最新QLXC37型起重机吊钩上下限位安全保护装置.docx
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最新QLXC37型起重机吊钩上下限位安全保护装置
QLXC-37型起重机吊钩上下限位安全保护装置
QLXC-37型起重机吊钩上下限位安全保护装置
汇报材料
兰州通用机电技术研究所
二○一○年六月
尊敬的各位领导、各位专家：
上午好！
衷心感谢国家安监总局、国务院国资委、中国机械工业安全卫生协会、中国北车集团以及长春轨道客车装备有限责任公司和与会的各位领导、各位专家给我们兰州通用机电技术研究所提供这次难得的机会，我感到十分荣幸和高兴。
下面，我把“QLXC-37型起重机吊钩上下限位安全保护装置”（简称“QLXC-37新型限位装置”）的一些研制和应用情况简要汇报如下：
一、研发QLXC-37新型限位装置的背景目的和意义
起重机起升高度限位器是确保起重机安全运行的一个关键部件。
据现场调查与操作者访谈了解，全国安装使用桥架式起重机的工业企业因起重机原安装的各种老式起升高度限位器失灵，不能可靠有效地起到安全保护作用，发生吊钩“冲顶”（过卷扬）或者吊钩“反向冲顶”（反向过卷扬），挤碎定滑轮、拉断钢丝绳后造成被吊重物坠落，砸伤、砸死作业人员或者砸坏机器设备的恶性事故时有发生。
1985年，兰州某大型企业连续发生了两起因起重机“冲顶”和“反向冲顶”致使吊钩及重物坠落，造成多人死亡、砸坏机器设备的恶性事故，事故主要原因就是起重机老式起升高度限位器失灵所致。
因此，当时主管全国特种设备的国家劳动部明确指示我们兰州通用机电技术研究所负责研制开发具有我国先进的自主创新的新型起重机吊钩上下行程限位安全保护装置，逐步淘汰或替代落后的各种老式起升高度限位器，彻底防止和杜绝起重机吊钩“冲顶”和“反向冲顶”恶性事故的频繁发生。
为此，我们兰州通用机电技术研究所承接立项，展开了对该项目的研制工作。
我们通过调研，了解到当时全国有几十万台桥架式起重机。
据统计在起重机使用企业，起重机事故率高达25.4%，起升高度限位器失灵、总电源交流接触器粘连、电路短路、接线有误，造成吊钩“冲顶”或者吊钩“反向冲顶”事故占起重机总事故率的20%多。
现在，随着我国工业规模的快速增长，起重机数量大约在一百万台左右，如果保守估计，按照一百万台1%的事故率计算，全国每年也有上万起因吊钩“冲顶”或者吊钩“反向冲顶”事故发生，因此而造成的直接经济损失至少也在几亿元以上。
那么，按照一百万台的2%、3%……计算，结果可想而知。
所以，抓紧推广应用新型起重机吊钩上下行程限位安全保护装置，淘汰或替代落后的原老式起升高度限位器，彻底消除其先天性致命缺陷和隐患，确保作业人员安全和国家财产不受损失刻不容缓，且具有十分重要的目的和意义。
二、老式起升高度限位器失灵造成事故的主要原因分析
我们通过重点分析起重机电路和分析老式起升高度限制器在起重机电路中的作用，分析全国各地起重机发生“冲顶”和“反向冲顶”事故的机理和实质性的问题，使我们找到了起重机老式起升高度限位器真正存在的缺陷、缺点、症结和问题。
事实上，发生“冲顶”和“反向冲顶”事故真正的原因是来自目前使用的老式起升高度限位器的技术落后、可靠性差、功能不全、致命的先天性缺陷和问题造成的失控。
起重机起升高度限位器失灵，造成“冲顶”和“反向冲顶”事故，究其原因，主要有以下几个方面：
（一）三种老式起升高度限位器可靠性差容易失灵。
目前，起重机安装的老式起升高度限位器主要有以下三种：
1、重锤式限位装置：
主要有LX10－31、LX10－32型限位开关和一套固定在小车架下部的杠杆、重锤组成，具有结构简单的优点。
但是，由于设备运行时带动杠杆系统和吊钩滑轮组间的摆动，有时不能准确地碰上重锤吊杆致使吊钩发生“冲顶”。
还有配重块联轴部分出现卡滞问题时，配重块不动作，不能带动触点打开，容易造成“冲顶”事故的发生。
2、凸轮式限位装置：
主要由LX7-1或LX7-2型关合凸轮片和断开凸轮片、制动挡、动触臂、动触头、静触头等组成。
工作过程是：
