纜索式起重機的特有專項檢驗技術探討

杜永湖， 劉正標

（昭通市質量技術監督綜合檢測中心， 云南昭通 657000）

0 引言

纜索式起重機是一種以承載索作為支撐機構， 懸吊重物的小車通過牽引機構的牽引在承載索上往返運動，起升機構通過牽引小車將混泥土， 橋拱等施工物資的垂直升降的大型起重設備（以下簡稱纜機）。 纜機常用于大型水電站大壩施工工程、大型橋梁架設工程等項目，使用地點處于山間峽谷地帶，地理和氣候環境復雜。作為保障性的施工設備， 纜機的使用安全關系著重大項目的正常施工。 纜機和其他橋拱形起重機相比，因其跨度大，在設計時纜機的主要受力結構件就從一般橋拱形的支腿變成了塔架（塔車），用于承受重量的剛性主梁變成了柔性承載索，與TSG Q7015—2016《起重機械定期檢驗規則》[1]對塔架和承載索的檢驗存在不適應現象； 纜機的獨有結構形式、零部件及其安全保護裝置與TSG Q7015—2016《起重機械定期檢驗規則》 中適用于纜機的檢驗項目存在一定的不適應現象。由于纜機數量少、不經常使用，目前很多檢驗機構在開展纜機檢驗工作時， 對纜機特有的檢驗項目認識不到位，同時國內對纜機的檢驗研究不一，沒有結合纜機對應的標準進行檢驗， 對纜機的檢驗項目沒有統一的檢驗判定標準。 因而檢驗機構在在檢驗工作中應根據纜機特有的主要受力結構件、零部件、安全保護裝置，結合纜機相應標準和檢規， 制定出具有針對性的作業指導書或檢驗方案， 使用更適用和可靠的儀器才能夠順利的完成對纜機的檢驗工作。

1 纜索式起重機的檢驗性質

根據特種設備安全技術規范TSG Q7015—2016《起重機械定期檢驗規則》規定，纜機在首次檢驗目錄內，安裝檢驗不按照TSG Q7016—2016《起重機械安裝改造重大修理監督檢驗規則》[2]進行監督檢驗，安裝過程不進行工作見證等過程監督檢驗，按照TSG Q7015—2016《起重機械定期檢驗規則》開展首次檢驗工作。 在用纜機，其檢驗周期滿兩年正常開展定期檢驗工作。

檢驗機構在面對纜機檢驗時， 按照TSG Q7015—2016 附件C 對纜機開展檢驗工作，檢驗項目根據表附件C-2 中纜機的檢驗項目、結合GB/T6067.1《起重機械安全規程第1 部分：總則》[3]、GB/T28756—2012《纜索式起重機》[4]、水電站施工的還應結合SL375—2017《水利水電建設用纜索起重機技術條件》[5]用以編制檢驗機構作業指導書或檢驗方案。在現場檢驗前，檢驗員應當根據纜機的特征，結合相應標準，根據自己單位的作業指導書或檢驗方案有針對性性地對纜機的主要受力結構件、主要零部件、安全保護裝置及性能試驗有針對性地進行專項檢驗。

2 纜索式起重機專項檢驗項目

纜機和其他橋拱形起重機相比， 纜機主要受力的金屬結構件具有一定特殊性。 纜機的結構形式決定了其金屬結構件僅是塔架（塔車），塔架之間的跨度和塔架垂直度是纜機的重要安全指標，在《起重機械定期檢驗規則》未明確塔架的檢驗內容和方法。

纜機具有其他起重機械不具有的零部件和安全保護裝置， 與其他起重機械相同零部件和安全保護裝置又有不同的功能和要求。 纜機獨有的承載索、支索器、尼龍滑輪等零部件，在《起重機械定期檢驗規則》和起重機械安全規程第1 部分：總則》內無對應要求。 例如纜機的吊具因受纜機跨度和高度的影響， 在設計上就要求纜機的吊具自身要有一定的重量，對起升鋼絲繩具有張緊功能，因此纜機吊具的檢驗具有一定特殊性； 纜機的調速裝置是纜機獨有安全保護裝置， 在實際檢驗中應當將其作為一個檢項目；纜機的安全保護裝置中的安全制動器、超速保護裝置、偏斜保護裝置在《起重機械定期檢驗規則》并未列入適用于纜機的檢驗項目內，而在實際檢驗工作，這些安全保護裝置都是應當納入檢驗項目內。

