隨著我國城市化建設進程的加快，塔式起重機(以下簡稱“塔機”)的社會保有量持續攀升。與此同時，一些塔機安全事故甚至重大傷亡事故也不斷發生，其中，未經過安全評估的接近或超過設計年限的塔機仍然繼續服役，無疑成為造成各類事故的直接隱患【n。“安全非兒戲，安全在于防范”，塔機使用中的安全問題其實更依賴于塔機操作者和管理者平時的自覺維護和自檢。然而在實際操作中，與塔機安全相關的因素非常多，對于很多評估問題業內也尚未取得共識，各相關單位的評估方法和所用檢測儀器也不盡相同。本文僅就影響塔機安全的產品設計和安全監控技術環節進行分析，并就超齡塔機的安全評估與檢測工作的相關內容進行討論。

1、塔機設計中的安全問題

針對塔機設計環節中的安全性問題，除了《機械設計手冊》中通用的機械安全設計原則外，國家和相關部門還制定了一系列完善的標準與規范，相關標準有GB 3811《起重機設計規范》、GB5144(塔式起重機安全規程》、GB／T 5031(塔式起重機》等。

然而在一些細節上，也經常會出現標準不能完全覆蓋到的方面，這時如果設計人員隨意定奪，不從實際情況和相關經驗出發，就很容易給產品帶來安全性缺陷四。從已經發生的重特大事故來看，以下比較突出的安全問題應引起設計人員的高度

重視。

1．1設計壽命問題

到目前為止，大多數的產品使用說明書對塔機的設計壽命都未加以明確。雖然目前國家沒有確定塔機的強制報廢年限，但JG胛189--2009《建筑起重機械安全評估技術規程》對各類塔機需進行安全評估的年限都作了詳細規定，所以塔機的使用說明書中也應明確規定本機的設計壽命并對安全評估年限做出提醒，以供使用者參考。如果使用者不了解這些，就會出現塔機到期不查或者使用了二、三十年甚至更長時間還在繼續使用的情況，這會大大增加塔機安全事故發生的可能性。

1．2安全保護裝置問題

2006年頒布的GB 5144--2006《塔式起重機安全規程》對安全保護裝置的功能要求作了詳細規定，并強制要求作業中的塔機上必須安裝安全監控保護裝置。即便如此，塔機的安全事故發生率還是居高不下，其主要原因有：

1)保護措施功能不夠齊全。僅有力矩限位和荷載限制功能，對于工作在高層及超高層建筑的塔機來講是遠遠不夠的。諸如塔機的回轉角度、幅度、起升瞬間加速度和風速等外部環境因素和運行狀態參數對塔機安全性能的影響是非常大的，這些參數的異常足以引起塔機事故的發生[31。但是很多塔機不具備對這些不正常運行數據的管理和監控功能，導致很多場合下工作人員操作不當或強行在惡劣的環境下操作塔機，從而引發事故；

2)監控系統僅限于塔機群小范圍的監控，對大范圍或是不同區域的塔機進行實時監測、管理、綜合判斷則無能為力。因此，設計人員在進行新產品開發時，要對這些問題給予高度重視，應考慮在塔機中加入更加智能化的監控系統，使其具有記錄不正常數據、遠程監控塔機群、對塔機進行實時定位等功能，這些功能對于提高塔機的安全性和可靠性意義重大。

1．3設計成本與產品質■的平衡問題

成本和質量在現實中總是存在不可避免的反比關系。很多設計者在開發產品時，出于對企業經濟效益的考慮，會降低對鋼材的性能要求，造成產品質量存在隱患。另外，還有一些企業對生產過程的監督管理不完善，導致部分構件焊接質量差，致使整機質量大打折扣。安全評估部門在對新制造的塔機進行檢測過程中就發現，不少型號的塔機設計剛度和強度都只是剛好滿足國家標準，產品可靠性不高。因此，設計人員在產品的開發過程中不應該過多地考慮成本，而應切實保證產品質量，使其滿足要求。同樣，作為用戶，無論是單位還是個人，在挑選塔機時也不應過多地以價格為首要考慮因素，否則，很可能購買的是存在嚴重安全隱患的產品。

1．4塔機結構和部件的選型問題

塔機的整機結構也應嚴格按照相關原則設計，任何隨意更改都可能帶來安全隱患陽。例如，有些廠家為了滿足客戶要求，無視設計準則要求，隨意改變塔機的臂長，改變支撐的形式，實際上這些改動都會加劇塔身的搖擺，降低塔機的穩

