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摘 要：吊运熔融金属起重机的应用环境和作业条件比较特殊，该类起重机是锻造和铸造行业生产过程中必不可少的关键设备，因在高温，热辐射强烈、烟雾粉尘和存在腐蚀等恶劣环境工作，对其自身要求的防护等级就必须很高，设备本身的安全可靠性就显得尤为重要，高度限位作为起重机上重要的限位开关，是为了防止起重机在吊运熔融金属过程中过度起升，引起损伤起重机，吊运物体倾翻造成安全事故，本文主要对吊运熔融金属的起重机的高度限位的检验检测要求进行梳理，对检验方法进行分享与探讨。
关键词：吊运熔融金属起重机 高度限位 超速保护装置 检验检测要求
中图分类号：TM3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）03（a）-0102-03
Inspection Requirements and Methods for Height Limit and Overspeed Protection Device of Crane for Lifting Molten Metal
BI Hairong
（Yantai Special Equipment Inspection and Research Institute， Yantai， Shandong Province， 265500 China）
Abstract： The application environment and working conditions of crane for lifting molten metal are relatively special. This kind of crane is an essential key equipment in the production process of forging and casting industry. Because it works in high temperature， strong heat radiation， smoke and dust， corrosion and other harsh environment， its own protection level must be very high， and the safety and reliability of the equipment itself is particularly important. As an important limit switch on the crane， the height limit is to prevent the crane from over lifting in the process of lifting molten metal， causing damage to the crane， lifting objects overturning and causing safety accidents. This paper mainly combs the inspection requirements of the height limit of the crane lifting molten metal， and shares and discusses the inspection methods.
Key Words： Crane for lifting molten metal; Height limit; Overspeed protection device; Inspection and testing requirements
起升高度限位器是起重机的一项重要安全保护装置。其作用是保证起升机构工作时，吊具在最高工作位置时，吊具与其上方的支承结构应有一定的间距，从而避免由于操作疏忽失误或者是电气系统故障，发生吊具顶撞到上方支承结构而上升机构仍继续提拉吊具的情况，造成拉断钢丝绳并使吊具和吊物坠落的事故[1]。因此，GB6067《起重机械安全规程》中规定，凡是动力驱动的起重机，其起升机构均应装设上升极限位置限制器。随着国家对冶金铸造用起重机安全使用的重视程度不断加强，考虑到其危险性大和工作环境恶劣，发生事故后果严重等因素，国家质检总局在2007年375号文的基础，又在2008年正式颁布实施了TSGQ002-2009《起重机械安全技术监察规程》。《规程》的第七十条第二款明确规定：吊运熔融金属的起重机应当设置不同形式的上升极限位置的双重限位器，并且能够控制不同的断路装置。在随后颁布实施的TSG Q7015-2008《起重机械定期检验规则》B9.3（2）和TSG Q7016-2008《起重机械安装改造重大维修监督检验规则》B9.4注B-1中，都对吊运熔金属起重机高度限位的设置做了明确的规定。
通过对标准和技术规范相关条款规定的综合分析理解，可以明确对吊运熔融金属起重机高度限位的要求：一是高度限要有两套;二是要具备不同的形式;三是两套限位器的设备要有层次，也就是要有高低差，其中一个做为工作高度限位器一个作为极限限位器;四是要分别控制不同的断路装置。而作为极限限位器应控制总断路装置，继续工作需手动送电。