下面針對上述纜機的金屬結構、零部件、安全保護裝置和性能試驗等項目作專項的檢驗技術探討。

2.1 纜索式起重機的金屬結構檢查

纜機的金屬結構件主要是作為支撐機構的塔架 （塔車），其屬于纜機唯一主要受力金屬結構件，檢驗應按照TSG Q7015—2016 附件C3 的金屬結構的檢查要求結合GB/T28756—2012 和SL375—2017 及使用單位自行檢查記錄或報告，檢查以下塔架（塔車）以下幾個方面是否符合要求：

（1）對塔架（塔車）的連接焊縫用放大鏡進行宏觀檢查，應當無明顯可見的裂紋，必要時進行無損檢測。

（2）對塔架（塔車）危險斷面的厚度進行超聲波測定，其有效厚度不低于設計厚度的90%。

（3）對塔架（塔車）的螺栓和銷軸等連接進行宏觀檢查，應當無明顯松動、缺件、損壞等缺陷。

（4）測量塔架的跨度和垂直度，應在其制造單位設計范圍內。

（5）檢查塔架的纜風繩安裝是否符合制造單位設計要求[6]。

（6）塔架的基礎是否合格制造單位設計要求，有使用單位蓋章的基礎驗收證明，混泥土強度試驗報告，鋼筋配置圖等。

（7）檢查塔架基礎的排水設施，其是否合格制造單位設計。

以上項目全部符合要求，則判定纜機的金屬結構合格。

2.2 承載索的檢驗

承載索是纜機的主要支撐零部件， 其檢驗方法和報廢標準有別于其他鋼絲繩。承載索的檢驗應按照GB/T9075的檢驗檢測方法和報廢要求對承載索進行檢查， 進口的承載索的檢驗、 報廢標準按照其生產國標準或生產廠家的規定執行。 檢驗時應檢查承載索的索頭連接強度是否大于承載索的強度。

2.2.1 水利水電工程用的纜機承載索檢驗

應測量承載索直徑和檢查承載索斷絲情況是否達到SL375—2017 5.7.1.6 規定的報廢條件， 即纜機承載索由于斷絲、磨損、腐蝕及其它損傷引起的截斷面減小至下列規定之一（見表1）時，按照報廢處理。

表1

2.2.2 對承載索的構造方式檢查

檢查不同工況的承載索的構造方式， 是否分別符合YB/T5925 和GB/T20118 制造要求（見表2）。

表2

現場檢驗時檢驗人員應根據工程類型適當調整檢驗方案，其中一項不符合要求，則承載索不合格。

2.3 支索器（承馬）的檢驗

（1）檢查支索器構造、數量和大小是否應滿足纜機的運行速度對其的要求， 其安裝是否滿足該型號纜機使用說明數相應要求；

（2）檢查支索器的托輥是否對起升繩和牽引繩產生非正常的磨損；

（3）檢查移動式支索器的行走輪是否對承載索產生非正常的損傷； 固定式支索器在承載索上是否安全可靠地夾持，其防脫落裝置是否齊全，有效。

（4）檢查纜機運行時時支索器的分布是否均勻，其間距是否能保證纜機的起重的吊鉤在運行行程范圍內都能順利地起升下放。

符合上述全部條件則判定支索器合格， 其中一項不合格支索器即不合格。

2.4 纜索式起重機滑輪的檢驗

纜機金屬滑輪的檢查和其他類型設備一致， 由于纜機使用尼龍滑輪，應當對纜機的尼龍滑輪進行檢驗。

檢驗時應注意檢查工作級別達到A6 及以上或鋼絲繩線速度大于300m/min 的纜機是否采用符合GB/T 28756—2012 《纜索起重機》5.5.3.1 要求采用尼龍滑輪或YB/T 5925 5.7.2.1 的要求采用MC 尼龍滑輪?，F場檢驗時尼龍滑輪槽底磨損深度達兩倍鋼絲繩直徑、 側向磨損達0.5 倍鋼絲繩直徑時應報廢予以更換。