定性。此外，在某些部件的選型問題上，也應引起設計人員足夠的關注，確保采用合理可靠的結構型式，例如：

1)很多型號的塔機采用的是三位一體(即力矩、重量、幅度三限位于一體)的限位裝置，這種限位裝置采用自行車用的剎車鋼絲繩來測量結構的負載變形，這種結構雖構思新穎，但經驗證發現其很容易因損壞而失效；

2)不少塔機的起重量限制器只控制最大起重量，不能控制各擋速度下的載荷，這樣極易導致電機因超載而燒壞；

3)某些塔機常采用的依靠自鎖制動的蝸輪蝸桿裝置，也被證明在實際使用中并不可靠。其主要原因是：剛出廠時，蝸輪蝸桿沒有磨損，能起自鎖作用，但使用一段時間后由于磨損嚴重，同時塔臂在空載或吊載時都有一定的斜度，這就使得小車變幅機構在斷電后仍然因慣性向較低方向滑行而造成事故；

4)多數塔機選用的鋼絲繩過渡滑輪直徑太小，導致鋼絲繩因彎曲半徑過小而易損壞，這也是造成鋼絲繩壽命縮短的主要原因之一；

5)滑輪選用材質不耐磨導致滑輪更換頻繁。

1．5 吊鉤組的重量問題

相關標準并未對吊鉤組重量給出明確的設計要求，但吊鉤組的重量直接影響到水平臂式塔機起升鋼絲繩撓度和空鉤下降性能。重量過大會減小起重量，降低塔機的起重性能；相反，重量過輕雖然會增大起重量，提高塔機的起重性能，但會使得鋼絲繩因撓度過大而易于與其他物體干涉造成事故，同時也使得塔機空鉤下降性能較差。因此在吊鉤的設計中。應當綜合考慮各種因素，調整吊鉤組的重量使其達到最佳狀態。

1．6設置載重小車防側翻裝置的問題

對于采用水平臂架小車變幅的塔機，其載重小車安裝有起重用滑輪組j行走用車輪、維修用平臺、牽繩張緊裝置等。相關標準已對相應部件作了規范，同時也對載重小車防斷繩提出了要求；另外，考慮到載重小車滾輪軸的不安全性，應

在載重小車架上設計防斷軸墜落裝置。但是在工程實際中經常存在載重小車墜落造成的重特大傷亡事故，且大部分是由于載重小車的側翻釀成，即當維修用平臺載重后，載重小車的另一側翹起，進而滾輪從起重臂下弦桿上表面滑落，載

重小車整體向一側傾翻。究其原因是塔機設計時沒有對載重小車的防側翻性能進行驗算和確定其側翻臨界載荷。因此設計人員對此應給予足夠重視，在設計時必須限制維修用平臺的超載，并在醒目位置標定其最大載重量。

1．7設置爬梯護圈和手扶欄桿的問題

2006年之前頒布的GB 5144(塔式起重機安全規程》對于塔機的爬梯護圈和欄桿等安全防護裝置的設置并未給予明確規定，可能是考慮到這些裝置的設置會給結構設計帶來一定的難度。其結果是導致很多塔機的爬梯護圈和手扶欄桿不

全，甚至完全沒有。這顯然會給施工留下了安全隱患，因為一旦發生人員墜落，塔機結構本身起不到防護作用，必然會釀成傷亡事故。在新版標準中，對這部分的內容進行了修訂，這里有必要提醒設計人員，應嚴格按照新標準的要求進行塔

機設計。

1．8使用地域對塔機安全的影響

雖然國家標準對塔機的使用風力有明確規定，但由于國家對建筑市場的開放，塔機使用的地域越來越廣。例如，本來是根據內地市場設計制造的塔機，結果到沿海地區去施工，就會因設計時對塔機考慮的風載不同，而導致在使用中存在隱患。所以，在使用說明書中明確塔機的使用地域也是非常必要的。

2、塔機安全監控系統的發展趨勢

從宏觀上看，塔機安全監控系統屬于塔機自動化系統的一部分，它和運行控制系統、自診斷監控系統等系統的功能有很多是相互交叉、相輔相成的。先進有效的塔機安監系統對提高可靠性，提升作業效率，及時發現塔機關鍵部件的故

障，保障安全生產都是極其重要的。GB5 144一2006(塔式起重機安全規程》明確規定塔機必須配備監測與安全保護裝置[51。我國的塔機安全保護裝置研制大約始于20世紀50年代后期，主要經歷了機械式、電子模擬式、數字式及微機控制式等形式，由于起步晚，技術水平較低。早期主要集中在起重量超載限制器、力矩限制器、幅度和高度限位器等這些安全裝置上。近期也出現了如北京恒美工控、濟南富友慧明、宜昌鑫揚等廠商研發的各種塔機安全監控管理系統。這些系統綜合了微電子、信息傳感、通信及計算機軟件數據處理等技術，將各種安全裝置功能進行有效集成，統一綜合監測管理聞。反觀國外先進的塔機生產廠商，其產品的安監系統都普遍融合了傳感器技術、嵌入式技術、