开关上的蜗杆轴与卷筒轴连接，卷筒旋转带动蜗杆、蜗轮、凸轮、动触臂一系列零件转动，在极限位置上靠动触头的启闭实现限位的目的。
但由于凸轮结构的弱点是传动环节多，误差大、易磨损、有滞后现象，灵敏度相对较低，尤其是当上限位位置要求很高时不易保证切断限位，故存在“冲顶”隐患。
3、螺杆式限位装置：
结构太简单。
其工作原理是卷筒轴带动螺杆轴、带动动触臂移动到极限位置碰橦限位开关后，达到限位的目的。
该限位装置只有上行程单向控制，主要零部件易磨损而降低灵敏度，且不能切断卷扬电机主电源，所以，也不是理想的限位装置。
以上三种老式起升高度限位器除LX7-2型号有上下限位功能外，其他型号只有控制回路中一个上限位功能，一旦限位失灵、或者总电源交流接触器衔铁卡滞、主触头粘连、电路短路、接线有误时，后面再没有任何阻挡功能，不可避免就会发生一场事故。
（二）老式起升高度限位器技术落后。
三种老式起升高度限位器的技术历史太久远，技术太落后，大约十九世纪，世界上有了起重机也就有了这些老式起升高度限位器。
建国后的五、六十年代，我国仿制采用了前苏联等国家这些老式起升高度限位器技术。
这一技术在距离现在长达100多年的发展历史过程中起了有益的作用，但由于功能不全，安全可靠性差，存在着致命的先天缺陷和隐患，也造成过巨大的经济损失。
（三）老式起升高度限位器存在先天性致命缺陷。
三种型式的老式起升高度限位器不能切断卷扬电机主电源回路是严重的先天性致命缺陷。
三种老式起升高度限位器都是起重机控制回路中多个串联限位开关中的一个限位开关，没有切断卷扬电机主电源回路功能，当起升高度限位器失灵时，或者当起重机上总电源交流接触器衔铁卡滞、主触头粘连，电路短路时，将不可避免的发生“冲顶”或“反向冲顶”事故。
吊钩在向下运行时，除LX7-2型号外都没有下限位功能，更谈不上超下限位防反绕功能，当然，就会经常发生钢丝绳打松、脱槽、乱绳、产生疲劳点，或发生“反向冲顶”事故。
（四）老式起升高度限位器重复精度误差大。
我们检测过许多桥式起重机，最大重复精度误差达到半米以上，限位点是游动的，不能在设定的限位点准确切断控制回路，所以限位不准确，极易超越限位点而引发事故。
原因是老式起升高度限位器传动环节多，加之长期的机械磨损造成限位精度误差大或者没有精度，在限位点时不限位，在不该限位的地方限位的情况发生。
（五）老式起升高度限位器没有监视系统。
对操作人员没有提示报警信号，没有自检监视功能，交接班时要爬天窗检查起升高度限位器，平时操作过程根本不知道老式起升高度限位器状态的好与坏；出现挤碎定滑轮、拉断钢丝绳、钩头坠地后砸坏设备、砸死人等事故时，管理者难以判定是操作者的违章作业还是机器故障问题，这样在难以分清人机责任的情况下往往做出从上到下处理人的结果，这不公平，其实多数情况下是因为老式起升高度限位器失灵和总电源交流接触器粘连等原因造成的事故。
（六）我国没有起重机吊钩上下限位安全保护装置产品的安全技术标准。
全国起重机制造企业至今仍在沿用着我国五、六十年代仿制的前苏联的老式起升高度限位器的一个重要原因，是由于我国至今没有制订颁布起重机吊钩行程限位安全保护装置的产品安全技术强制标准。
现行的GB6067-85《起重机械安全规程》标准只是起重机的一个安全规范。
该标准中要求桥架式起重机安装起升高度限位器，在限位点必须切断动力源，没有指出是切断那个动力源。
起重机制造企业因为研发费用和增加产品成本等原因，也就没有研制和安装新型吊钩上下限位安全保护装置的动力。
由于没有产品安全技术标准可依，起重机制造企业使用老式的吊钩限位装置也是无可非议的。
但是，由于没有产品安全技术标准可依，由此导致起重机使用企业的作业人员的生命安全和国家财产的安全蒙受了巨大损失。
三、QLXC-37新型限位装置的研制历程及重大技术突破
从1985年到1991年，我们先后开发出干簧管式的，继电器式的、晶闸管式的、单片机式的、电感式的、光电式的、光栅式的、机械式的等几十种型式起重机吊钩上下行程限位安全保护装置。
我们定型的有Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型。
