织中的人员结构，生产周期和资金费用等因素。采取综合安全措施处理，使系统可能发生的事故减少到最低限度，或者控制达到最佳安全状态。掌握这一新的管理模式，可以把握全局，主动控制安全形势，提高安全管理的现代化水平。因此，积极组织推广应用是我们在安全工作领域迎接新技术革命挑战的当务之急，也是保障安全生产，提高生产经济效益的一项重要措施。
　　三 运用安全系统工程解决实际问题：塔机使用安全
　　本文针对物理层面的状况进行预先危险性分析、故障类型与影响分析。目前国内塔机重大事故的原因，大体上有如下几种：
　　①由于设计原因引发的事故，约占10%；这部分塔机设计时未完全执行《塔式起重机技术条件》、《建筑塔式起重机安全规程》等有关国际标准，安全性差，技术落后，造成塔机先天缺陷。
　　② 因制造原因引发的事故约占20%；这些塔机制造质量差，关键部位错用材料，焊缝质量差等，给塔机种下事故的种子。
　　③ 因使用方面原因引起的事故约占70%；主要是用户不严格执行《塔式起重机操作使用规程》，违章操作，违章装拆。
　　一般说来设计制造方面的因素比较容易控制，塔机使用单位在购置塔机时，切不可只考虑经济而忽视设计、制造方面的危险因素，盲目购置。而塔机使用方面的危险因素随机性大，较难控制。本文就塔机使用方面各种危险因素进行浅析，并提出防范措施，其目的是为了避免塔机事故的发生，保护人民生命财产的安全。
　　（一）稳定性破坏
　　塔式起重机的抗倾覆稳定性，是通过总体设计计算时留有一定安全储备来保证。
　　因此，符合设计规范、质量合格的产品，产生倾覆事故的原因主要在于不正确的使用。
　　行走式塔机的轨道和基础修筑质量欠佳，验收不严，使用中不注意维护，雨水冲刷渗透，轨道沉陷；钢轨固定不牢，轨顶面坡度随使用时间加大而超过5/1000，逐渐达到倾覆临界状态，稳定性破坏，产生整机倾覆事故。
　　对轨道和基础加强检测，经常维护检修，排水通畅，是保证安全使用的重要措施。
　　不设行走限位装置和安全止挡，或者这些设置失灵，均可造成工作时出轨倾覆事故。
　　防止的办法是经常检查行走限位挡铁与限位开关，保证动作可*；安全止挡符合设计要求，固定牢固，位置合适。
　　轨道接缝使用日久，发生钢轨固定不牢，而又没有及时检查恢复，造成间隙过大，行走时产生较大冲击，使配重移位，台车脱轨，而造成整机倾覆事故。
　　防止的办法是经常检查轨道接缝，及时修整，确保运行平稳。
　　平衡重和压重不符合设计规定，重量偏小，位置不正确，未按要求予以可*固定而发生移位，导致反倾覆力矩减少，稳定性受破坏。
　　为此，应着重检查平衡重和压重，确保总重不超过设计值的±3%，重心位置也要不发生过大变化。
　　用户自己制作平衡重和压重时，要严格保证尺寸、形状、强度。
　　平衡重和压重的比重应严格保证，不能因随意减小骨料、填充物而改变。
　　平衡重和压重的固定至关重要，应按设计要求切实安装。
　　如果设计的固定措施不完善，应加固定装置。
　　台车枢轴和支腿产生裂纹，且没有及时发现，在载荷较大时突然发生断裂，丧失支承造成整机倾覆。
　　对支承整机负载的台车及枢轴、底架、支腿等应注意定期检查，不能带着隐患工作。
　　起重力矩限制器失灵，人为超载或违章作业(如人为取消力矩限制器，斜吊，起吊埋在地下的物体等)，引起超载，造成整机倾覆。
　　1993年重庆市市中心发生一起倒塔事故，死亡惨重，原因是严重超载，40t-m的塔机失事时起重力矩竟达90tm，力矩限制器(人为取消)未接线；1995年江麓某厂一台塔机在长沙开发区倒塌，原因是吊钩吊在地锚上，力矩限制器又被拆除。
