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【摘要】：桥式起重机的单一故障保护特性能使起重机在任何单一部件失效或故障的时候都不会丧失机器危险荷载的能力。其包括起升机构系统和钢丝绳卷绕系统等单一故障保护系统。
【关键字】：桥式起重机；单一故障；保护
1.桥式起重机单一故障保护概述
有一类桥式起重机是用于操作危险载荷的起重机，这种起重机在设计和制造的时候要求设备在危险动力作用时及之后，比如地震工况时以及地震之后，还能够保持设备就位并且可以支持危险载荷，当然起重机在事故后并不要求其还能够继续运行。这类起重机在设计及制造时应考虑其具有单一故障保护的特性，确保机器的任何单一部件的在运行中失效都不会导致机器保持设备就位和支持危险载荷的能力。所谓桥式起重机的防单一故障特性，是指起重机设备在设计时就已经包含了能够保证起重机任何单一部件在运转中失效都不会导致机器保持危险载荷功能丧失的特性。
2.桥式起重机起升机构的防单一故障保护
由于桥式起重机工作场所的特殊性和设备本身的重要性，尤其是吊运危险载荷，在这种情况下我们必须保证桥式起重机运行安全可靠、稳定、准确。所以桥式起重机的起升机构传动系统设计必须要有单一故障保护特性，当起升机构在运行过程中任何一个零件失效后，都要有保持所吊运的载荷不坠落的性能。桥式起重机的起升机构布置应设计成具有防单一故障保护性能，这样的装置可通过一套、两套及冗余的起升驱动机构来实现。
2.1.防单一故障特性的起升机构布置：（1）带紧急制动器的机构布置。这种机构布置包括齿轮减速器、驱动电机、紧急制动器各一个以及两个支持制动器。其中，一个支持制动器作为主制动器，另一个作为备用制动器，可以起到延期制动的效果。在卷筒的上方就是紧急制动器上，当起升机构在运行中某一部件出现故障或失效时，紧急制动器马上启动进行制动。这种机构布置一般用于起升机构在起升过程中必须防止载荷跌落。（2）带冗余齿轮减速器和制动器的机构布置。这种机构布置包括一个驱动电动机、两个相对独立的齿轮减速器和两个支持制动器，驱动电动机连接齿轮减速器的高速轴和支持制动器。当单一起升机构中的传动链失效会导致载荷跌落时，至少有两个制动器可同时使用。在设计过程中应该按电动机的满载驱动力矩对每个齿轮链进行设计。（3）冗余机构布置。这种机构布置是将另个完全独立的起升机构组合成一个冗余的起升机构而增加设备的可靠性，在一个滑轮组上面卷绕来自于两个相对独立的起升卷筒中的钢丝绳。这种装置在每一个起升机构中的滑轮组和支持制动器之间的载荷路径都是独立提供的，当其中的一个起升机构载荷路径部件出现故障时，另外那个独立的起升机构能够提单一故障保护的能力。
2.2.防单一故障特性的起升机构部件包括：（1）卷筒。在起升机构失效发生事故工况时，必须保证卷筒保持在小车上，这样卷筒上的减速器或制动器才不会脱落而产生制动作用，这些部件的承载能力也不会丧失。（2）驱动电动机。驱动电动机安装在升降载荷的起升机构上，每个起升机构驱动系统都应该具有。（3）齿轮传动机构。齿轮传动机构的在整个起升机构系统里面起到非常重要的作用，在其设计的时候应充分考虑它的强度、耐久性要求以及要承受在地震期可能造成的瞬间超载。（4）制动器。其可以是电控制动或机械制动，起升机构中的制动装置应能在出现故障时控制下降速度。电控制动包括再生、动态、反接制动和涡流制动。机械载荷制动器应能够吸收在带载额定载荷作用下，整个预定操作距离内的全速下降产生的热量。通常情况下具有单一故障保护桥式起重机的起升机构会提供两个或两个以上的支持制动器，整个系统能保证在任何起升轴或联轴器的失效或出现故障的情况下，其中的一个或多个制动器能够立即启动，正常运转使起升机构系统依然具有停住和保持额定载荷的能力。在正常情况下，停电的时候制动器应具有能够自动制动功能。第二个制动器具有延迟制动的功能，以降低荷载作用对起升传动链的冲击。
3.桥式起重机钢丝绳卷绕系统的防单一故障保护
