史一生1 吴海忠2 梁夫斌2
1 中国特种设备检测研究院 北京 100013 2 海洋石油工程有限公司 青岛 266520

摘 要：宏观检测是在役起重机械安全评估工作中的一项重要工作，是对起重机械现状最直接、客观的判断。不同于使用单位对起重机的日常巡检，宏观检测较日常巡检更细致，更精确，也是更直观的体现起重机整体安全状态的一种检测方式。宏观检测的工作内容比较繁琐，涉及到设备关联人员、设备档案综合管理、设备自身安全状态、设备使用环境等评估项。确定切实有效的宏观检测方法可以为起重机安全评估工作提供有力的支持。文章根据实际检验案例，提出门式起重机整体安全评估工作的宏观检测方法。

关键词：门式起重机；宏观检测；安全评估；缺陷；挠度

中图分类号：TH213 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2020）03-0082-05

0 引言
起重机械广泛应用于冶金、电力、港口、物流、机械制造和海洋工程等国民经济的各行业中，是工业生产的重要工艺设备，关系到保障人民生命安全、也关系到国家经济运行安全和社会稳定，是各国公共安全的重要组成部分。我国起重机械行业发展势头强劲，截至2017年年底，我国起重机械数量达到223.75 万台。根据《国家市场监督管理总局关于2017 年全国特种设备安全状况情况的通报》，我国起重机的事故率和人员死亡率均居八大类特种设备首位，因此迫切需要一种有效的手段保障在役起重机械的安全可靠运行。

目前我国针对起重机的检验主要采用安装检验、定期检验、重大维修改造监督检验、日常巡检和定期保养等措施。然而由于起重机械运行工况复杂、环境恶劣以及超负荷运行等原因，无法了解起重机的整体运行状态，在起重机的宏观检测中，以门式起重机为例，在常规宏观检查基础上，提出对设备关联人的评估，以及对设备档案管理工作的评估，增加了门式起重机主要金属结构的变形测量等项目，确保评估结果能更准确的反应起重机械的整体安全运行状态。

1 对设备关联人的评估
门式起重机通常具有庞大体积且结构较为复杂，日常作业过程中涉及到的载荷多变，被吊物体形状多样化，作业幅度变化不规律，作业环境复杂，这些不安全因素直接与设备关联人的工作安全相对应。多数事故的发生主要原因是违规操作、设计缺陷、制造缺陷、维修缺陷、管理缺陷。而因人员违规操作引发的事故发生率达到了70%[1]。

设备关联人包括管理者、操作者与评估人员。管理者指设备使用单位委托或任命的设备安全使用负责人，设备管理者是设备日常运行的守护者，与设备是否安全运行息息相关。设备操作者是直接与安全生产相关的影响因子，是安全评估工作的重点评估对象。评估人员是整个宏观检测工作的执行者，需要能根据门式起重机综合运行管理状态做出客观的评估结论。除满足相关法规的要求外，还应满足以下评估要求。

1.1 设备管理人的评估
1）设备管理人员应对国家的相关政策法归应用到本单位的日常管理中，并能制定单位内相关规章制度进行约束监督。
2）熟悉门式起重机的工作原理，了解门式起重机使用过程中容易产生故障的部位，并做好应急处理工作，定期组织进行应急救援演练。
3）组织编写单位内的门式起重机使用作业规范，并制定相应的维护保养手册，并实施有效的监督。
4）配合检验人员做好定期检验或评估工作，发生生产事故后配合相关调查部门做好适度调查与事故分析工作。
5）积极响应国家政策法规，积极学习相关门式起重机安全知识，参与到门式起重机安全建设工作中。

1.2 设备操作人的评估
1）操作人员需要经过培训并取得操作资格证方可上岗。
2）熟知单位内对门式起重机的操作规程，并严格按照规程执行，熟知相关的政策法规。
3）责任心强，有过硬的心理素质，对于违规操作的指令要果断终止。
4）做好设备日常维保的辅助与监督工作。
5）设备操作者应熟知门式起重机各机构性能状况。