　　起重力矩限制器是塔式起重机中最关键的安全装置，每班作业前都应检查、试验，确实可*后再开始作业，这是行之有效的防止超载的办法。
　　在超过设计规定的风力下使用。
　　一般塔机工作状态风速规定为20m/s，必须保证塔式起重机最大安装高度处的风速不超过此值时才能工作。
　　这是整机稳定性和结构强度设计所决定的。
　　对安装高度较大的塔吊，臂根铰点高度大于50m，用户应在塔顶安装风速计，随时监测风速，不能依*气象预报。
　　非工作状态时没有卡好夹轨器，造成强风下沿轨道滑行出而倾覆。
　　夹轨器是非工作状态必须使用的安全装置，每班作业后应立即卡好，并认真检查。
　　非工作状态时，回转机构没有保证臂架自由回转，在塔机上安装和悬挂标语牌、广告牌等挡风物件，因而使风向不能与臂架轴线方向一致，造成风载荷由臂架吹向平衡重，增大非工作状态本已很大的后倾力矩，严重时造成整机倾覆。
　　每班作业后，应保证臂架非工作状态时能自由回转；严禁在塔机金属结构上安装或悬挂标语牌、广告牌等挡风物件。
　　动臂式塔吊，在非工作状态时没有将臂架放到最大幅度，导致向后方的倾覆力矩过大而倾翻。
　　这一条应作为动臂式塔机非工作状态时必须牢记的教训，每班作业后应认真检查。
　　违反操作规程，越级换挡，机构调速失效，尤其是回转机构、行走机构突然打反车或刹车，造成起动和制动时惯性突然加大，以致整机倾翻。
　　操作者应十分谨慎，避免猛烈的换向、停车等操作动作。
　　钢丝绳、吊具破坏，导致重物突然脱落，产生反弹后倾。
　　应加强钢丝绳、吊具的检查和保养，磨损超过规定要求时，应及时更换；对吊车要固定好，防止脱落。
　　起升高度限位失灵，吊钩向上起升，不受限制，造成过卷，导致对动臂式塔机壁架向后翻转，以致整机倾覆；水平臂式塔机可导致起升钢丝绳拉断，吊钩及重物坠落，产生反弹后倾。
　　防范措施与起重力矩限制器一样，每班作业前都应仔细检查，试验合格才能再作业。
　　塔身垂直度超差过大，不符合小于3/1000的要求，使重心外移过多，增大了倾覆力矩，造成整机稳定性的丧失。
　　因此在安装后，必须按要求测试两个方向的垂直度，超差过大的不能使用，且应在使用过程中经常检查塔机的垂直度，发现超差，及时纠正。
　　司机操作时注意力不集中，没有及时发现轨道和周围存在的障碍，因发生剧烈碰撞而倾覆。
　　为此，要严格执行司机培训制度；司机在操作时加强观察与了解，保证场地和轨道通畅；指挥人员应严密观察，确保通畅后再发行走的信号。
　　由不可抗拒的自然力造成的整机倾覆事故在历史上也是有记载的，包括狂风袭击、地震灾害。
　　因此，预报有风灾、地震时，可采取拆卸放倒，或增加缆风绳等措施。
　　塔机基础不符合设计规定，强度未达到要求，急于安装，引起反倾覆力矩减少、基础裂纹、地脚螺栓松动。
　　例如1995年重庆某工地因基础深度和面积偏小，加之在施工中将基础四周泥土挖空，致使塔机倾倒，将基础拔起翻转90°，致使1人死亡，塔机报废，打坏附近变压器1台。
　　塔机基础至关重要，应严格按规定浇注，基础强度必须依据基础砼试块报告，达到要求后方可安装塔机，切不可凭“经验”想当然。
　　未做好塔机的日常检查维护保养工作。
　　对塔机标准节螺丝、地脚螺丝等紧固情况应经常检查紧固，销轴连接部位应经常检查其固定情况，发现异常及时采取有效措施，防止因销轴脱落，螺栓断裂引起的折臂倒塔事故。
　　（二）钢结构破坏
　　钢结构是塔机的骨骼，它的强度、刚度和稳定性决定了塔机的安全性。
