1．事故起重機(jī)概況
大型樞紐工程的電站門(mén)式起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱門(mén)機(jī))裝設(shè)于大壩壩頂,主要用于啟閉檢修閘門(mén)、工作閘門(mén)及工作閘門(mén)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的檢修等，事故起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)為：額定起升荷載2 1000kN，起升高度30m(軌上9m，軌下21m)，起升速度0.2～2m/min(變頻調(diào)速)。
主起升機(jī)構(gòu)布置于起重小車機(jī)房?jī)?nèi)。雙吊點(diǎn)、設(shè)置2套卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)，這2套卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)由中間軸通過(guò)齒式聯(lián)軸器聯(lián)接實(shí)現(xiàn)同步。主起升機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速方式，主從型閉環(huán)DTC控制。變頻器選用ABB公司生產(chǎn)的ACC800-01-0070-3+D150帶主從協(xié)議編碼器接口模塊。上下采用各4擋速度，模擬量控制輸入由PLC給定。
2．事故概述
在某次起重操作過(guò)程中，操作人員未查明報(bào)警原因即實(shí)施了3次起吊閘門(mén)停業(yè)，并在第4次以上升1擋起吊約5cm高度后，機(jī)房?jī)?nèi)發(fā)出異常聲響，司機(jī)隨即按下急停按鈕。發(fā)現(xiàn)閘門(mén)下滑，司機(jī)疑為電源未切斷，至起升機(jī)構(gòu)電控柜觀察總電源接觸器是否分閘，確認(rèn)電源已切斷后返回司機(jī)室。其間閘門(mén)繼續(xù)下滑，并逐漸加速。門(mén)機(jī)起重小車機(jī)房?jī)?nèi)先后出現(xiàn)猛烈撞擊聲響，并可見(jiàn)油煙。按急停后歷時(shí)1min，閘門(mén)下落至孔口底板。
經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)左右側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸變形斷裂，電機(jī)外殼呈粉碎性破裂并四處散落；轉(zhuǎn)子變形連同與殼體分離的定子沖破端墻板，滾落在門(mén)架平臺(tái)上；轉(zhuǎn)子外圓尾部(軸流風(fēng)機(jī))側(cè)可見(jiàn)與定子劇烈摩擦的痕跡；尾部軸承碎裂脫落，并有部分硅鋼片飛出。
左右側(cè)制動(dòng)器未離開(kāi)安裝位，上調(diào)節(jié)拉桿斷裂，底板變形，制動(dòng)瓦有撞擊脫落，右側(cè)制動(dòng)器摩擦片未見(jiàn)明顯發(fā)熱燒損痕跡。左側(cè)制動(dòng)器摩擦片在瓦塊上脫落。
減速器高速軸彎曲變形，軸承碎裂脫落，齒部有明顯撞擊痕，上蓋和底座有多條裂紋并見(jiàn)塊狀碎裂脫落，可見(jiàn)第2軸大齒輪齒面有明顯撞擊痕，小齒輪有異物進(jìn)入嚙合后致齒部碎裂。
3．故障過(guò)程的推斷及原因分析
3．1故障過(guò)程的推斷
門(mén)機(jī)操作人按下急停鈕后總電源跳斷，電機(jī)隨之失去力矩，制動(dòng)器抱閘。由于制動(dòng)器不能產(chǎn)生足夠的制動(dòng)力矩，閘門(mén)在自重作用下加速下滑，主起升的各轉(zhuǎn)動(dòng)部件隨之加速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)閘門(mén)接近底檻時(shí)，其轉(zhuǎn)速大大超過(guò)電機(jī)所能承受的極限轉(zhuǎn)速、減速器使用條件的轉(zhuǎn)速。電機(jī)由于超速產(chǎn)生飛車現(xiàn)象，導(dǎo)致其尾部軸承保持架破壞，而后軸承碎裂(并可能致電機(jī)后端蓋碎裂)，電機(jī)轉(zhuǎn)子尾端無(wú)中心約束高速轉(zhuǎn)動(dòng)，并與定子劇烈摩擦撞擊。在電機(jī)轉(zhuǎn)子的撞擊摩擦下，電機(jī)定子及外殼損壞破裂，轉(zhuǎn)子脫離，減速器高速軸在制動(dòng)輪聯(lián)軸器牽制下。由于高速旋轉(zhuǎn)，其軸承破壞，高速軸變形，制動(dòng)器上拉桿斷裂，第1擋傳動(dòng)在齒輪非正常嚙合狀態(tài)下，產(chǎn)生極大的徑向力，致使減速器殼體破裂，高速軸甩出減速器。
3．2故障原因分析