1 常用形式及其高度限位的設置
在实际生产中，用于吊运熔融金属的起重机，当起重量大于等于75t时按规定采用冶金起重机。起重量大于10t小于75t一般采用冶金起重机或者通用桥式起重机。起重机大于5t小于10t一般采用通用桥式起重机、电动葫芦桥式起重机或者是电动单梁起重机，而起重量小于5t时一般采用电动单梁起重机。按起升机构可分电动葫芦和卷扬机两种。 常用的高度限位器形式有：重锤式，螺杆式，断火器，光电感应式，PLC控制的程序中的设置[2]。
常用的电气控制方式：便携控制装置（包括遥控器和悬挂式控制装置），一般用于电动葫芦作为起升机构的起重机，司机室控制（包括凸轮控制，主令控制，PLC控制）。
冶金起重机，通用桥式起重机，一般采用司机室控制，两套高度限位的设置一般采用重锤式和螺杆式;电动葫芦做为起升机构的起重机，一般采用便携控制，高度限位的设置一般采用重锤式和断火器。当然桥式起重机也有采用便携控制的，电动葫芦起重机也有采用司机室控制的，作为个例，由于本文并非主要讨论起重机的控制，就不作为探讨对象。
2 实际设置中存在的问题
在对用于吊运熔融金属起重机实际检验检测工作中发现，虽然从外观上检查看都设置了两套高度限位，但由于对限位设置的认知和理解不深刻，往往出现很多问题，存在严重的安全隐患。下面将检验中发现的问题总结如下。
2.1 采用的两套限位器形式相同
有采用两套重锤式的，有在螺杆限位器上加两道限位开关。由于每种限位器都有其优点也有缺陷，譬如重锤式受摇摆影响大，而螺杆式又受传动比误差和机件的磨损影响大，因此，为弥补每种限位器存在的缺陷，确保限位安全有效，所以要求采用不同形式的限位器。
2.2 层次设置不明显
两套高度限位设置的动作高度相同或太相近，没留有足够的反应空间。两套限位不能简单地理解成两道工作限位，而应理解为一个作为工作限位，而另一个作为安全极限限位。在工作高度空间允许的条件下两者设置距离应不小于200mm。操作人员在发现或感觉到吊具超过工作限位而未自动停止，应立即停止上升运行并检查维修。
2.3 两套限位器没实现控制不同的断路装置
有的起重机将两套限位器串联后控制上升接触器线圈。电动葫芦作为起升机构的起重机，断火器控制了起升动力电路，其重锤限位器没控制主接触器线圈，也去控制上升接触器线圈，一旦错相还会发生冲顶事故。凸轮控制由于起升电路直接接通，两套限位串联控制主接触器线圈，一旦发生接触器粘连故障，没有了双重保护功能，存在严重隱患。
PLC控制的起重机，采用程序控制工作高度限位，不能作为一套高度限位。光电感应限位器由于吊运熔融金属起重机工作环境比较恶劣，再加上其自身的不可靠性，应尽量避免在冶金场合起重机高度限位上的应用[3]。
3 检验检测方法和要求
对用于吊运熔融金属起重机高度限位的检验检测方法有图纸审查、外观检查、动作试验。
图纸审查是对起重机电气原理图样的审查。检查其限位器开关控制的断路装置是哪些？是否符合标准和技术规范的要求？
对于电动葫芦作为起升机构的起重机，采用断火器和重锤作为两套高度限位，重锤限位开关应控制主接触器线圈。对运用主令控制的桥式起重机采用重锤和螺杆式限位器作为两套高度限位[4]。螺杆式限位器开关一般应设置在上升接触器线圈电路中，而重锤限位开关则设置在主接触器线圈电路中。
对采用凸轮控制的桥式起重机，采用重锤和螺杆式限位器作为两套高度限位。此时由于上升接触器由凸轮直接控制接通断开，限位开关无法控制，因此建议在电路设置上增加一个主接触器，两个主接触器串联在主电路上，其线圈电路中分别串接两个高度限位器开关[5]。从而实现控制不同的断路装置的要求。
外观检查是对两套高度限位设置的外观情况进行检查，检查其形式是否不同，检查设置高度情况是否符合安全要求，连接和固定是否牢固可靠。
动作试验是通过顶撞试验检查限位是否有效，是否符合能停止上升运行，不同层次，控制不同断路装置的要求。对于检查人员方便到达的限位器可采用接通电路后，人为动作限位开关，观察上升运行是否停止的同时还要确定断开电路的装置[6]。对于人员不便到达的限位器，应在现场指挥的严格控制下，采用通电碰撞限位进行动作试验，限位被顶碰后应停止上升运行，否则应立即停止试验并进行检修，同时观察确定发生动作的断路装置。
4 超速保护的检验要求
GB/T3811-2008《起重机设计规范》7.4.7中，GB6067.1-2010《起重机械安全规程 第1部分：总则》8.7中，对超速保护提出了同样的要求：对于重要的、负载超速会引起危险的起升机构和非平衡式变幅机构应设置超速开关。超速开关的整定值取决于控制系统性能和额定下降速度，通常为额定下降速度的1.25～1.4倍。
TSG Q0002-2008《起重机械安全技术监察规程——桥式起重机》第七十一条规定：起重机的起升机构采用可控硅定子调压、涡流制动、能耗制动、可控硅供电、直流机组供电方式，必须设置超速保护装置。除前款以外，额定起重量大于20t用于吊运熔融金属的起重机，也应当设置超速保护装置。
根据以上标准和技术规范的要求，可以理解为以下情况应有超速保护的设置。
