缆索式起重机的特有专项检验技术探讨

杜永湖， 刘正标

（昭通市质量技术监督综合检测中心， 云南昭通 657000）

0 引言

缆索式起重机是一种以承载索作为支撑机构， 悬吊重物的小车通过牵引机构的牵引在承载索上往返运动，起升机构通过牵引小车将混泥土， 桥拱等施工物资的垂直升降的大型起重设备（以下简称缆机）。 缆机常用于大型水电站大坝施工工程、大型桥梁架设工程等项目，使用地点处于山间峡谷地带，地理和气候环境复杂。作为保障性的施工设备， 缆机的使用安全关系着重大项目的正常施工。 缆机和其他桥拱形起重机相比，因其跨度大，在设计时缆机的主要受力结构件就从一般桥拱形的支腿变成了塔架（塔车），用于承受重量的刚性主梁变成了柔性承载索，与TSG Q7015—2016《起重机械定期检验规则》[1]对塔架和承载索的检验存在不适应现象； 缆机的独有结构形式、零部件及其安全保护装置与TSG Q7015—2016《起重机械定期检验规则》 中适用于缆机的检验项目存在一定的不适应现象。由于缆机数量少、不经常使用，目前很多检验机构在开展缆机检验工作时， 对缆机特有的检验项目认识不到位，同时国内对缆机的检验研究不一，没有结合缆机对应的标准进行检验， 对缆机的检验项目没有统一的检验判定标准。 因而检验机构在在检验工作中应根据缆机特有的主要受力结构件、零部件、安全保护装置，结合缆机相应标准和检规， 制定出具有针对性的作业指导书或检验方案， 使用更适用和可靠的仪器才能够顺利的完成对缆机的检验工作。

1 缆索式起重机的检验性质

根据特种设备安全技术规范TSG Q7015—2016《起重机械定期检验规则》规定，缆机在首次检验目录内，安装检验不按照TSG Q7016—2016《起重机械安装改造重大修理监督检验规则》[2]进行监督检验，安装过程不进行工作见证等过程监督检验，按照TSG Q7015—2016《起重机械定期检验规则》开展首次检验工作。 在用缆机，其检验周期满两年正常开展定期检验工作。

检验机构在面对缆机检验时， 按照TSG Q7015—2016 附件C 对缆机开展检验工作，检验项目根据表附件C-2 中缆机的检验项目、结合GB/T6067.1《起重机械安全规程第1 部分：总则》[3]、GB/T28756—2012《缆索式起重机》[4]、水电站施工的还应结合SL375—2017《水利水电建设用缆索起重机技术条件》[5]用以编制检验机构作业指导书或检验方案。在现场检验前，检验员应当根据缆机的特征，结合相应标准，根据自己单位的作业指导书或检验方案有针对性性地对缆机的主要受力结构件、主要零部件、安全保护装置及性能试验有针对性地进行专项检验。

2 缆索式起重机专项检验项目

缆机和其他桥拱形起重机相比， 缆机主要受力的金属结构件具有一定特殊性。 缆机的结构形式决定了其金属结构件仅是塔架（塔车），塔架之间的跨度和塔架垂直度是缆机的重要安全指标，在《起重机械定期检验规则》未明确塔架的检验内容和方法。

缆机具有其他起重机械不具有的零部件和安全保护装置， 与其他起重机械相同零部件和安全保护装置又有不同的功能和要求。 缆机独有的承载索、支索器、尼龙滑轮等零部件，在《起重机械定期检验规则》和起重机械安全规程第1 部分：总则》内无对应要求。 例如缆机的吊具因受缆机跨度和高度的影响， 在设计上就要求缆机的吊具自身要有一定的重量，对起升钢丝绳具有张紧功能，因此缆机吊具的检验具有一定特殊性； 缆机的调速装置是缆机独有安全保护装置， 在实际检验中应当将其作为一个检项目；缆机的安全保护装置中的安全制动器、超速保护装置、偏斜保护装置在《起重机械定期检验规则》并未列入适用于缆机的检验项目内，而在实际检验工作，这些安全保护装置都是应当纳入检验项目内。

下面针对上述缆机的金属结构、零部件、安全保护装置和性能试验等项目作专项的检验技术探讨。

2.1 缆索式起重机的金属结构检查

缆机的金属结构件主要是作为支撑机构的塔架 （塔车），其属于缆机唯一主要受力金属结构件，检验应按照TSG Q7015—2016 附件C3 的金属结构的检查要求结合GB/T28756—2012 和SL375—2017 及使用单位自行检查记录或报告，检查以下塔架（塔车）以下几个方面是否符合要求：