(1)直接原因 支持制動(dòng)器出現(xiàn)故障、失效，不能及時(shí)止住重物，使重物拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)加快旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)飛車，轉(zhuǎn)子失去動(dòng)態(tài)平衡，在其徑向慣性力的作用下，造成電動(dòng)機(jī)暴裂、減速器破裂、制動(dòng)器斷裂等事故發(fā)生。
(2)間接原因 相關(guān)人員違規(guī)操作，①司機(jī)在起重機(jī)報(bào)警的情況下，不查明原因繼續(xù)起吊；②在制動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，司機(jī)未能應(yīng)對(duì)制動(dòng)器失靈的突發(fā)事件；③在操作之前未對(duì)制動(dòng)器等安全裝置進(jìn)行常規(guī)的檢查，事發(fā)后在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)有1個(gè)制動(dòng)器在起吊之前已經(jīng)失效，說(shuō)明相關(guān)的維保人員沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行維保。
4．起升電機(jī)飛車故障的預(yù)防
4．1遵守安裝、維修、保養(yǎng)及操作規(guī)定
起重機(jī)械相關(guān)人員，如安裝、維修、保養(yǎng)等特種設(shè)備作業(yè)人及司機(jī)、起重指揮司索等操作人員應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定做好起重機(jī)械使用運(yùn)行的保障工作。在本次事故中，正是由于維保人員未及時(shí)做好制動(dòng)器的調(diào)試工作，操作司機(jī)未按規(guī)定的程序檢查相關(guān)安全裝置而直接起吊引起的事故。
4．2增加安全措施及安全裝置
(1)增加控制制動(dòng)器(雙制動(dòng)起升系統(tǒng))
起升機(jī)構(gòu)控制制動(dòng)器與支持制動(dòng)器并用，制動(dòng)力矩較小的控制制動(dòng)器先動(dòng)作，負(fù)責(zé)減速停車制動(dòng)。當(dāng)機(jī)構(gòu)減速停車后，制動(dòng)力矩較大的支持制動(dòng)器再動(dòng)作，形成各司其職的起升機(jī)構(gòu)雙級(jí)制動(dòng)系統(tǒng)，成倍增加支持制動(dòng)器安全系數(shù)，提高整機(jī)的使用性能和安全可靠性。此法簡(jiǎn)便易行，利于推廣，不利之處在于有一定的成本，且須要一定的空間便于安裝。
(2)增加安全制動(dòng)器
起升機(jī)構(gòu)安全制動(dòng)器與支持制動(dòng)器并用，起升機(jī)構(gòu)卷筒低速端增加安全制動(dòng)器，安全制動(dòng)器制動(dòng)力矩較大，制動(dòng)器控制線路與起重機(jī)總控制接觸器相聯(lián)，在操作過(guò)程中按緊急停止開(kāi)關(guān)時(shí)起作用。在不影響起重機(jī)使用性能的情況下，提高整機(jī)的安全可靠性。此方法較為復(fù)雜，成本相對(duì)較高。
(3)增加2次調(diào)節(jié)制動(dòng)系統(tǒng)
在起升機(jī)構(gòu)增加1套2次直接式機(jī)械制動(dòng)、調(diào)速安全裝置(調(diào)速器)，防止起升機(jī)構(gòu)在下降過(guò)程中，由于電動(dòng)機(jī)超速飛車而引起的主機(jī)損壞，使起重機(jī)的下降速度控制在安全范圍，在突發(fā)事件中起到保護(hù)作用。調(diào)速器結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，成本低，持住力和控制速度均自由可調(diào)，對(duì)水電站門(mén)式起重機(jī)等水利水電啟閉設(shè)備尤為可行。
5．結(jié)束語(yǔ)
起升機(jī)構(gòu)安全事故頻繁發(fā)生，促使人們對(duì)起重機(jī)械起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)系統(tǒng)的安全性和可靠性進(jìn)行重新審視并做了多方面的研究，起重機(jī)械設(shè)計(jì)、制造單位應(yīng)根據(jù)起重機(jī)使用場(chǎng)合、使用情況選擇適合的安全保護(hù)模式，在不影響起重機(jī)使用性能的前提下，提高起升機(jī)構(gòu)的安全性能，減少或杜絕超速墜落、電機(jī)爆炸等事故發(fā)生。
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