■郭忠1 张帆1 闫嘉谊2
1.中石化重型起重运输工程有限责任公司，北京，100029
2.中国人民解放军32379部队，丰台，100072
摘要：随着国内起重机制造技术的逐步成熟，起重机的产量增加，大型、超大型起重机设计技术得到快递突破，促使吊装行业迅猛发展，吊装行业已经成为国内石油石化、城市基础建设、新能源领域、轨道交通建设的重要保障。但吊装施工事故时有发生，事故原因一部分归结为起重机械本体故障，一部分归结于人为、违章操作。安检部门多次组织对工程建设项目中的新建、扩建、改建、检修项目安全大检查中，发现施工现场普遍存在限位开关故障，强制关闭限位开关的违规操作问题。为确保起重机安全规范使用，通过分析该违规操作普遍出现的原因，提出可行的改进措施，促进吊装施工现场大型吊装设备的管理专业化、科学化、规范化。 关键词：限位开关；违章操作；安全管理；改进措施
Summary: With the gradual maturity of domestic crane manufacturing technology, crane production increased, large-scale, super-large crane design technology has been express breakthrough, to promo
te the rapid development of the lifting industry, lifting industry has become the domestic petroleum and petrochemical, urban infrastructure, new energy fields, rail transit construction of an important guarantee. However, lifting construction accidents occur from time to time, the cause of the accident is partly due to the failure of the crane body, partly due to man-made, illegal operation. Security departments have repeatedly organized safety inspections of new construction, expansion, alteration and maintenance projects in construction projects, and found that there is a widespread limit switch fault at the construction site, and the illegal operation problem of forcing the limit switch to be turned off. In order to ensure the use of crane safety regulations, by analyzing the reasons for the widespread violation of the operation, put forward feasible improvement measures to promote the lifting construction site large-scale lifting equipment management specialization, scientific and standardized.
Keywords：Limit switch, illegal operation, safety management, improvement measures
1 常见起重机限位防护装置的定义、分类及安全设置要求
起重机上常见的限位开关包括：起升高度限位器、下降深度限位器、行程限位器、幅度限位器等。限位防护装置是防止起重机械事故的必要措施。主要包括限制运动行程和工作位置的装置、防止起重机
超载、倾翻和滑移的装置，一般情况下应根据起重机的用途和工作要求设置。1.1 限制运动行程和工作位置的安全限位装置
接地电缆1.1.1 起升高度限位器