　　不遵守规定的使用条件，发生断裂、变形、屈曲失稳等破坏，会造成重大伤亡事故。
　　普通结构脆性断裂的临界转变温度为20℃，如果在低于这个温度的环境下工作而且受应力集中、材质不均匀的影响，可导致突然断裂的破坏。
　　这种破坏是十分危险的，事先可能无任何迹象，按强度、稳定性计算又无问题。
　　在北方严寒地区，尤其要防止这种破坏。
　　为了避免产生这种破坏，一定要遵守设计规定的使用温度(一般在-20℃～40℃)。
　　作业时风速超过20m/s的规定，使钢结构变形和断裂，主要发生在臂架和塔身。
　　有些用户往往按气象预报风力来决定是否作业，殊不知气象预报是按离地10m高度测量的每10min平均风速，而同一地方风速随高度增加而增大，风压又随风速的平方增大，在塔机最高处的风载荷比离地10m高度要大得多。
　　因此，必须以塔机最大高度处的风速仪观测的风速为依据。
　　作业时各机构动作不协调，或指挥不当造成吊重在运动过程中与其它障碍相碰，使臂架受冲击载荷作用，造成屈曲失稳和塑性变形，甚至可引起钢结构焊缝开裂。
　　这种现象多发生在动臂变幅的臂架和水平变幅的标准节。
　　因此，塔机指挥和司机操作都务必注意塔机吊钩作空间运动时，上下左右前后都不能有障碍，保证安全使用。
　　吊重捆扎不合理，起吊后重物滑脱，也会造成臂架屈曲失稳而破坏；起吊大型细长构件或钢筋捆，由于不在重心上，吊重滑脱，一端迅速触地，使臂架随突然的水平冲击力，导致屈曲失稳破坏。
　　机构运转时，起动、制动过程突然打反车，可引起钢结构焊缝开裂。
　　例如，回转机构未减速至一定速度时使用制动器；用打反车停止回转，增大冲击作用；起动过猛，导致调速失效。
　　起升时过卷，动臂变幅时，向上仰起变幅超过限位，吊重脱落反弹后倾，都可能折毁臂架。
　　因此，起升高度限制器、幅度限制器都应做到每班前检查调节合格；吊重必须捆扎牢*。
　　（三）机构和电气破坏
　　操作时越级换挡，起动制动过猛，尤其是在回转时突然打反车或制动过早，导致减速器输出端损坏，臂架的回转处于无法控制的状态，引起较大危险。
　　1992年南京就发生过因回转机构输出轴断裂，小齿轮坠落砸死一人的事故。
　　起升机构换挡冲击振动过大，造成钢丝绳脱槽断裂，其后果也是十分严重的。
　　不越级换挡，不突然打反车，不突然制动，操作柔和平稳，是保证机构安全的重要条件。
　　电气控制系统维护检查不及时，带病运行，导致机构产生振动和冲击，以致破坏。
　　例如起升机构控制箱内接触器粘连，接线松脱虚连；二级管击穿等，没有及时修理、更换而继续作业，造成电动机断轴、齿轮打坏等事故，如此时吊钩正悬有吊重，就会发生吊重失控自由下坠的危险。
　　作业时未检查电源电压，电源电压过低，加上电缆长度大造成压降过大，将造成电控失灵，通电后制动器不释放，挡位错乱，造成电动机和减速器损坏；电机输出转矩不够，轻者无法工作，重者造成吊重失控而坠落。
　　可见，保证电质量是非常重要的。
　　但一般建筑工地用电设备多，电网冲击大，电源常常不佳，对电焊机的影响最为严重。
　　因此，最好自备专用变压器和稳压电源设备；电源电缆的截面要保证电压降不大于名义值的10%。
　　使用电磁离合器换档的起升机构，电刷接触不良，导致接合力下降，吊重失控。
　　应保证电磁离合器电路中保护装置的完好、有效，经常检查各档电刷压力，保持减速箱内润滑油清洁，电刷磨损后及时更换。
　　保护装置应注意检查调整。
　　制动器损坏引起吊重失控，不仅在垂直运动方向失控(起升机构中)，而且在水平运动方向也失控(小车牵引机构)，进而发生严重危险。