數據采集技術、數據處理技術、無線傳感網絡與遠程通信技術等高新技術，通過前端監控裝置和平臺無縫融合，能將塔機運行工況安全數據和報警信息通過3G無線等網絡技術實時發送到遠程可視化監控平臺，實現開放式的實時、動態塔機

作業監控，其技術的先進性和可靠性普遍勝國內企業一籌。

同時，國外高水平的安全監控和自動化系統通常都致力于應用新型技術和科技成果。如德國的LIEBHERR起重機，采用激光裝置測量起吊物的重心位置，依靠超聲波傳感器引導取物裝置抓取貨物；法國POTAIN公司在其MD系列的塔機中，安裝了智能化的微機輔助保養和微機輔助駕駛系統，這種智能系統能記錄塔機系統相關參數并存儲各種故障、易損件磨耗程度和使用壽命等信息。英國一些廠家生產的塔機還配備了無線遙控功能，安裝了智能近場感應系統，可有效避免

起重機之間的相互碰撞網。因此，研究開發新型高效的塔機安全監控系統對塔機安全工作有著相當積極的意義。這種系統應和微電子技術、計算機技術、智能儀表技術及傳感器技術相結合，其功能不僅要對塔機工作時的載荷、力矩起到限制作用，更應能隨時監測包括起升高度、風速、起升角度、工作幅度甚至鋼絲繩狀況、油溫、振動情況等關于塔機狀態的準確信息。同時還要使塔機有較強的自動控制功能及自診斷能力和智能化程度，以降低操作和維護勞動強度并保證塔機的安全?？傮w來說，從借鑒國際先進技術和有效預防塔機安全事故的角度出發，我國的塔機監控系統應從以下幾個方面著重突破：

1)突出系統的集成化、信息化、智能化。伴隨著計算機技術、自動控制技術、傳感器技術的發展，塔機安全監控系統應具有更高的信息采集和數據處理能力，并具有能根據被監測對象的各種即時參數進行更智能的有效的危險性判別、分析和提出專家決策方案的功能，從而大幅度提高塔機安全監控的效率和質量；

2)突出“監”和“測”控制記錄的一體化、整合化。特別對于大型塔機系統，由于其設備昂貴、結構復雜，對于監測控制系統要求更高，一體化的塔機監測控制系統更是其發展方向。所謂的一體化塔機監測控制系統是指其集成了運行控制系統、安全監控系統和自診斷監控系統的功能，能夠統一控制塔機設備和監視塔機運行狀態，并能實時記錄和存儲塔機的工作狀況，隨時對違規操作進行科學檢測，為設備有效管理提供真實可靠的數據。該系統能有效預防事故的發生，杜絕

安全生產隱患，同時也可為質監管理部門提供詳實的數據查詢，實現塔機生產的量化管理；

3)積極加入新技術新成果，開發新型軟硬件系統。要更好地實現系統的監測監控，必須在軟硬件技術上同時著手，將最新的技術和成果加入進來。例如傳統的塔機監控系統采用有線通信方式，傳感器與控制臺、控制中心采用有線連接，施工困難，花費大，而且往往無法滿足復雜環境下實時性、可靠性的通信要求。近些年在監控領域興起的無線傳感器網絡監控方式則具有自由網絡組織、動態拓撲、多路由等優點，可以克服特殊地理和氣候環境的障礙，且易于擴展，具有傳統有線監控系統無法比擬的靈活性網，所以將無線網絡技術應用到塔機監控系統中，具有良好的應用前景；

4)突出監控系統的“黑匣子”功能。具備類似于飛機的黑匣子功能的監控系統，可以使用戶在使用和維護塔機過程中，利用記錄的數據快速準確地判明塔機的故障、性能及其變化趨勢，以便制定合理的維修周期和維修方案。而且監管部門還可以根據記錄的數據，對已經發生的事故塔機進行科學可靠的事故評定。甚至在設計新型塔機時，技術人員可以充分利用樣機、原理機上所記錄的大量數據來指導塔機設計，使塔機有更好的安全性能和經濟性能。

值得一提的是，通過技術改造增設起重機安全監控系統也是針對超齡塔機安全生產的有效措施。一些單位成功地為老舊塔機增設了安全監控系統，實現了智能監測、采集數據、數據分析及預警的目的。這種安監系統采用成品安裝方式，施工方

便，成本低廉，且可以重復利用【堋。如果可以進一步提高整體可靠性和穩定性，對于國內眾多的超齡塔機將具有非常現實的意義。