1.3 对评估人员的要求
1）有较强的组织沟通能力，责任心强，有充足的安全意识。
2）取得相应的检验资格证书。
3）设备评估人员的检测工作应主动接受当地特种设备安全检查单位与设备使用单位的监督。
对设备关联人评估的目的是强化设备管理人的安全管理意识，加强操作人员与设备管理人员安全教育与技术培训，完善特种设备安全事故应急处理预案，保障应急事故处理预案有效落实，从而预防特种设备安全事故的发生。

2 门式起重机整体评估
在门式起重机的安全评估中，按检测部位分类主要分为起升机构，大小车行走机构，各机构辅助部件以及整体钢结构变形等方面；按检测分类可分为宏观检查、磁粉检测、超声测厚、应力测试、钢丝绳检测、振动测试等评估工作。另外注意在与甲方签订技术服务合时需要注明评估是否包括门式起重机辅助设施如：升降电梯，运行轨道等的评估工作。门式起重机宏观检测内容主要以TSG Q7015—2016《门式起重机械定期检验规则》（以下简称定检规）与甲乙双方签订的合同相关内容为依托。以某门式起重机为例，就其宏观检测作以介绍该通用门式起重机应用于某造船厂区内，出厂日期为1999 年8 月，规格型号为MG100—94A5。

2.1 基本资料审查
基本资料包括定检报告（首检报告），操作人员安全操作证件，门式起重机日常维保记录，门式起重机运行记录，设备管理制度，机械电气图纸，特种设备事故应急演练预案等。基本资料的审查有助于促进设备使用单位完善设备档案管理的工作，针对所有设备建立“一机一档”的工作模式，便于设备管理与应急事故处理工作。

2.2 整体结构检查
因应用工况不同，起重机承受交变载荷，若起重机钢结构出现裂纹，裂纹会在交变应力的持续作用下缓慢的扩展，裂纹扩展到一定程度达到临界失稳状态。超标后裂纹将快速扩展，短时间内使钢结构突然断裂[2]。检验过程中若遇疑似缺陷，可依据GB/6067.1—2010《起重机械安全规程 第一部分 总则》（以下简称安全规程）对疑似缺陷位置进行RT/UT( 内部无损检测)、MT/PT( 外部无损检测)。其次，连接结构处的缺陷是引起起重机安全事故的重要原因之一，针对起重机的销轴、螺栓焊接连接缺陷检验进行宏观检查是安全评估工作中一项关键工作[3]。

1）金属结构检查 现场对门式起重机大车主梁以及小车主要受力处焊缝进行检查，连接焊缝无明显可见的裂纹，主焊缝饱满且无夹渣、气孔等缺陷；各受力结构处的螺栓和销轴连接无明显松动、缺件、损坏，检查结果应符合定检规的要求。
2）主要零部件检查 现场对门式起重机吊具、钢丝绳进行检查，其中吊具、钢丝绳应分别符合定检规中C4.2、C4.3 项的要求。
3）安全保护和防护装置检查 现场对门式起重机制动器、起升高度限位器、运行行程限位器、起重量限制器、紧（应）急停止开关进行检查，检查结果应分别符合定检规的要求。
4）大车、小车轨道平整度与司机室检查门式起重机械大车、小车轨道未出现明显松动，无影响其安全运行的明显缺陷；司机室配有灭火器和绝缘地板，各操作装置标志完好、醒目。司机室的固定连接牢固，无明显缺陷。 检查结果应符合定检规的要求。

2.3 作业环境和外观检查
在地面观察通用门式起重机整体情况，查看其是否有破损、开裂、悬挂，架体基础是否稳固（地面是否平整，夯实或打垫层）。起重机械运动部分与建筑物、设施、输电线的安全距离是否符合安全规程中10.2 和15.3 项的要求。
检验手段及检测部位如表1 所示。

3 主梁上拱度及下挠度测量
3.1 测量方法的选择
目前针对门式起重机拱度、挠度的测量方法主要有全站仪检测法，吊钩检测法，杆顶检测法，测距仪检测法，拉钢丝法，水准仪检测法等[4]。在每一次检测评估工作开展之前，都应综合分析现场实际工况，选择最佳的测量手段。最终选择采用全站仪配合反射贴（规格为60 mm×60 mm）进行数据测量。