在對應工作場所的尼龍滑輪檢驗達到上述標準的為合格，未達到上述標準為不合格。

2.5 吊具的檢驗

吊鉤除滿足GB/T1005 1.3 的報廢要求和TSG Q7015—2016 附件C4.2～C4.4 的要求外， 纜機的吊鉤現場檢驗時，還應檢查以下幾個方面：

（1）吊鉤是否具有防傾翻性能：吊鉤是否配置有配重產生足夠的重量，以滿足空鉤在跨度范圍內任意位置自由下降的要求，檢驗時檢查配重是否安放牢固、方便拆除。

（2） 檢查吊鉤下滑輪組所帶的橫梁是否繞吊鉤滑輪組的垂直中心線旋轉，并能夠在指定角度鎖定。

（3） 檢查用于混泥土澆筑的吊鉤是否配置懸掛混泥土罐的專用橫梁。

（4）夜間工作的纜機，檢查吊鉤上是否有裝設有明顯的警示標記或設置警示燈。

吊鉤及吊具全部檢驗條件合格判定為合格， 否則為不合格。

2.6 制動器的檢驗

纜機制動器的檢驗除滿足檢規TSG Q7015—2016 附件C5.1.1 的設置與控制和C5.1.3 制動器零件檢查外， 還應檢查起升機構除設置工作制動器外是否設置安全制動器。

（1）檢查安全制動器合格證，檢查其安全系數是否大于1.25。

（2）檢查安全制動器的制動盤與卷筒是否是剛性連接。

（3） 檢查安全制動器在起升機構正常工作時是否處于打開狀態， 工作制動器動作后安全制動器是否延時動作，緊急制動時，安全制動器是否立即動作[7]。

全部符合要求判定為合格，反之為不合格。

2.7 超速保護裝置的檢驗

超速保護裝置并未列入在TSG Q7015—2016 對纜機的檢驗項目內，但GB/T28756—2012 和SL375—2017 明確要求纜機起升機構應設置超速保護裝置。 超速保護裝置屬于纜機的重要安全保護裝置。 現場檢驗時，檢查纜機是否設置超速保護裝置， 并測量下降速度超過額定值的15%時，起升機構是否自動停機運行。 符合要求則判定為合格，反之為不合格。

2.8 偏斜保護裝置的檢驗

偏斜并未列入保護裝置在TSG Q7015—2016 對纜機的檢驗項目內， 僅跨度大于40m 的門式起重機需要檢驗偏斜保護裝置，但兩邊沿軌道運行的平移式纜機，由于纜機跨度大，應當根據GB/T28756—2012 和SL375—2017 設置偏斜保護裝置，以保障塔車運行的同步性?，F場檢驗時，應當檢查檢查主、副塔車運行范圍內是否設置相應的校準點校準大車位置；模擬主、副塔車運行偏斜超限時，偏斜保護裝置是否先報警，超過設計最大允許偏斜距離時纜機是否自動停止運行。符合要求則判定為合格，反之為不合格。

2.9 調速裝置保護功能

在TSG Q7015—2016 的檢驗項目內無調速裝置保護裝置這一檢驗項目， 調速裝置保護裝置是纜機特有的電氣保護裝置，纜機的調速保護裝置是否正常決定其是否能夠正常運行，檢驗纜機時應當將其納入檢驗范圍。 現場檢驗時檢查纜機的調速裝置保護功能是否完善，當設備發生故障是否進行檢測并發出報警，對纜機供電電壓、電機運轉速度、電動機溫度、運行電流、連鎖保護裝置等是否能檢測與保護。 符合要求則判定為合格，反之為不合格。