（1）非平衡式变幅机构。
（2）重要的、负载超速会引起危险的，如额定起重量大于20t用于吊运熔融金属的起重机。
（3）采用可控硅定子调压、涡流制动器、能耗制动、可控硅供电、直流机组供电方式的起升机构。
TSG Q7015-2008《起重机械定期检验规则》B9.2中要求：对额定起重量大于20t，用于吊运熔融金属的桥式起重机主起升机构，以及采用可控硅定子调压、涡流制动器、能耗制动、可控硅供电、直流机组供电调速及其他由于调速可能造成超速的起重机起升机构和变幅机构，检查其是否有超速保护装置。
TSG Q7016-2008《起重机械安装改造重大维修监督检验规则》B9.10中要求，对于门座起重机的起升机构和变幅机构、用于吊运熔融金属的桥式起重机起升机构，当采用可控硅定子调压、涡流制动器、能耗制动、可控硅供电、直流机组供电调速以及其他由于调速可能造成超速的，检查是否有超速保护装置。
5 结语
要做好吊运熔融金属的起重机高度限位检验检测工作，就要从源头抓起。起重机出厂前要认真做好图样审核工作，核查高度限位器的配置情况，合格证及型式试验合格证明等随机资料要齐全。起重机安装过程中要保证两套限位的设置和调试符合TSG Q7016-2008《规则》的要求，现场实物检查和现场监督施工单位的安装和功能调试，并核查图纸资料。在起重机使用过程中每天都应对高度限位的有效性进行检查验证。在定期检验中应进行动作试验。从而在起重机出厂安装维修和使用整个过程中确保这一重要的安全装置完备有效，消除安全隐患，确保安全生产无事故。
参考文献
[1] 韩运才，赵永刚.检验规则对吊运熔融金属起重机的相关要求[J].起重运输机械，2018（11）：182-185.
[2] 卓哲民，刘建铖，杨金辉， 等.吊运熔融金属起重机安全制动器检验案例分析[J].特种设备安全技术，2020（3）：39-40.
[3] 胡静波，吴祥生，周前飞.对2016版检规中吊运熔融金属起重机检验项目的探讨[J].中国特种设备安全，2017，33（1）：12-15.
[4] 杨庆.针对起重机经典检验案例研究分析[J].科技风，2019（36）：169.
[5] 何文豪.塔式起重机智能控制系统研究与应用[D].中国矿业大学;中国矿业大学（江苏），2019.
[6] 高永刚.塔式起重机的安全管理研究[D].青岛：山东理工大学，2018.
关键词：吊运熔融金属起重机 高度限位 超速保护装置 检验检测要求
中图分类号：TM3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）03（a）-0102-03
Inspection Requirements and Methods for Height Limit and Overspeed Protection Device of Crane for Lifting Molten Metal
BI Hairong
（Yantai Special Equipment Inspection and Research Institute， Yantai， Shandong Province， 265500 China）
Abstract： The application environment and working conditions of crane for lifting molten metal are relatively special. This kind of crane is an essential key equipment in the production process of forging and casting industry. Because it works in high temperature， strong heat radiation， smoke and dust， corrosion and other harsh environment， its own protection level must be very high， and the safety and reliability of the equipment itself is particularly important. As an important limit switch on the crane， the height limit is to prevent the crane from over lifting in the process of lifting molten metal， causing damage to the crane， lifting objects overturning and causing safety accidents. This paper mainly combs the inspection requirements of the height limit of the crane lifting molten metal， and shares and discusses the inspection methods.
