0 引言
起重機屬于特種設備，在每一個應用起重機的行業里，它都直接影響到相關人員的生命及財產安全。特別是工作級別較低的起重機如：A型門式和單梁電動葫蘆吊等類型的起重機。當其在超時長的工作條件下，頻繁高強度的使用，避免設備事故的發生，尤其是涉及人員設備安全的墜落事故，是一項極為重要的任務。
1 現場分析
1.1 生產現場頻繁使用中的十一臺橋式或門式起重機主要用于吊運Ф139.7×7.72石油井管。由于生產量較大，起重機晝夜工作，運轉時間一般可達工作時間的5065%。設備工作條件苛刻，設備故障率較高。經過對08-10年起重機發生的各類設備事故或故障進行統計分析，這三年中發生在吊車起升機構中的故障和事故95起；占起重機故障事故總數的26.4%。惡性險肇事故或較大事故，主要發生在起重機的鋼絲繩、鉤頭.繩端固等部位，這無疑是管控重點。（表1）
1.2 引起起重機事故故障的因素 起重機運行所占空間大，對于在地面上遙控操作的起重機，其操作人員與吊車有一段距離，如果地面上空間擁擠，物體擺放雜亂，視野盲點就多，易發生碰撞事故。另一方面，油套管生產特點決定了起重機的使用往往由多個部門輪流使用（如供料或生產部門，多人經手操作），設備的操作預檢查經常不到位。另外設備操作人員安全意識薄弱，違章野蠻操作時有發生。
在起重機維護保養上，設備的預檢修不及時。設備維護檢修質量也不高，常發生維修不久又發生設備故障的現象。
1.2.1 使用條件 我分廠所使用的橋式吊車、A型門式和單梁電動葫蘆吊。起重量由3-20t不等，作為重要的生產設備，后兩者的工作級別為A2-A5；適于中低工作級別。
而實際運轉時間長，使用頻率高，且常常接近滿負荷運轉。加之油套管的生產量大（每月6000t），其對設備的損害是不言而喻的，對安全生產構成較大威脅。
1.2.2 設備因素 設備本身存在一些先天不足，例如：缺少限載器、無安全檢修平臺、葫蘆吊的繩端固定處局部結構不合理、設備的部分備品備件質量不達標、作為非原廠的輪胎橡膠彈性聯軸器備件安全性欠缺；多次發生鉤頭墜地的較大事故（所幸均為傷人和造成較大的設備等損害）。葫蘆吊的繩端固定處多次發生鋼絲繩斷絲斷股和抽繩（繩端發生滑移）等安全隱患。設備滑觸集電器系統設計也不盡合理，導致起重機設備運行中時常斷電。以上問題的存在給生產操作人員和設備、安全生產構成重大威脅。
尤其是升降彈聯器失效等引起的鉤頭墜地事故，是一種較大事故，必須優先著力解決。
2 設備缺陷分析
設備缺陷引起的鉤頭突然墜地事故原因主要有三個，①輪胎橡膠彈聯器突然撕裂失效；②鋼絲繩在斜楔處斷股破斷；③繩頭在楔套處滑脫。
2.1 輪胎橡膠彈聯器特性 輪胎橡膠牙嵌式彈聯器是一種高彈性聯軸器，具有良好的減震緩沖和優越的軸間偏移補償性能、適于正反轉多變和起動頻繁的工作條件，并且拆裝維修方便、結構簡單、裝配容易，要換輪胎體時無需軸向移動聯軸節、柔性好、阻尼大、補償量大、不需潤滑等優點。但其有一個致命的缺點：隨扭轉角的增加，在主從動軸上會產生相當大的軸向力。經過對失效的輪胎橡膠彈聯器進行物理受力分析和研究發現該類型的彈聯器如圖1（輪胎橡膠聯軸器左右半接手咬合受力圖）所示，如果兩個咬合的半接手加工精度不高，特別是當咬合面與軸線有一定角度a時，在咬合受力面上將產生更大的軸向力F，足以撕裂聯接橡膠體，造成兩個咬合的半聯接器分離，彈聯器完全失效。從而發生突發和嚴重的鉤頭墜地事故。