（1）对塔架（塔车）的连接焊缝用放大镜进行宏观检查，应当无明显可见的裂纹，必要时进行无损检测。

（2）对塔架（塔车）危险断面的厚度进行超声波测定，其有效厚度不低于设计厚度的90%。

（3）对塔架（塔车）的螺栓和销轴等连接进行宏观检查，应当无明显松动、缺件、损坏等缺陷。

（4）测量塔架的跨度和垂直度，应在其制造单位设计范围内。

（5）检查塔架的缆风绳安装是否符合制造单位设计要求[6]。

（6）塔架的基础是否合格制造单位设计要求，有使用单位盖章的基础验收证明，混泥土强度试验报告，钢筋配置图等。

（7）检查塔架基础的排水设施，其是否合格制造单位设计。

以上项目全部符合要求，则判定缆机的金属结构合格。

2.2 承载索的检验

承载索是缆机的主要支撑零部件， 其检验方法和报废标准有别于其他钢丝绳。承载索的检验应按照GB/T9075的检验检测方法和报废要求对承载索进行检查， 进口的承载索的检验、 报废标准按照其生产国标准或生产厂家的规定执行。 检验时应检查承载索的索头连接强度是否大于承载索的强度。

2.2.1 水利水电工程用的缆机承载索检验

应测量承载索直径和检查承载索断丝情况是否达到SL375—2017 5.7.1.6 规定的报废条件， 即缆机承载索由于断丝、磨损、腐蚀及其它损伤引起的截断面减小至下列规定之一（见表1）时，按照报废处理。

表1

2.2.2 对承载索的构造方式检查

检查不同工况的承载索的构造方式， 是否分别符合YB/T5925 和GB/T20118 制造要求（见表2）。

表2

现场检验时检验人员应根据工程类型适当调整检验方案，其中一项不符合要求，则承载索不合格。

2.3 支索器（承马）的检验

（1）检查支索器构造、数量和大小是否应满足缆机的运行速度对其的要求， 其安装是否满足该型号缆机使用说明数相应要求；

（2）检查支索器的托辊是否对起升绳和牵引绳产生非正常的磨损；

（3）检查移动式支索器的行走轮是否对承载索产生非正常的损伤； 固定式支索器在承载索上是否安全可靠地夹持，其防脱落装置是否齐全，有效。

（4）检查缆机运行时时支索器的分布是否均匀，其间距是否能保证缆机的起重的吊钩在运行行程范围内都能顺利地起升下放。

符合上述全部条件则判定支索器合格， 其中一项不合格支索器即不合格。

2.4 缆索式起重机滑轮的检验

缆机金属滑轮的检查和其他类型设备一致， 由于缆机使用尼龙滑轮，应当对缆机的尼龙滑轮进行检验。

检验时应注意检查工作级别达到A6 及以上或钢丝绳线速度大于300m/min 的缆机是否采用符合GB/T 28756—2012 《缆索起重机》5.5.3.1 要求采用尼龙滑轮或YB/T 5925 5.7.2.1 的要求采用MC 尼龙滑轮。现场检验时尼龙滑轮槽底磨损深度达两倍钢丝绳直径、 侧向磨损达0.5 倍钢丝绳直径时应报废予以更换。

在对应工作场所的尼龙滑轮检验达到上述标准的为合格，未达到上述标准为不合格。

2.5 吊具的检验

吊钩除满足GB/T1005 1.3 的报废要求和TSG Q7015—2016 附件C4.2～C4.4 的要求外， 缆机的吊钩现场检验时，还应检查以下几个方面：

（1）吊钩是否具有防倾翻性能：吊钩是否配置有配重产生足够的重量，以满足空钩在跨度范围内任意位置自由下降的要求，检验时检查配重是否安放牢固、方便拆除。

（2） 检查吊钩下滑轮组所带的横梁是否绕吊钩滑轮组的垂直中心线旋转，并能够在指定角度锁定。

（3） 检查用于混泥土浇筑的吊钩是否配置悬挂混泥土罐的专用横梁。

（4）夜间工作的缆机，检查吊钩上是否有装设有明显的警示标记或设置警示灯。

吊钩及吊具全部检验条件合格判定为合格， 否则为不合格。

2.6 制动器的检验

缆机制动器的检验除满足检规TSG Q7015—2016 附件C5.1.1 的设置与控制和C5.1.3 制动器零件检查外， 还应检查起升机构除设置工作制动器外是否设置安全制动器。