Key Words： Crane for lifting molten metal; Height limit; Overspeed protection device; Inspection and testing requirements
起升高度限位器是起重机的一项重要安全保护装置。其作用是保证起升机构工作时，吊具在最高工作位置时，吊具与其上方的支承结构应有一定的间距，从而避免由于操作疏忽失误或者是电气系统故障，发生吊具顶撞到上方支承结构而上升机构仍继续提拉吊具的情况，造成拉断钢丝绳并使吊具和吊物坠落的事故[1]。因此，GB6067《起重机械安全规程》中规定，凡是动力驱动的起重机，其起升机构均应装设上升极限位置限制器。随着国家对冶金铸造用起重机安全使用的重视程度不断加强，考虑到其危险性大和工作环境恶劣，发生事故后果严重等因素，国家质检总局在2007年375号文的基础，又在2008年正式颁布实施了TSGQ002-2009《起重机械安全技术监察规程》。《规程》的第七十条第二款明确规定：吊运熔融金属的起重机应当设置不同形式的上升极限位置的双重限位器，并且能够控制不同的断路装置。在随后颁布实施的TSG Q7015-2008《起重机械定期检验规则》B9.3（2）和TSG Q7016-2008《起重机械安装改造重大维修监督检验规则》B9.4注B-1中，都对吊运熔金属起重机高度限位的设置做了明确的规定。
通过对标准和技术规范相关条款规定的综合分析理解，可以明确对吊运熔融金属起重机高度限位的要求：一是高度限要有两套;二是要具备不同的形式;三是两套限位器的设备要有层次，也就是要有高低差，其中一个做为工作高度限位器一个作为极限限位器;四是要分别控制不同的断路装置。而作为极限限位器应控制总断路装置，继续工作需手动送电。
1 常用形式及其高度限位的設置
在实际生产中，用于吊运熔融金属的起重机，当起重量大于等于75t时按规定采用冶金起重机。起重量大于10t小于75t一般采用冶金起重机或者通用桥式起重机。起重机大于5t小于10t一般采用通用桥式起重机、电动葫芦桥式起重机或者是电动单梁起重机，而起重量小于5t时一般采用电动单梁起重机。按起升机构可分电动葫芦和卷扬机两种。 常用的高度限位器形式有：重锤式，螺杆式，断火器，光电感应式，PLC控制的程序中的设置[2]。
常用的电气控制方式：便携控制装置（包括遥控器和悬挂式控制装置），一般用于电动葫芦作为起升机构的起重机，司机室控制（包括凸轮控制，主令控制，PLC控制）。
冶金起重机，通用桥式起重机，一般采用司机室控制，两套高度限位的设置一般采用重锤式和螺杆式;电动葫芦做为起升机构的起重机，一般采用便携控制，高度限位的设置一般采用重锤式和断火器。当然桥式起重机也有采用便携控制的，电动葫芦起重机也有采用司机室控制的，作为个例，由于本文并非主要讨论起重机的控制，就不作为探讨对象。
2 实际设置中存在的问题
在对用于吊运熔融金属起重机实际检验检测工作中发现，虽然从外观上检查看都设置了两套高度限位，但由于对限位设置的认知和理解不深刻，往往出现很多问题，存在严重的安全隐患。下面将检验中发现的问题总结如下。
2.1 采用的两套限位器形式相同
有采用两套重锤式的，有在螺杆限位器上加两道限位开关。由于每种限位器都有其优点也有缺陷，譬如重锤式受摇摆影响大，而螺杆式又受传动比误差和机件的磨损影响大，因此，为弥补每种限位器存在的缺陷，确保限位安全有效，所以要求采用不同形式的限位器。
2.2 层次设置不明显
两套高度限位设置的动作高度相同或太相近，没留有足够的反应空间。两套限位不能简单地理解成两道工作限位，而应理解为一个作为工作限位，而另一个作为安全极限限位。在工作高度空间允许的条件下两者设置距离应不小于200mm。操作人员在发现或感觉到吊具超过工作限位而未自动停止，应立即停止上升运行并检查维修。
2.3 两套限位器没实现控制不同的断路装置
有的起重机将两套限位器串联后控制上升接触器线圈。电动葫芦作为起升机构的起重机，断火器控制了起升动力电路，其重锤限位器没控制主接触器线圈，也去控制上升接触器线圈，一旦错相还会发生冲顶事故。凸轮控制由于起升电路直接接通，两套限位串联控制主接触器线圈，一旦发生接触器粘连故障，没有了双重保护功能，存在严重隱患。
PLC控制的起重机，采用程序控制工作高度限位，不能作为一套高度限位。光电感应限位器由于吊运熔融金属起重机工作环境比较恶劣，再加上其自身的不可靠性，应尽量避免在冶金场合起重机高度限位上的应用[3]。
3 检验检测方法和要求
对用于吊运熔融金属起重机高度限位的检验检测方法有图纸审查、外观检查、动作试验。