2.10 接地與防雷檢驗

纜機安裝于兩山峽谷之間，受雷電天氣影響大，所以對纜機的避雷保護裝置和接地系統與常規露天起重設備相比，纜機的接地和防雷要求更嚴，檢驗工作更具有針對性。

（1）避雷保護裝置的檢驗，現場檢驗時應檢查纜機是否裝設有完善的避雷設施， 即在電氣設備的高壓和低壓部分進線端是否安裝有避雷器，主、副塔（車）頂部是否裝設有避雷針， 避雷保護裝置的接地端是否與接地網可靠連接。 符合要求則判定為合格，反之為不合格。

（2）纜機的接地檢驗時，應檢查主、副塔（車）均是否裝設專用碳棒或接地滑觸器， 碳棒或接地滑觸器與纜機軌道是否可靠連接； 檢查纜機的牽引繩是否通過專用的導電體（滑輪或碳棒）與接地網連接。 其他接地要求和接地電阻符合TSG Q7015—2016 附件C8.9 要求即可。 全部符合要求則判定為合格，反之為不合格。

2.11 性能試驗

纜機的性能試驗包括空載試驗、額定載荷試驗、靜載荷試驗、動載荷試驗。檢驗時，檢驗人員應當檢查使用單位制定的試驗方案是否按照TSG Q7015—2016、GB/T5905—2011《起重機試驗規范和程序》[8]、GB/T28756 及SL375—2017制定，并且滿足現場設備試驗具體要求，按照GB/T28756 或SL375—2017 的試驗方法和內容進行試驗。試驗時選擇在天氣晴朗、無雨霧、無雷電無冰凌的天氣進行。在定期檢驗時根據TSG Q7015—2016 要求機進行空載試驗， 首次檢驗時進行全部性能試驗，定期檢驗時按照檢規要求進行空載試驗。

2.11.1 空載試驗

在空載工況， 分別開動纜機各個機構， 進行操作試驗。驗證纜機的操作方向與各個機構運動方向是否一致、工作狀況是否正常。 試驗時測量起升高度與合格證上起升高度對比，其偏差是否在設計高度+2.5%內，試驗過程中檢查車輪是否有無卡阻現象；檢查各制動器、限位保護裝置及其他安全保護裝置動作是否準確、可靠；檢查電氣系統、液壓和潤滑系統工作是否正常；檢查數據傳遞、通信、信號及儀器儀表的顯示是否正常；試驗不少于三個完整的工作循環， 每個工作循環中各個機構制動不少于兩次，有機構和多臺聯動時還應進行聯動試驗。全部符合要求則判定為合格，反之為不合格。

2.11.2 額定載荷試驗

在額定載荷下，分別開動纜機各個機構，進行操作試驗。各個運行機構運轉是否正常，并進行起升（下降）速度、小車橫移速度、 大車運行速度 （設計運行速度正負10%內）、額定起重量、承載索垂度（見表3）等的測定，上述各個參數應皆在參數偏差范圍內。 有超速保護裝置的，還應進行超速下降保護試驗，超速保護裝置應當動作準確、可靠；試驗后檢查主要受力結構件是否有無明顯裂紋、連接是否松動現象， 無構件損壞等影響起重機性能和安全的缺陷；試驗不少于三個完整的工作循環，每個工作循環中各個機構制動不少于兩次，有機構和多臺聯動時還應進行聯動試驗。 全部符合要求則判定為合格，反之為不合格。

表3

2.11.3 靜載荷試驗

按照具體纜機的要求進行靜載荷試驗。試驗時，先提升額定載荷離開起升地面100～200mm， 再無沖擊地加載至額定載荷的1.25 倍， 試驗載荷離地時應盡量避免沖擊，測量實際載荷起升離地距離，起吊時間10min 以后測量載荷起升離地高度，與之前對比，以驗證纜機的起升機構和搖擺機構（若有）的制動器應能支持載荷在原來的位置。試驗后檢查塔架無明顯裂紋、永久變形、油漆剝落。起升機構、 牽引機構和運行機構連接處未出現松動或者損壞，無影響纜機性能和安全的其他損壞。試驗滿足上述要求則合格，反之為不合格。