1989年10月，甘肃省劳动局、省科委从全国请了有关方面的专家，对我们开发的新型限位装置，组织技术成果鉴定会，并一致通过了鉴定。
1990年4月28日，中央电视台在新闻联播对我所开发成功“新型限位装置”的消息做了报道。
1991年，新型限位装置获全国第六届发明展览会“发明银牌奖”。
1991年，新型限位装置被国家劳动部，国家科委等五部委评定为“1991年度国家级重点新产品”，并颁发了证书。
1991年，我们兰州通用机电技术研究所进入了兰州国家级高新技术产业园区。
1991年后，在我们认为Ⅲ型结构复杂、还不尽理想的情况下，又经过10多年不断的努力，在其结构方面做了重大改进，使新型限位装置又有了质的飞跃，而且，这种新型限位装置型号是按照国家技术归口单位辽宁省安全科学研究院的要求，重新确定为QLXC-37。
QLXC-37新型限位装置在起重机本车电路里不能实现切断卷扬电机主电源情况下，我们另辟蹊径，大胆构思，采用与起重机在同一地方独立取电的电路控制办法，为QLXC-37新型限位装置供电，采取外部电路控制的办法最大好处是独立供电，不影响大车、小车的正常运行。
且能够在吊钩超越上正常限位设定点后，到达超上限位危险位设定点时，顺利实现强行切断卷扬电机主回路；在吊钩超越下正常限位设定点后，到达超下限位危险位设定点时，也能够顺利实现强行切断卷扬电机主回路。
QLXC-37新型装置应用自动控制电路原理，采用无接触、无压力、无火花的电子传感器和微动开关进行控制，利用高精密度蜗轮蜗杆减速器带动标靶做旋转运动，扫描电子传感器端部感应区，达到自动切断吊钩上升、下降控制回路，强行切断吊钩超上、超下极限位卷扬电机主电源回路。
还具有吊钩上升和下降极限位的声光报警，吊钩正常运行期间，对本限位装置的自检监视、手动复位等功能。
QLXC-37新型限位一套装置具有八种功能，非常理想地解决了上下正常位精确限位问题；彻底解决了在起重机总电源交流接触器衔铁卡滞、主触头粘连、电路短路等情况时老式起升高度限位器无法切断主回路的先天性致命缺陷和问题。
2002年9月18日，我们又将QLXC-37新型限位保护装置申报了新的国家专利。
2004年8月4日，QLXC-37新型限位保护装置通过了辽宁安全科学研究院的型式试验并出具了合格证。
2004年8月24日，国家质检总局特种设备制造许可证办公室对“QLXC-37型起重机吊钩上下限位安全保护装置”通过审查、备案，公告，被许可生产。
此后的2006年、2008年又分别通过了两次复审并出具了型式试验报告及合格证。
从1985年开始，我们研制该新型限位的技术长达二十多年，我们所投入了大量人力、物力和财力，做了大量、深入、细致地探索和研究工作。
我们调研过全国大、中型起重机使用企业和生产企业就有300多家，走访过的天车司机及工段段长、安技人员、维修人员就有几千人。
我们针对新型安全保护装置高可靠性能的要求，先后进行过许多次大的改进、试制、试验，再改进、再试制、再试验的漫长过程。
通过反复改进设计，不断完善，才取得了实质性重大技术突破。
四、研制的QLXC-37新型限位保护装置主要技术性能与特点
QLXC-37新型限位保护装置执行企标Q/LZTD01-03及部标JB/T4315-97标准，符合并且高于国标GB6067-85《起重机械安全规程》的有关要求，其技术特点是，构思科学，功能齐全，可靠性高，经久耐用，彻底解决了我们国家起重机行业多年想解决而未能解决的一个实际难题。
（一）QLXC-37新型限位装置的主要性能：
QLXC-37新型限位装置具有八种功能：
其主要功能有四种，即：
上正常位限位、超上限位危险位强行断电、下正常位限位、超下限位危险位防反绕强行断电功能；
四种辅助功能是人性化设计功能，即：
超上、超下限位危险位声光报警、装置自检监视、手动复位四种功能。
1、上正常位限位功能：
这一功能与老式起升高度限位器的功能相同，但它能够灵敏的、准确地在设定的高度位置切断控制回路。
2、超上限位危险位声光报警功能：
这是指超越上正常位的一个报警提示功能。