2.2 繩端斜楔和楔套 鋼絲繩在固定端部產生的斷裂是由于設備部件設計或制造上的缺陷所引起，即與鋼絲繩接觸的部位的受力點是90度棱角所致，如圖2的K點，當鋼絲繩受力時，此處產生了較大的壓應力，鋼絲繩所載重物P越重，它所受的壓應力越大。特別是當重物在反復升降時，由于鋼絲繩卷筒的排線原因使鋼絲繩產生了反復的左右擺動。鋼絲繩在此點反復折彎，而K點處就恰似一把利刃在鋼絲繩上反復切割，隨著使用頻率和時間的增加，鋼絲繩就會在此處產生集中斷絲，進而產生斷股，造成鋼絲繩突然破斷或繩端隨斜楔瞬間墜落。
2.3 繩頭固定滑脫失效 位于葫蘆吊固定卷筒上的鋼絲繩端固定處如圖2，因斜楔和固定楔套制造和安裝上的原因，或是鋼絲繩本身的質量原因，使它們的配合產生問題，鋼絲繩在端部固定楔套中會出現繩頭滑移（抽繩），繩頭從固定處被抽出，導致吊鉤在空中突然墜落。
2.4 設備斷電問題 起重機在運行中還易發生頻繁的故障是機電系統故障，安全滑線滑觸集電器斷電或集電托架損壞，對安全生產影響較大。經現場調查研究，主要原因是：①設備主滑線固定支架不十分穩固，強度低，造成滑線彎曲度較大；②主滑線運行距離長（150米），直線度更不易保證，容易斷電；③滑觸集電器機電系統設計不合理。
3 改進措施
3.1 技術措施
3.1.1 彈聯器改進 起重機上的聯接電機與減速機的聯軸器在使用上要滿足以下條件：①傳動可靠，有足夠的強度且結構緊湊；②滿足電機軸頭軸向滑動的要求；③有一定的軸間偏移補償和減震緩沖功能。
針對以上要求，經慎重認真遴選；*后選擇了強度和安全性遠大于輪胎橡膠牙嵌式的梅花聯軸器如圖3所示，梅花聯軸器也叫爪式聯軸器,是由兩個金屬爪盤和一個彈性體組成。兩個金屬爪盤一般是45號鋼，梅花形彈性聯軸器利用梅花形彈性元件置于兩半聯軸器凸爪之間，以實現兩半聯軸器的聯接。具有補償兩軸相對位移、減振、緩沖、徑向尺寸小、結構簡單、不用潤滑、承載能力較高、結構簡單、方便維修、便于檢查維護方便等特點，由于彈性塊（材料為聚氨酯）具有緩沖、減振的作用，所以適合起重機頻繁強烈振動的使用條件。其彈性體的性能極限溫度，決定聯軸器的使用溫度，一般為-35至+80度。
梅花聯軸器的特性和條件完全能滿足設備的技術要求和頻繁苛刻工作使用條件。經過實際測試，效果很好，換裝后再未發生過因彈聯器脫節而造成的吊鉤墜落事故。
3.1.2 繩段固定處改進 為解決這一問題，我們對K點處有棱角的楔套外殼體，置換成帶圓弧過渡角的楔套外殼體，確保鋼絲繩接觸的這一部位為圓弧形，鋼絲繩所受壓應力的大大減輕；避免了應力集中，解除了在此處發生鋼絲繩段斷絲斷股，而導致的鉤頭墜落事故。為防止鋼絲繩頭發生滑脫（抽頭），我們在安裝鋼絲繩時，嚴格檢查斜楔、固定楔套和鋼絲繩的狀況（前兩者是否磨損變形，后者的直徑等是否達標等），鋼絲繩自由端保持定長，便于日后檢查。并且規定按滿載的80%起吊重物試車。為進一步確保安全，還要在繩端處加裝2-3個繩卡，試車后再檢查斜楔、固定楔套和鋼絲繩間的配合是否安全可靠。