（1）检查安全制动器合格证，检查其安全系数是否大于1.25。

（2）检查安全制动器的制动盘与卷筒是否是刚性连接。

（3） 检查安全制动器在起升机构正常工作时是否处于打开状态， 工作制动器动作后安全制动器是否延时动作，紧急制动时，安全制动器是否立即动作[7]。

全部符合要求判定为合格，反之为不合格。

2.7 超速保护装置的检验

超速保护装置并未列入在TSG Q7015—2016 对缆机的检验项目内，但GB/T28756—2012 和SL375—2017 明确要求缆机起升机构应设置超速保护装置。 超速保护装置属于缆机的重要安全保护装置。 现场检验时，检查缆机是否设置超速保护装置， 并测量下降速度超过额定值的15%时，起升机构是否自动停机运行。 符合要求则判定为合格，反之为不合格。

2.8 偏斜保护装置的检验

偏斜并未列入保护装置在TSG Q7015—2016 对缆机的检验项目内， 仅跨度大于40m 的门式起重机需要检验偏斜保护装置，但两边沿轨道运行的平移式缆机，由于缆机跨度大，应当根据GB/T28756—2012 和SL375—2017 设置偏斜保护装置，以保障塔车运行的同步性。现场检验时，应当检查检查主、副塔车运行范围内是否设置相应的校准点校准大车位置；模拟主、副塔车运行偏斜超限时，偏斜保护装置是否先报警，超过设计最大允许偏斜距离时缆机是否自动停止运行。符合要求则判定为合格，反之为不合格。

2.9 调速装置保护功能

在TSG Q7015—2016 的检验项目内无调速装置保护装置这一检验项目， 调速装置保护装置是缆机特有的电气保护装置，缆机的调速保护装置是否正常决定其是否能够正常运行，检验缆机时应当将其纳入检验范围。 现场检验时检查缆机的调速装置保护功能是否完善，当设备发生故障是否进行检测并发出报警，对缆机供电电压、电机运转速度、电动机温度、运行电流、连锁保护装置等是否能检测与保护。 符合要求则判定为合格，反之为不合格。

2.10 接地与防雷检验

缆机安装于两山峡谷之间，受雷电天气影响大，所以对缆机的避雷保护装置和接地系统与常规露天起重设备相比，缆机的接地和防雷要求更严，检验工作更具有针对性。

（1）避雷保护装置的检验，现场检验时应检查缆机是否装设有完善的避雷设施， 即在电气设备的高压和低压部分进线端是否安装有避雷器，主、副塔（车）顶部是否装设有避雷针， 避雷保护装置的接地端是否与接地网可靠连接。 符合要求则判定为合格，反之为不合格。

（2）缆机的接地检验时，应检查主、副塔（车）均是否装设专用碳棒或接地滑触器， 碳棒或接地滑触器与缆机轨道是否可靠连接； 检查缆机的牵引绳是否通过专用的导电体（滑轮或碳棒）与接地网连接。 其他接地要求和接地电阻符合TSG Q7015—2016 附件C8.9 要求即可。 全部符合要求则判定为合格，反之为不合格。

2.11 性能试验

缆机的性能试验包括空载试验、额定载荷试验、静载荷试验、动载荷试验。检验时，检验人员应当检查使用单位制定的试验方案是否按照TSG Q7015—2016、GB/T5905—2011《起重机试验规范和程序》[8]、GB/T28756 及SL375—2017制定，并且满足现场设备试验具体要求，按照GB/T28756 或SL375—2017 的试验方法和内容进行试验。试验时选择在天气晴朗、无雨雾、无雷电无冰凌的天气进行。在定期检验时根据TSG Q7015—2016 要求机进行空载试验， 首次检验时进行全部性能试验，定期检验时按照检规要求进行空载试验。

2.11.1 空载试验

在空载工况， 分别开动缆机各个机构， 进行操作试验。验证缆机的操作方向与各个机构运动方向是否一致、工作状况是否正常。 试验时测量起升高度与合格证上起升高度对比，其偏差是否在设计高度+2.5%内，试验过程中检查车轮是否有无卡阻现象；检查各制动器、限位保护装置及其他安全保护装置动作是否准确、可靠；检查电气系统、液压和润滑系统工作是否正常；检查数据传递、通信、信号及仪器仪表的显示是否正常；试验不少于三个完整的工作循环， 每个工作循环中各个机构制动不少于两次，有机构和多台联动时还应进行联动试验。全部符合要求则判定为合格，反之为不合格。