图纸审查是对起重机电气原理图样的审查。检查其限位器开关控制的断路装置是哪些？是否符合标准和技术规范的要求？
对于电动葫芦作为起升机构的起重机，采用断火器和重锤作为两套高度限位，重锤限位开关应控制主接触器线圈。对运用主令控制的桥式起重机采用重锤和螺杆式限位器作为两套高度限位[4]。螺杆式限位器开关一般应设置在上升接触器线圈电路中，而重锤限位开关则设置在主接触器线圈电路中。
对采用凸轮控制的桥式起重机，采用重锤和螺杆式限位器作为两套高度限位。此时由于上升接触器由凸轮直接控制接通断开，限位开关无法控制，因此建议在电路设置上增加一个主接触器，两个主接触器串联在主电路上，其线圈电路中分别串接两个高度限位器开关[5]。从而实现控制不同的断路装置的要求。
外观检查是对两套高度限位设置的外观情况进行检查，检查其形式是否不同，检查设置高度情况是否符合安全要求，连接和固定是否牢固可靠。
动作试验是通过顶撞试验检查限位是否有效，是否符合能停止上升运行，不同层次，控制不同断路装置的要求。对于检查人员方便到达的限位器可采用接通电路后，人为动作限位开关，观察上升运行是否停止的同时还要确定断开电路的装置[6]。对于人员不便到达的限位器，应在现场指挥的严格控制下，采用通电碰撞限位进行动作试验，限位被顶碰后应停止上升运行，否则应立即停止试验并进行检修，同时观察确定发生动作的断路装置。
4 超速保护的检验要求
GB/T3811-2008《起重机设计规范》7.4.7中，GB6067.1-2010《起重机械安全规程 第1部分：总则》8.7中，对超速保护提出了同样的要求：对于重要的、负载超速会引起危险的起升机构和非平衡式变幅机构应设置超速开关。超速开关的整定值取决于控制系统性能和额定下降速度，通常为额定下降速度的1.25～1.4倍。
TSG Q0002-2008《起重机械安全技术监察规程——桥式起重机》第七十一条规定：起重机的起升机构采用可控硅定子调压、涡流制动、能耗制动、可控硅供电、直流机组供电方式，必须设置超速保护装置。除前款以外，额定起重量大于20t用于吊运熔融金属的起重机，也应当设置超速保护装置。
根据以上标准和技术规范的要求，可以理解为以下情况应有超速保护的设置。
（1）非平衡式变幅机构。
（2）重要的、负载超速会引起危险的，如额定起重量大于20t用于吊运熔融金属的起重机。
（3）采用可控硅定子调压、涡流制动器、能耗制动、可控硅供电、直流机组供电方式的起升机构。
TSG Q7015-2008《起重机械定期检验规则》B9.2中要求：对额定起重量大于20t，用于吊运熔融金属的桥式起重机主起升机构，以及采用可控硅定子调压、涡流制动器、能耗制动、可控硅供电、直流机组供电调速及其他由于调速可能造成超速的起重机起升机构和变幅机构，检查其是否有超速保护装置。
TSG Q7016-2008《起重机械安装改造重大维修监督检验规则》B9.10中要求，对于门座起重机的起升机构和变幅机构、用于吊运熔融金属的桥式起重机起升机构，当采用可控硅定子调压、涡流制动器、能耗制动、可控硅供电、直流机组供电调速以及其他由于调速可能造成超速的，检查是否有超速保护装置。
5 结语
要做好吊运熔融金属的起重机高度限位检验检测工作，就要从源头抓起。起重机出厂前要认真做好图样审核工作，核查高度限位器的配置情况，合格证及型式试验合格证明等随机资料要齐全。起重机安装过程中要保证两套限位的设置和调试符合TSG Q7016-2008《规则》的要求，现场实物检查和现场监督施工单位的安装和功能调试，并核查图纸资料。在起重机使用过程中每天都应对高度限位的有效性进行检查验证。在定期检验中应进行动作试验。从而在起重机出厂安装维修和使用整个过程中确保这一重要的安全装置完备有效，消除安全隐患，确保安全生产无事故。
参考文献
[1] 韩运才，赵永刚.检验规则对吊运熔融金属起重机的相关要求[J].起重运输机械，2018（11）：182-185.
[2] 卓哲民，刘建铖，杨金辉， 等.吊运熔融金属起重机安全制动器检验案例分析[J].特种设备安全技术，2020（3）：39-40.
[3] 胡静波，吴祥生，周前飞.对2016版检规中吊运熔融金属起重机检验项目的探讨[J].中国特种设备安全，2017，33（1）：12-15.
[4] 杨庆.针对起重机经典检验案例研究分析[J].科技风，2019（36）：169.
[5] 何文豪.塔式起重机智能控制系统研究与应用[D].中国矿业大学;中国矿业大学（江苏），2019.
[6] 高永刚.塔式起重机的安全管理研究[D].青岛：山东理工大学，2018.