3.1.3 滑觸集電器集電系統的改進 起重機在運行中有一定的左右擺動，特別是對于A型門式起重機上部的集電部位，這種左右擺動更大，加之長度百余米的主滑線直線度超差較大。滑觸集電器與主滑線的接觸很難始終保持有效的接觸，因而時常產生斷電故障。考慮到主滑線整體改造成本高和維修周期長，我們僅對主滑線進行了有限的加固，而將技術改進的重點放在了滑觸集電系統的改進上，重新設計了集電托架部件，改進了結構，增加了轉動副，并提高了轉動托架的強度和剛度，而且將兩個集中安裝的集電器分散布置在兩個集電托架上（相隔2米以上），改進后的集電系統在工作中，兩組滑觸集電器通過碳刷（如圖4中序號5）在起重機運行過程中與主滑線接觸良好（至少有一組集電器能與主滑線保持有效接觸）從而杜絕了因主滑線與集電器接觸**引起的斷電故障。
3.2 完善安全設施 為進一步健全起重機的安全使用設施，先后完成了九臺設備檢修平臺的制作；減少了對維修移動升降機的依賴，并將部分A型門式運行小車上的電氣控制箱移至地面的底梁上，避免了運行小車意外停滯在非檢修平臺附近，無法利用檢修平臺維護故障小車；或免于在高空中進行電器維護等狀況，使維修質量、效率和檢修安全性有了較大提高。還分別給全部雙梁、A型和單梁起重機加裝了旁壓式或繩壓式限載器。限載器的使用，有效避免了超載現象的發生。
3.3 加強設備管理 考慮到實際的運行狀況，制定了一系列更加嚴格的管理制度：起重機管理安全使用規定、起重機維護檢修管理制度。其中規定設備運行*高負荷不超過額定起升重量的80%，同時要求設備操作人員嚴格執行安全生產操作規程，強化設備操作人員的設備安全生產意識。提高設備操作人員的安全操作技能和專業素質，設備操作人員必須認真執行每班的安全檢查制度。在設備維護保養方面，提高了的關鍵部件的報廢標準。定期對起升機構進行解體安檢和更換。組織有關人員進行專業安全知識培訓，分廠建立起四位一體的特種設備檢查維護制度，做到了每班、每天、每周、每月都有專門的檢查和維護。例如建立起了由相關設備操作人員組成的班前和班中設備檢查制度和規范，其主要內容是起重機的起升系統的安全狀況，如：鋼絲繩、鉤頭、抱閘和限位器等部位。還要求在特制起重機運行記錄本上作好記錄。分廠的安全員每天要對起重機的各關鍵部位進行安檢，并將檢查結果記錄在專門的日檢記錄上。每周有設備管理人員巡回檢查一次，包括上述內容和其他運行系統技術和安全狀況，且在周檢記錄上做周檢記錄。公司聘請起重機廠家專業維護檢修人員每月進行一次專業檢查和維護。定期強制檢查更換起升系統的相關零部件，如04軸和鋼絲繩等。根據技術狀況和工作條件，對起重機適時安排大中修或升級置換。依靠上述一系列的加強設備管理和技術改進的措施，鉤頭等墜落事故基本杜絕；起重機起升機構故障比設備投產初期大幅下降，呈逐年遞減之勢；12年較11年又減少43%，起重機其他運行斷電等設備故障率也顯著下降。
4 結束語
在石油井管生產線上，為使中低工作級別起重機的運轉能安全應對高負荷的起重工作，尤其是避免諸如鉤頭和重物墜落等較大突發事故。必須嚴格不斷完善設備管理，對起升系統等關鍵零部件實施嚴密監控，并落實日常點檢到人和定期點檢到位。提高設備維護水準，及時改進設備缺限。嚴守設備規程；杜絕違章操作，設備運行的安全性和可靠性才能有保證。