2.11.2 额定载荷试验

在额定载荷下，分别开动缆机各个机构，进行操作试验。各个运行机构运转是否正常，并进行起升（下降）速度、小车横移速度、 大车运行速度 （设计运行速度正负10%内）、额定起重量、承载索垂度（见表3）等的测定，上述各个参数应皆在参数偏差范围内。 有超速保护装置的，还应进行超速下降保护试验，超速保护装置应当动作准确、可靠；试验后检查主要受力结构件是否有无明显裂纹、连接是否松动现象， 无构件损坏等影响起重机性能和安全的缺陷；试验不少于三个完整的工作循环，每个工作循环中各个机构制动不少于两次，有机构和多台联动时还应进行联动试验。 全部符合要求则判定为合格，反之为不合格。

表3

2.11.3 静载荷试验

按照具体缆机的要求进行静载荷试验。试验时，先提升额定载荷离开起升地面100～200mm， 再无冲击地加载至额定载荷的1.25 倍， 试验载荷离地时应尽量避免冲击，测量实际载荷起升离地距离，起吊时间10min 以后测量载荷起升离地高度，与之前对比，以验证缆机的起升机构和摇摆机构（若有）的制动器应能支持载荷在原来的位置。试验后检查塔架无明显裂纹、永久变形、油漆剥落。起升机构、 牵引机构和运行机构连接处未出现松动或者损坏，无影响缆机性能和安全的其他损坏。试验满足上述要求则合格，反之为不合格。

2.11.4 动载荷试验

按照具体缆机的要求进行动载荷试验， 试验载荷为额定起重量的1.1 倍， 在缆机处于正常工作时承受最大载荷的位置进行动载荷试验， 各机构的动载试验应分别进。如机构之间有联动要求，应进行试验联动动作及联动保护，试验中，对每种动作应在其整个运动范围内作反复启动和制动，并按其工作循环，试验至少延续1 小时，试验时启动制动时不应出现反向动作；试验后检查各机构、结构、电气系统和液压系统无损坏，连接是否无松动。 试验满足上述要求则合格，反之则不合格。

3 检验仪器的适用

由于缆机使用环境复杂，自身起升高度大、跨度大、设备运行速度慢和起重量大等因素影响， 检验仪器设备的选择也具有一定的特殊性。

3.1 综合气象仪的使用

检验前，应使用综合气象仪、准确测量检验时间段的天气情况，尽量选择现场风速影响小、无雨、雪、雾的时间段开展检验工作。特别对缆机的钢丝绳、缆机的安全监控管理系统、起重量限制器和性能试验等项目的检验，因缆机起重量大和运行速度慢，导致载荷准备和检验时间长，检验时应特别注意天气情况， 在有利天气情况下进行检验，以确保检验工作的连续性和可靠性。检验过程中当出现雨雾、雷电天气应终止对设备的检验。

3.2 无人机的使用

检验时对检验人员无法到达的地方， 使用无人机对设备进行实时观测支索器、 牵引小车、 吊具等的运行状况，利用无人机的录制的视屏和抓拍功能，提取缆机性能试验时零部件的运行状况和安全保护装置的动作情况，有利于对零部件、 安全保护装置及整机各项性能试验后的检查。

3.3 钢丝绳爬行机器人的使用

缆机的钢绳包括承载索、牵引绳、缆风绳、起升钢丝绳等，由于其长度大，使用位置高且不易于检测，检验时应使用专用的钢丝爬行机器人对其进行检测， 方可快捷有效的进行检验，便于传输检验数据。

3.4 全站仪的使用

测量缆机承载索的垂度和塔架的垂直度时，须采用全站仪进行检测，才能能实时的观测到垂度的变化，使用单位在缆机使用前和使用过程中应实时的观测承载索和塔架垂度的变化，在对应标准及制造单位要求范围内，方可继续施工。检验过程中受环境干扰比较大，考虑天气影响，应对检测到的参数做出适当的修正。

3.5 高倍望远镜的使用

在实际检验中高倍望远镜也是相当必要的检验使用设备[9]，通过高倍望远镜可实现检验员比较清晰便捷的观察到缆机运行时吊具的旋转状况、吊具对起升钢丝绳的张紧状况、 支索器数量及运行情况及安全保护装置动作情况。

4 结束语

缆机在实际检验工作中被检验的概率小， 但因其使用跨度大，起升高度高，在相应重大工程项目建设时，是必须选择使用的起重设备，其使用频繁，工作级别高，对保障现场的施工进度和安全尤为重要。 检验时我们只有正确的识别出缆机的主要结构、主要机构、零部件、安全保护装置，对缆机和各个机构的性能参数都了解掌握，采用正确的检验仪器，才能有的放矢地制定出检验方案，开展检验工作，为重大工程项目建设做出安全保障。