起重机起升机构均应装设起升高度限位器。当吊钩上升到设计规定的上极限位置时，限位器应能够自动切断起升动力源。限位器发出报警信号，并关断起升机构电源，在此极限位置的上方，还应保留有足够的空余高度，以适应上升制动行程的要求。部分起重机依幅度的不同有两个或更多的不同限制，分别在相应的幅度内针对不同的起重量的限制作用。
1.1.2 行程限位器
起重机在每个运行方向应装设行程限位器，当起重机在运行方向运行过程中达到设计规定的极限位置时，行程
限位器宜自动切断前进方向的动力源。
1.1.3 幅度限位器
动臂变幅起重机，应在臂架俯仰行程的极限位置处设
臂架低位置和高位置的幅度限位器。
1.1.4 幅度指示器
具有变幅机构的起重机，应装置幅度指示器（或臂架
仰角指示器）。
1.1.5 防止臂架向后倾翻的装置
具有臂架俯仰变幅机构的起重机，应装置防止臂架后
倾装置（例如一个带缓冲的机械式的止挡杆），以保证当
变幅机构的行程开关失灵时，能阻止臂架向后倾翻。
1.1.6 回转限位
域名管理不设回转集电滑环或需要限制回转范围时，回转机构
应装设回转角度限位器。
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1.1.7 回转锁定装置
温泉浴片流动式起重机及其他回转起重机或起重机的回转部分
应装设回转锁定装置。
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1.1.8 支腿回缩装置
流动式起重机工作时利用支腿支承作业，支腿伸出定位应有液压系统实现，且应装设支腿回缩锁定装置，使支腿在缩回后，能可靠地锁定。
1.1.9 水平仪
利用支腿支撑或履带支承进行作业的起重机，应在下车架或底座上装设水平仪，用来检查起重机底座的倾斜程度。 1.2 防超载的安全限位装置
1.2.1 起重量限制器
对于汽车式起重机，由于受倾覆力矩的限制，额定载荷随着幅度的增加而减小，起重量限制器的作用也随着幅度而变，大体上依载重力矩为常量而变化，这种起重量限制器称为载重力矩限制器。起重量限制器通常利用重块、弹簧、液压或电气压力传感器。重块式起重量限制器限制容量有限。常见的汽车式起重机多采用电气压力传感器，便于通过计算机处理，实现各种信息号的发送与控制。
为了避免突然起升时动力载荷使起重量限制器动作，常设阻尼装置，使限制器在短暂时间内不起作用。
工作中有超载可能的起升机构，应装置起升重量限制器。
当实际起重量超过95%额定起重量时，起重量限制器宜发出报警信号。当实际起重量超过100%～110%额定起重量之间时，起重量限制器起作用，此时应自动切断起升动力源，但应允许物品有下降动作。
起重量限制器主要由机械式和电气式两种。机械式一般是将吊装直接或间接地作用于杠杆或者偏心轮或弹簧上，进而使他们控制电器开关。电气式大多使吊重作用于电气压力传感器上，通过放大器等电子仪器使吊装在仪表盘上显示出来。机械式构造简单，但有体积大、质量大的缺点，大多数用在中小型起重机上，电气式起重量限制器有体积小、质量小、动作灵敏等优点，应用较为广泛。1.2.2 起重力矩限制器
常见的汽车式起重机、履带式起重机由于超载而使整机倾翻的事故较为常见，此类起重机的起重量，当幅度超过一定值时，由于稳定性限制，其载重力矩不能超过最大值。因而为了限制这类起重机的载重力矩，设计制造了各种形式的载重力矩限制器。载重力矩是由载荷和幅度两个因素决定的，载重力矩限制器也是根据这两个因素设计而成。
（1）幅度指示装置
一些简单的臂架式起重机，常常装有倾角指示器，使操纵人员随时通过眼睛观察知道臂架的位置，它是将刻度盘固定在臂架上，指针在自重作用下能自由地绕刻度盘中心转动，并始终垂直向下，操纵人员随时可以观察到臂架的倾角。若将刻度盘刻上幅度值，倾角指示器便成为幅度指示器了。较为先进的幅度指示器是由电气控制的，为一种带余弦电位器的幅度指示器的原理，将余弦电位器固定在臂架上，在电位器上固定一重锤，当臂架摆动时，重锤相对电位器旋转。
组合臂架式起重机，其幅度与臂架倾角不成简单函数关系，采用四连杆式幅度发送装置。简单的臂架式起重机，其幅度与臂架倾角成简单的函数关系，但对于伸缩臂架式起重机，如伸缩臂的汽车吊，其臂架长度是变化的，这种情况下，幅度不仅仅是倾角的函数，还是臂架长度的函数，这就必须随时知道臂架的长度，因此要有臂架长度测量装置。
（2）载重力矩限制器
载重力矩限制器是起重量限制器和幅度指示器的组合体。目前使用的在重力矩限制器种类很多，构造不一，但归结起来大体有两种形式：机械式和电动式。
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机械式载重力矩限制器相对比较简单只能近似满足要求。由于机械式载重力矩限制器体积大、质量大、灵敏度差以及精度低等缺点，因而研制了各种形式的电动式载重力矩限制器，且广泛应用与各类型臂架式起重机上。