2.11.4 動載荷試驗

按照具體纜機的要求進行動載荷試驗， 試驗載荷為額定起重量的1.1 倍， 在纜機處于正常工作時承受最大載荷的位置進行動載荷試驗， 各機構的動載試驗應分別進。如機構之間有聯動要求，應進行試驗聯動動作及聯動保護，試驗中，對每種動作應在其整個運動范圍內作反復啟動和制動，并按其工作循環，試驗至少延續1 小時，試驗時啟動制動時不應出現反向動作；試驗后檢查各機構、結構、電氣系統和液壓系統無損壞，連接是否無松動。 試驗滿足上述要求則合格，反之則不合格。

3 檢驗儀器的適用

由于纜機使用環境復雜，自身起升高度大、跨度大、設備運行速度慢和起重量大等因素影響， 檢驗儀器設備的選擇也具有一定的特殊性。

3.1 綜合氣象儀的使用

檢驗前，應使用綜合氣象儀、準確測量檢驗時間段的天氣情況，盡量選擇現場風速影響小、無雨、雪、霧的時間段開展檢驗工作。特別對纜機的鋼絲繩、纜機的安全監控管理系統、起重量限制器和性能試驗等項目的檢驗，因纜機起重量大和運行速度慢，導致載荷準備和檢驗時間長，檢驗時應特別注意天氣情況， 在有利天氣情況下進行檢驗，以確保檢驗工作的連續性和可靠性。檢驗過程中當出現雨霧、雷電天氣應終止對設備的檢驗。

3.2 無人機的使用

檢驗時對檢驗人員無法到達的地方， 使用無人機對設備進行實時觀測支索器、 牽引小車、 吊具等的運行狀況，利用無人機的錄制的視屏和抓拍功能，提取纜機性能試驗時零部件的運行狀況和安全保護裝置的動作情況，有利于對零部件、 安全保護裝置及整機各項性能試驗后的檢查。

3.3 鋼絲繩爬行機器人的使用

纜機的鋼繩包括承載索、牽引繩、纜風繩、起升鋼絲繩等，由于其長度大，使用位置高且不易于檢測，檢驗時應使用專用的鋼絲爬行機器人對其進行檢測， 方可快捷有效的進行檢驗，便于傳輸檢驗數據。

3.4 全站儀的使用

測量纜機承載索的垂度和塔架的垂直度時，須采用全站儀進行檢測，才能能實時的觀測到垂度的變化，使用單位在纜機使用前和使用過程中應實時的觀測承載索和塔架垂度的變化，在對應標準及制造單位要求范圍內，方可繼續施工。檢驗過程中受環境干擾比較大，考慮天氣影響，應對檢測到的參數做出適當的修正。

3.5 高倍望遠鏡的使用

在實際檢驗中高倍望遠鏡也是相當必要的檢驗使用設備[9]，通過高倍望遠鏡可實現檢驗員比較清晰便捷的觀察到纜機運行時吊具的旋轉狀況、吊具對起升鋼絲繩的張緊狀況、 支索器數量及運行情況及安全保護裝置動作情況。

4 結束語

纜機在實際檢驗工作中被檢驗的概率小， 但因其使用跨度大，起升高度高，在相應重大工程項目建設時，是必須選擇使用的起重設備，其使用頻繁，工作級別高，對保障現場的施工進度和安全尤為重要。 檢驗時我們只有正確的識別出纜機的主要結構、主要機構、零部件、安全保護裝置，對纜機和各個機構的性能參數都了解掌握，采用正確的檢驗儀器，才能有的放矢地制定出檢驗方案，開展檢驗工作，為重大工程項目建設做出安全保障。