如果电路粘连，短路后，即使上正常位在起作用，但电路仍然处于导通状态，吊钩还会继续向上运行，等于控制回路失去了控制，这时红灯亮，蜂鸣器响，能够提示警告操作人员。
3、超上限位危险位强行断电功能：
这是指超越上正常位后，处于千钧一发之际，吊钩已离小车架底面到了很近的位置，即危险位的时候，它能够强行切断卷扬电机主电源。
这一功能起作用后，事故被锁定，吊钩上不能上、下不能下。
为什么叫锁定一词，是因为避免了一起大的事故，但起重机电路的故障依然存在，所以叫锁定。
这时只要维修人员和管理人员上车排除故障后，分清人机责任，再恢复供电，使吊钩恢复到正常工作区间；这一道强行断电功能，能够确保超上限位万无一失，彻底做到杜绝事故的发生，也就是说，在危险位一瞬间超上限位必须保证切断卷扬电机的主电源。
4、下正常位限位功能：
这一功能与上正常位作用一样。
上下正常位两个功能可以把吊钩限定在正常的工作区间运行，当吊钩到了上或下正常位限位点后，司机可以打返车使吊钩恢复到正常运行工作区间。
5、超下限位危险位声光报警功能：
这是指超越下正常位的一个报警提示功能。
如果电路粘连，短路后，即使下正常位在起作用，但电路仍然处于导通状态，吊钩还会继续向下运行，等于控制回路失去了控制，这时红灯亮，蜂鸣器响，能够提示并警告操作人员。
6、超下限位危险位防反绕强行断电功能：
这是指超越下正常位后，处于千钧一发之际，吊钩已到地面位置，即危险位的时候，能够强行切断卷扬电机主电源。
这一功能起作用后，事故被锁定，吊钩不能上、不能下。
它可以防止钢丝绳打松、脱槽、乱绳、产生疲劳点、反向折断、“反向冲顶”。
吊钩在起吊重物时，钩头在一般情况下都是在半空中通过钢丝绳起吊重物，或者说是在离开地面的情况下在工作。
而我们的设定限位点是吊钩落地后平放，钢丝绳不得打松为原则。
另外，有了超下报警和超下强行断电这两道功能，既能够防止事故的发生，而且，每年就钢丝绳一项还能为企业节约许多费用。
7、装置自检监视功能：
它的作用是吊钩在正常运行工作区间，装置本身是否在正常工作，进行自检监视的一种功能。
报警监视器绿灯亮、显示吊钩在正常运行工作区间，装置是正常的。
它还可以为操作人员在交接班时不用爬天窗查看限位，直接查看绿灯，就能知道限位正常与否。
8、手动复位功能：
它只是一个复位按钮，是在强行断电后，维修人员和管理人员排除故障，分清人机责任后，恢复供电的一种功能，而且这一功能操作人员不能使用。
它是判定人机责任的一项重要功能，只能供维修人员和管理人员使用。
（二）QLXC-37新型限位装置的主要技术特点：
1、四项主要功能能够可靠地防止和杜绝“冲顶”、“反向冲顶”、打碎定滑轮、拉断钢丝绳、掉钩头、砸坏设备、砸死人事故的发生。
2、四项辅助功能能够为操作人员增加耳目，减少了维修人员的工作量，减轻了操作人员、管理工作人员的心理压力，也为判定事故提供了科学依据。
3、新型限位是独立的供电系统，给装置送电后，装置内的电器为一次性吸合，电器吸合次数少，寿命长。
4、新型限位电路只控制上升、下降限位的控制回路，和超上、超下限位危险位强行切断卷扬电机主电源回路，不控制大车、小车电路，不影响大车、小车的正常运行。
5、新型限位与卷筒轴对接，装置中标靶随着卷筒轴正转而正转，反转而反转，吊钩上下运行过程始终处于本装置的自动控制之中，无论在任何情况下，该限位均能在设定的限位点准确切断控制电路或者强行切断卷扬电机主电源回路。
6、新型限位的应用，为起重机使用企业彻底排除了安全隐患，减少了企业因“冲顶”、“反向冲顶”事故造成的直接经济损失和间接经济损失，对企业带来较大的经济效益和社会效益。
7、新型限位设计科学合理，制造精度高，各种组件筛选严格、质量好，有些组件采用了高可靠性进口件。
8、安装方便，调试方便,维护方便,操作方便。
五、应用实践证明QLXC-37新型限位装置是理想的更新换代产品
经过全国众多企业长期大量的安装使用考核，证明QLXC-37新型限位装置技术成熟，性能可靠，寿命长，能够彻底防止和杜绝起重机“冲顶”和“反向冲顶”事故的发生，是理想的更新换代产品。