　　因此，制动器要经常检查，严格维护。
　　塔吊臂架在非工作状态制动器未打开，臂架不能随风自由转动，造成重大事故。
　　因此，每班工作结束，进入非工作状态前，必须确保臂架能自由回转。
　　电气绝缘破坏，接地不良，导致触电伤亡事故。
　　要加强电气部分的防护，定期检查，及时更换老化、破损的电线电缆；应装漏电开关，塔机接地应良好。
　　（四）安全装置破坏
　　安全装置的人为取消、调整错误、零部件损坏，都会使它的防护作用遭破坏，从而引起事故。
　　例如，为了超载使用，取消起重力矩限制器或起重量限制器，使起重力矩限制器或起重量限制器失去作用，导致整机倾覆。
　　因此，绝不能把塔机上的安全装置，视为可有可无，也不能把安全装置的正常保护作用与塔机的工作对立起来。
　　应该看到塔机特殊不利的环境和特点，它比其它起重机更依赖安全装置的保护。
　　违章拆装塔式起重机拆装，由于塔机自身重量大，属高空作业，危险性大，技术性强，在塔机事故中，拆装过程中发生事故占相当大的比例，且都是一些严重的恶性事故。
　　事故的主要原因是违章拆装。
　　塔机拆装中不是请专业拆装队伍完成而是由非专业队伍承担。
　　由于拆装队伍素质不高，没有编制拆装方案的能力，没有进行方案选择和力学计算能力，没有制订科学拆装程序的能力只能盲目蛮干或仅凭一些实干经验，去应付在作业过程中遇到的新问题，发生事故是必然的。
　　因此，拆装塔式起重机一定要由经过训练取得资质审查合格的塔机专业拆装队伍担任，这是安全拆装塔式起重机的最基本保证。
　　而且，无论拆装何种塔机，在拆装作业前一定要制订合理的拆装作业施工方案，在施工过程中以方案作为全部拆装作业的指导，并完全按方案的程序进行工作。
　　不严格遵守拆装程序，随意更改或盲目蛮干。
　　拆装塔机十分复杂，部件先装后装都有很大的关系，无随意性，而且在拆装过程中，还要互相配合好。
　　例如有的塔机在安装平衡重的时候并不是一次安装完毕，而是在安装平衡臂时先挂两块平衡重，起重臂安装完后再把其余的平衡重吊装上去，这种程序，千万不能搞错。
　　因为这关系到安装倾翻力矩问题，在未装完起重臂时，如将所有配重全部吊装，就有倾覆的可能。
　　拆装人员切不可违反程序和规定，应一丝不苟地照章办事，切不可别出心裁，盲目蛮干，这方面的教训太惨痛了。
　　安装后进行性能试验不严格按程序进行。
　　因此，塔机性能试验应根据《GB5013—85塔式起重机性能试验规范和方法》，严格按试验的规定和程序去进行，不可盲目蛮干。
　　违章修理塔式起重机报废更新周期较长，长期使用和损坏后进行修复的比例很大。
　　要严格防止不具备修理能力的单位进行修复，以及任意取消、代换重要零部件，如销子、销轴、高强度螺栓、地脚螺栓等，甚至随意气割、火焰校正、焊补，破坏钢结构完整性的行为。
　　重要零件尽可能到原生产厂修配。
　　对塔机进行修复，必须由有经验的技术人员或制造厂制订正确的修理方案，如要改变原设计必须有充分的根据，按照合理的修理工艺进行。
　　修理后应严格检查，还要经过试验，验收合格后，才能继续使用。
　　四 结语
　　综上所述，塔机使用拆装方面的各种危险因素，主要是管理不严，不正确的使用，不遵守规定的使用条件和违反操作规程所致。
　　为了避免各种危险因素的产生，最重要的是使用单位一定要重视塔机管理，执行《塔式起重机操作使用规程》等有关标准，建立健全塔机安全管理规章制度，加强塔机日常检查维修保养工作，提高机务管理人员和操作人员的素质，把塔机的危险因素和事故隐患消灭在萌芽状态，保证塔机的安全，防止事故发生。