3.1.防单一故障特性的钢丝绳卷绕系统能够保证钢丝绳卷绕系统当其中一根钢丝绳断裂的时候起升载荷不至于跌落。每个钢丝绳系统上载荷均应是平衡的。钢丝绳卷绕系统的单一故障特性有以下特点：（1）钢丝绳卷绕系统必须是两个独立的载荷路径，每个路径都能保证在钢丝绳断裂或失效的情况下还能支承载荷。（2）滑轮组和吊钩组的设计应满足滑轮能够保证在滑轮支承轴发生任何故障时还能保持其在原位。
3.2.防单一故障特性的钢丝绳卷绕系统部件：（1）定滑轮组。其与吊钩组成的滑轮组必须能保持垂直载荷平衡并应设有一个两套的钢丝绳卷绕系统。（2） 吊钩组。吊钩组架必须由轧钢制成，吊钩在推力轴承或滑动轴承上应能自由旋转，吊运危险载荷的吊钩组，其吊钩横梁不可以采用焊接。（3） 平衡系统。平衡梁或平衡滑轮接受来自钢丝绳需要的平衡。平衡梁或平衡滑轮均应提供两个独立、完整的钢丝绳卷绕系统。钢丝绳平衡系统的设计应达到下列要求：① 一般工作情况下，钢丝绳平衡装置是处于不受限制状态；② 动滑轮的摆动和钢丝绳的伸长应有足够的自由度；③ 应有防止钢丝绳在两侧的过度偏移的装置；④ 应有防止钢丝绳卷绕系统断裂的装置；⑤ 能够保证在一根钢丝绳断裂下，另一根钢丝绳的载荷不会超过钢丝绳破断强度的40%；（4）滑轮轴。轴的尺寸需要足够大并提供独立的润滑装置。（5）钢丝绳结构。用于起重机起升机构钢丝绳应由具有独立钢丝绳绳芯高强度等级的右捻钢丝绳组成，钢丝绳的选择应有严格的要求，钢丝绳的破断强度应与制造商规定值一致。（6）滑轮。有单一故障保护功能的桥式起重机的滑轮由钢制成，其安装的轴是耐磨型或滑动型。有外部润滑要求的滑轮轴颈处有独立的润滑油脂管路，还应有防止钢丝绳脱槽的措施。（7）吊钩。吊钩必须提供具有独立的载荷路径两个载荷连接点。吊钩提供一个载荷连接点以便每个连接点都有独立的载荷路径。
4.结语：桥式起重机的单一故障保护特性能够有效提高桥式起重机的安全性，了解桥式起重机防单一故障保护特性的要求，有利于我国的该类设备自主研发。
【参考文献】：
[1]顾翠云，高秀芬，刘焕江.核电站环形起重机安全保护功能分析[J].机械工程与自动化.2009（6）.
[2]起重机设计规范[S].GB/T 3811—2008.
【关键字】：桥式起重机；单一故障；保护
1.桥式起重机单一故障保护概述
有一类桥式起重机是用于操作危险载荷的起重机，这种起重机在设计和制造的时候要求设备在危险动力作用时及之后，比如地震工况时以及地震之后，还能够保持设备就位并且可以支持危险载荷，当然起重机在事故后并不要求其还能够继续运行。这类起重机在设计及制造时应考虑其具有单一故障保护的特性，确保机器的任何单一部件的在运行中失效都不会导致机器保持设备就位和支持危险载荷的能力。所谓桥式起重机的防单一故障特性，是指起重机设备在设计时就已经包含了能够保证起重机任何单一部件在运转中失效都不会导致机器保持危险载荷功能丧失的特性。
2.桥式起重机起升机构的防单一故障保护
由于桥式起重机工作场所的特殊性和设备本身的重要性，尤其是吊运危险载荷，在这种情况下我们必须保证桥式起重机运行安全可靠、稳定、准确。所以桥式起重机的起升机构传动系统设计必须要有单一故障保护特性，当起升机构在运行过程中任何一个零件失效后，都要有保持所吊运的载荷不坠落的性能。桥式起重机的起升机构布置应设计成具有防单一故障保护性能，这样的装置可通过一套、两套及冗余的起升驱动机构来实现。
2.1.防单一故障特性的起升机构布置：（1）带紧急制动器的机构布置。这种机构布置包括齿轮减速器、驱动电机、紧急制动器各一个以及两个支持制动器。其中，一个支持制动器作为主制动器，另一个作为备用制动器，可以起到延期制动的效果。在卷筒的上方就是紧急制动器上，当起升机构在运行中某一部件出现故障或失效时，紧急制动器马上启动进行制动。这种机构布置一般用于起升机构在起升过程中必须防止载荷跌落。（2）带冗余齿轮减速器和制动器的机构布置。这种机构布置包括一个驱动电动机、两个相对独立的齿轮减速器和两个支持制动器，驱动电动机连接齿轮减速器的高速轴和支持制动器。当单一起升机构中的传动链失效会导致载荷跌落时，至少有两个制动器可同时使用。在设计过程中应该按电动机的满载驱动力矩对每个齿轮链进行设计。（3）冗余机构布置。这种机构布置是将另个完全独立的起升机构组合成一个冗余的起升机构而增加设备的可靠性，在一个滑轮组上面卷绕来自于两个相对独立的起升卷筒中的钢丝绳。这种装置在每一个起升机构中的滑轮组和支持制动器之间的载荷路径都是独立提供的，当其中的一个起升机构载荷路径部件出现故障时，另外那个独立的起升机构能够提单一故障保护的能力。