现在，全国有些企业为了解决起重机吊钩行程限位的安全可靠性老大难问题，采取安装两套老式起升高度限位器控制的办法。
这个办法看似可靠了，其实不然。
因为，安装两套老式起升高度限位器，一套先断开起升交流接触器控制线圈回路，后断开总电源接触器控制线圈回路。
那么，总电源交流接触器粘连了谁来做切断，不切断就会立即发生“冲顶”事故。
两套限位都是老式限位，本身可靠性就不高，可能会经常发生失灵。
假如，最后一道切断总电源交流接触器控制线圈回路，大车停在车间的任意位置，在紧急情况下，维修人员和安技人员上车就得高空翻越，这样十分危险。
所以，这个方案不切实际，也不能防止和杜绝吊钩“冲顶”或者吊钩“反向冲顶”事故发生。
要想解决起重机吊钩行程限位的可靠性老大难问题，其实只要安装一台QLXC-37新型限位装置便可以解决问题。
“QLXC-37新型限位装置”是汲取血的经验教训后研发成功的一种具有我国自主知识产权的创新产品，受到起重机使用企业和生产企业的一致肯定和好评。
现在，全国有许多大中型企业已全部更换了原来的老式起升高度限位器，安装了QLXC-37新型限位保护装置，使用效果都非常好。
目前，我们的QLXC-37新型限位装置产品已在甘肃、青海、宁夏、新疆、黑龙江、吉林、辽宁、内蒙、陕西、四川、重庆、河北、河南、上海、山西、山东、湖北、湖南、云南、贵州等多个省市机械行业、军工行业、冶金行业的许多大中型企业等使用6000余台，并出口到俄罗斯150台。
2004年、2005年，中国北车集团两个所属企业各发生了一起均因起重机老式起升高度限位器失灵，造成吊钩向上“冲顶”，钩头坠落而砸中作业工人致其死亡的事故。
经多方调研后，确定在发生事故的起重机上加装了QLXC-37新型限位装置进行试验，经半年多的运行后，中国北车集团在试装企业召开了现场观摩推广会和性能评价会，根据评价专家组的意见，在此后四年时间里，中国北车集团总计1800多台桥架式起重机有90%都已推广安装应用了这种QLXC-37新型限位装置，彻底杜绝了因吊钩向上“冲顶”，钩头坠落而发生的安全事故，有效提升了起重机的安全可靠性和本质安全水平，有效地保护了企业员工的生命安全和国家财产的安全。
2009年，中国南车集团各所属企业也已开始逐步推广应用。
2010年5月11日，由中国机械工业安全卫生协会组织，在北京二七轨道交通装备有限责任公司召开了QLXC-37新型起重机吊钩上下限位安全保护装置的应用成果评审会。
由国家安监总局监管四司、国务院国资委综合局安全生产处、中国机械工业安全卫生协会、中国铁道学会安全委员会等专家组成的评审专家组，对QLXC-37新型限位装置的技术性能和使用效果给予高度评价和充分肯定，认为QLXC-37新型限位装置经历了多年实践检验和考核，证明技术先进成熟，保护功能齐全，安全可靠性高，是具有自主创新技术和国内领先水平的一项安全科技新产品，建议将其列入国家安监总局的国家《安全生产先进实用技术、工艺、装备和材料推广目录》，并在全国起重机使用企业中进行大力推广应用，同时，建议由兰州通用机电技术研究所牵头组织研究制订起重机吊钩行程限位安全保护装置的安全技术标准。
评审专家组的高度评价和充分肯定，是对我所工作的极大鼓舞和鞭策。
我所根据专家评审组提出的宝贵意见和建议，正在按照国家安监总局科技司下发的文件要求，抓紧做好将QLXC-37新型限位装置列入国家《安全生产先进实用技术、工艺、装备和材料推广目录》的材料申报工作，并积极着手牵头研究制订起重机吊钩行程限位保护装置的安全技术标准。
同时，我所将做好技术准备，积极开发完善适应不同环境条件和使用工况下的新型限位保护装置的系列化产品。
我们有信心和决心，努力使QLXC-37新型限位装置这一安全技术成果在全国起重机使用企业和生产企业生根、开花、结果，为提高我国起重机械的本质安全水平做出我们的贡献。
以上情况汇报到此。
由于时间仓促，难免有错误和不到的地方，敬请各位领导和各位专家多提宝贵意见和建议。
最后，再次感谢各位领导和专家！
2010年6月22日于长春
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