3.2 方法选择的依据

1）准确性 因整个过程中的测量误差不存在累计误差，测试结果科学有效，受外界影响小，可以有效的控制测量结果精确度。
2）高效率 整个测量工作从测点位置选取标定，反射片粘贴，数据测量以及记录工作只需一人完成，节约人力资源，大大的提高项目完成效率。
3）安全性 除反射片粘贴工作外，其它测量工作都不需要在门式起重机上完成，避免了仪器的高空坠落，人员摔伤等风险。
4）数据完整性 测试数据结果可在数据测试完成之后保存在设备本机中，避免了手稿丢失进行重复测试工作。

3.3 工作准备
选择门式起重机未进行作业的时间进行选点以及反射片的安装粘贴工作。反射片的粘贴工作是整个测量工作中最基本也是最重要的步骤，因粘贴位置的偏移可能会导致测试结果出现较大误差，所以，必须要在粘贴过程中将误差控制到最小，控制反射片上沿与主梁走台上沿平行进行粘贴。

已知该门式起重机工作级别为A5，跨度为94 m，共选取测量点23 个（测试结果展示五个基准点），点间距约4 m，测点示意如图1 所示。根据规定上拱度计算公式：F=L（0.9~1.4）/1000。现场测试的起重机在腐蚀环境下连续服役达20 a，测试过程中起重机需要做动、静载荷的动作试验。为降低测试风险节约测试时间，全站仪可不进行设站操作。其中X、Y 轴坐标为相对某未知点坐标，在最后计算结果中不做体现。Z 轴坐标为测量高程数据。上拱度测量过程中，在起重机空载状态下，各测量点Z 轴的数据代表该点距离地面的相对高度；在
下挠度测量过程中，起重机主梁在额定载荷作用下表现出下挠。此时，Z 轴各点的数据代表主梁各测量点加载后距离地面的相对高度。门式起重机满载状态下小车位于跨中位置时，主梁允许最大挠度值y ≤ L/800。在空载与额定载荷状态下在现场对通用门式起重机分别进行上拱度与下挠度进行测量，得出数据各展示五组，测量结果如表2 所示。

图 1 测点示意图

3.4 根据测量数据进行计算
根据拱度的计算公式F= 主梁跨中最大值- 主梁首尾两值的平均值。在上拱度测量数据中，取测点1、测点13、测点23 的Z 轴数据进行拱度计算。
上拱度值应允范围（m）：F1=94×0.9/1000=0.08，F2=94×1.4/1 000=0.13。
上拱度实际测量值（m）：F=66.33-（66.21 66.25）/2=0.10。
根据实际测量结果与应允范围进行对比F1 ≤ F ≤ F2，该门式起重机上拱度符合标准要求。在下挠度测量数据中，取测点1、测点13、测点23 的Z 轴数据进行拱度计算。为确保计算结更合理，端点数据通常选取较小数据进行计算，最终选取测点1数据进行计算。

下挠度值最大应允范围（m）：y=94/800=0.12。
下挠度实际测量值（m）：Y=66.28-66.18=0.10。
根据实际测量结果与应允范围进行对比Y ≤ y，该门式起重机下挠度符合标准要求。其测量结果符合定检规的要求。

4 结论
纵观整个门式起重机安全评估过程，宏观检测为评估工作的基础，是一项综合性强，涉及面广( 包含“人、机、环、管”) 的检测项目。实际工作中，安全评估对象多为数使用年限久、使用环境恶劣、工况复杂的门式起重机。从风险把控方面考虑，宏观检测工作有效降低了评估项目风险，并可以作为其它评估项目的检验依托。给客户以更直观，综合性更强的结论。优化并完善宏观检测内容有利于提高门式起重机安全评估工作的效率以及测试结果的完善性。

参考文献
[1] 杨巧萍, 刘延雷. 国内门式起重机事故统计分析与预防对策[J]. 机械管理开发,2011（4）:140，141.
[2] 谢剑刚, 商功勋. 冶金起重机安全评估体系研究[J]. 武汉科技大学学报：自然科学版，2008(2) 203-205.
[3] 孙利剑. 造船门式起重机安全性分析及技术检验[J] . 中国设备工程,2017(8):28，29.
[4] 高海生, 陈冬青. 全站仪在岸边集装箱卸船机检验中的应用[J]. 中国特种设备安全,2008(9):35，36.