2.2.防单一故障特性的起升机构部件包括：（1）卷筒。在起升机构失效发生事故工况时，必须保证卷筒保持在小车上，这样卷筒上的减速器或制动器才不会脱落而产生制动作用，这些部件的承载能力也不会丧失。（2）驱动电动机。驱动电动机安装在升降载荷的起升机构上，每个起升机构驱动系统都应该具有。（3）齿轮传动机构。齿轮传动机构的在整个起升机构系统里面起到非常重要的作用，在其设计的时候应充分考虑它的强度、耐久性要求以及要承受在地震期可能造成的瞬间超载。（4）制动器。其可以是电控制动或机械制动，起升机构中的制动装置应能在出现故障时控制下降速度。电控制动包括再生、动态、反接制动和涡流制动。机械载荷制动器应能够吸收在带载额定载荷作用下，整个预定操作距离内的全速下降产生的热量。通常情况下具有单一故障保护桥式起重机的起升机构会提供两个或两个以上的支持制动器，整个系统能保证在任何起升轴或联轴器的失效或出现故障的情况下，其中的一个或多个制动器能够立即启动，正常运转使起升机构系统依然具有停住和保持额定载荷的能力。在正常情况下，停电的时候制动器应具有能够自动制动功能。第二个制动器具有延迟制动的功能，以降低荷载作用对起升传动链的冲击。
3.桥式起重机钢丝绳卷绕系统的防单一故障保护
3.1.防单一故障特性的钢丝绳卷绕系统能够保证钢丝绳卷绕系统当其中一根钢丝绳断裂的时候起升载荷不至于跌落。每个钢丝绳系统上载荷均应是平衡的。钢丝绳卷绕系统的单一故障特性有以下特点：（1）钢丝绳卷绕系统必须是两个独立的载荷路径，每个路径都能保证在钢丝绳断裂或失效的情况下还能支承载荷。（2）滑轮组和吊钩组的设计应满足滑轮能够保证在滑轮支承轴发生任何故障时还能保持其在原位。
3.2.防单一故障特性的钢丝绳卷绕系统部件：（1）定滑轮组。其与吊钩组成的滑轮组必须能保持垂直载荷平衡并应设有一个两套的钢丝绳卷绕系统。（2） 吊钩组。吊钩组架必须由轧钢制成，吊钩在推力轴承或滑动轴承上应能自由旋转，吊运危险载荷的吊钩组，其吊钩横梁不可以采用焊接。（3） 平衡系统。平衡梁或平衡滑轮接受来自钢丝绳需要的平衡。平衡梁或平衡滑轮均应提供两个独立、完整的钢丝绳卷绕系统。钢丝绳平衡系统的设计应达到下列要求：① 一般工作情况下，钢丝绳平衡装置是处于不受限制状态；② 动滑轮的摆动和钢丝绳的伸长应有足够的自由度；③ 应有防止钢丝绳在两侧的过度偏移的装置；④ 应有防止钢丝绳卷绕系统断裂的装置；⑤ 能够保证在一根钢丝绳断裂下，另一根钢丝绳的载荷不会超过钢丝绳破断强度的40%；（4）滑轮轴。轴的尺寸需要足够大并提供独立的润滑装置。（5）钢丝绳结构。用于起重机起升机构钢丝绳应由具有独立钢丝绳绳芯高强度等级的右捻钢丝绳组成，钢丝绳的选择应有严格的要求，钢丝绳的破断强度应与制造商规定值一致。（6）滑轮。有单一故障保护功能的桥式起重机的滑轮由钢制成，其安装的轴是耐磨型或滑动型。有外部润滑要求的滑轮轴颈处有独立的润滑油脂管路，还应有防止钢丝绳脱槽的措施。（7）吊钩。吊钩必须提供具有独立的载荷路径两个载荷连接点。吊钩提供一个载荷连接点以便每个连接点都有独立的载荷路径。
4.结语：桥式起重机的单一故障保护特性能够有效提高桥式起重机的安全性，了解桥式起重机防单一故障保护特性的要求，有利于我国的该类设备自主研发。
【参考文献】：
[1]顾翠云，高秀芬，刘焕江.核电站环形起重机安全保护功能分析[J].机械工程与自动化.2009（6）.
[2]起重机设计规范[S].GB/T 3811—2008.