额定起重量随工作幅度变化的起重机，应装设起重力矩限制器。
当实际起重量超过实际幅度所对应的起重量的额定值的95%时，起重力矩限制器宜发出报警信号。
当实际起重量大于实际额定幅度所对应的额定值但小于110%的额定值时，起重力矩限制器起作用，此时应自动切断不安全防线（上升、幅度增大、臂架外伸或这些动作的组合）动力源，但应允许机构作安全方向的运动。
内燃机驱动的起升和/或平衡变幅机构，如果中间没有电气，液压或气压等连接环节而直接与机械连接，改起重机可以配备灯光或声响报警装置来替代起重力矩限制器。
1.2.3 极限力矩限制装置
对自锁作用的回转机构，应设极限力矩限制装置。保证当回转运动受到阻碍时，能由此力矩限制器发生的滑动而起到对超载的保护作用。
1.3 其他安全装置
（1）风速仪及风速报警器
对于室外作业的高大起重机应安装风速仪，风速仪应安装在起重机上部迎风处，起重机应装有显示瞬时风速的风速报警器，当风力大于工作状态的计算风速设定值时，应能发出报警信号。
2 常见典型限位开关结构
限位开关，指为保护内置微动开关免受外力、水、油、气体和尘埃等的损害，而组装在外壳内的开关，尤其适用于对机械强度和环境适应 性有特殊要求的地方。 形状大致分为横向型、竖向型和复合型。
限位开关就是用以限定机械设备的运动极限位置的电气开关。限位开关有接触式的和非接触式的。接触式的比
84工程机械与维修
较直观，机械设备的运动部件上，安装上行程开关，与其相对运动的固定点上安装极限位置的挡块，或者是相反安装位置。当行程开关的机械触头碰上挡块时，切断了(或改变了)控制电路，机械就停止运行或改变运行。由于机械的惯性运动，这种行程开关有一定的“超行程”以保护开关不受损坏。非接触式的形式很多，常见的有干簧管、光电式、感应式等，这几种形式在电梯和起重机的起升系统中都能都见到。
图1 限位开关
限位开关可广泛应用于建筑、港口、矿山等行业的起重、传输机械的空间三坐标的控制和限位，限位开关由高精限位开关度的大传动比减速器和与其输出轴同步的机械记忆控制机构、传感器组成，因WTAU系列限位开关具有体积小、功能多、精度高、限位可调、通用性强及维护安装和使用调整方便
等特点在工程机械中应用极其广泛。限位开关分工作限位开关和极限限位开关，工作限位开关是用来给出机构动作到位信号的。极限限位开关是防止机构动作超出设计范围而发生事故的。工作限位开关安装在机构需要改变工况的位置，开关动作后，给出信号，进行别的相关动作。极限限位开关安装在机构动作的最远端，用来保护机构动作过大出现机构损坏。
图2 安装位置3 起重机限制器失效原因分析
在操作过程中影响到起重机限位器正常工作的除了限
位器自身的故障、环境因素外，位于驾驶室内的强制开关。
强制开关在起重机各种限位器正常工作状态下为关闭状态，起重机的安全保护装置起到安全保护作用。强制开关
实际上是一种应急装置，只有在起重机非正常情况下才开
启使用，如专业人员对起重机维修、力矩限制器调试、事
故救援、起重机安拆、调试等过程中使用。
当强制开关在吊装工作过程中人为的开启时，如图2
示例，采用纸片或硬物使强制开关常开，这就使起重机的
安全限位保护装置作用失效。此时起重机的各类限位开关
失去作用，起重机可以进行超100%力矩进行吊装，超工
作半径扒臂，汽车式起重机超工作半径伸杆等危险操作。
图3 现场检查情况
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通过和行业内的司机沟通，目前在吊装行业汽车吊和履带吊经常会发生类似现象，普遍做法都是采用强制关闭起重机限位开关的模式，原因覆盖了起重机本体车况、起重机自身机械故障、临时故障、电气故障、人为操作习惯等多种因素。
笔者通过对熟悉的起重机司机进行多种途径的查访，对施工过程中存在的各类违规操作原因进行了汇总分析，包含了以下几种情况：
3.1 起重机车况老旧，电气设备长时间暴露在恶劣的环境中，电气故障频发，部分限位开关失灵，长时间没有得到维修保养，为了方便现场吊装，采用关闭强制开关的措施进行吊装操作。
3.2 起重机在设备吊装或工况变换的同时，起重机经常会出现限位报警，引起全车动作保护，全部动作暂停，只有通过关闭强制开关才能实现起重机各项动作。
3.3 考虑到费用问题，车主不愿承担昂贵的维修费用起重机 “带病”工作，尤其是国产起重机每个起重机型中的第一代、第二代产品表现的尤为突出。
3.4 起重机司机之间对这种启用强制开关的做法习以为常，为了操作方便省事，凭经验吊装，尤其是在处理现场突发状况时经常使用，养成了一种不良的工作习惯，遇到紧急情况马上启用强制开关，为了省事干脆对开关做简单处理，保持直接关闭强制开关。
3.5 在现场施工时，有时为了减少移车次数，实现一次站位多次吊装，起重机司机往往在超载的情况下进行吊装，起重量限制器限制了操作人员的正常操作，只有启用强制开关才能实现吊装任务。
3.6 起重机管理人员工作责任心不强，对设备检查不到位，工作不仔细，并未针对设备主要部件及安全性做详细记录。
3.7 起重机操作人员对限位器的重要性认识不足，在限位器损坏或缺失的情况下不及时报修，只凭估计和目测进行操作，如果工作中稍微不注意，就会造成事故。
3.8 起重机的检测和维修过程脱节，检查部分过于信任或监督力度不够，而操作人员认为能够操作，自己能够充分把握好就可以的冒险想法，用一种侥幸心理进行工作，中间形成了空挡。
4 可能导致的后果分析预测
4.1 当起升高度限位器（过卷装置）开关失去作用，就会导致吊钩与臂杆顶部滑轮相碰，损坏滑轮或拉断卷扬钢丝绳，拉断卷扬固定销轴或螺栓，撕裂卷扬底座使卷扬机甩出等危险。
4.2 当起重机进行超100%力矩吊装，超出工作半径落臂，汽车式起重机超出工作半径伸杆时，可造成起重机倾覆故障的出现。
4.3 主臂变幅幅度较大，造成主臂架系统损坏，车体发生倾覆。
4.4 被吊物损毁，给业主、施工单位造成巨大的经济损失。
5 改进措施及管理办法
5.1 建立健全相关制度，如：检查制度、登记制度、维修制度等。对管理人员责任心不强，造成严重后果的，要进行严肃处理或更换人员。
5.2 加大对起重机操作人员的培训和上岗教育中，通过去起重机全车限位器的分布及功能介绍，讲清楚限位器的重要性，提高思想认识，明确起重机操作人员必须按照操作手册进行起重机的操作，认识按章操作的重要性。
5.3 针对起重机的专项问题进行专项的检查或单位抽查，对检验报告的落实情况予以监督，同时予以奖惩兑现，以引起入场检验和安全等管理部门的重视，充分调动积极性。
5.4 检查单位对项目部进行设备整改后，要切实进行复检复查，认真抓落实，不走过场，确保安全装置不虚设，保安全。
5.5 加强现场安全巡视，对此类违章操作及时纠正，对违章操作的人员制定处罚制度，对多次违章的起重机列入黑名单，禁止进入规定的施工现场。
5.6 对起重机的引入单位和租赁单位负责人进行约谈，必要时对起重机租赁单位列入重点监管范围，禁止进入相关施工领域。
5.7 车况的保证，保证起重机自身良好的车况，定期对起重机的电气系统、控制系统、电脑板进行维护，降低起重机自身的故障率。
5.8 起重机司机危险的意识提高，司机在面对机械故障的时候，主动排查故障来源，避免主动使用强制功能按钮。
5.9 现场管理，应严格对进场起重机的车况和性能进行试验，不合格的车辆杜绝进入施工现场。
5.10 大型的施工现场建立相应的起重机维修中心，这样能保证及时减少起重机的故障率，保证司机对起重机的正常操作。
5.11 建立远程视频监控系统，通过远程视频监控对起重机司机的每一次吊装操作进行监视、记录，达到警示的目的。
5.12 建立现场起重机定期巡检制度，对起重机强制开关状态和联锁保护装置进行经常检查、备案，及时处理发现的问题。
5.13 通过起重机制造单位，对起重机限位开关的设置和使用条件进行优化，让强制开关的使用得到进一步的限制，由于限位开关没有一定的限制，司机操作起来相对
防水监控
86工程机械与维修
比较简单、容易。
5.14 加强对起重机操作人员对起重机典型限位器的知识普及，提高现场限位器的故障解决能力，尽量避免使用强制限位开关进行相关操作。
5.15 加强维修后起重机限位器的验收和检验工作。
6 总结
随着国内石油化工大型基地重新布局，风电市场的投资进一步增加，起重机市场逐渐呈现出供不应求的局面，伴随而来的是盲目追求利益，而忽视起重机的本体安全性，吊装事故逐渐呈现出高发的态势，安全形势日益紧迫，吊装安全是重中之重，是企业的立身之本，起重机械的设备状态和规范化操作是安全保证的前提，限位开关是一个有形的开关，但是安全是个无形的意识形态，如何让操作者从根本意识上认识到规范操作的重要，认识到限位开关在安全操作中的重要性，如何通过设备制造商、设备出租赁商、设备租赁商、工程承包商共同构建成一个起重机安全防护系统工程，有效发挥限位开
关在生产实际中的使用效果，防止安全事故的发生，避免因为小小的限位开关酿成重大事故，真正让限位开关起到及时限位的作用。
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