Những tình huống nào phù hợp để sử dụng công tắc giới hạn cần cẩu?

Ngăn chặn hiện tượng di chuyển quá giới hạn và sự cố hai khối va chạm

Cách công tắc giới hạn cần cẩu dừng chuyển động của cơ cấu nâng trước khi dây cáp bị mất độ chùng

Các công tắc giới hạn trên cần cẩu ngăn ngừa các tai nạn nghiêm trọng bằng cách ngắt nguồn điện tại các vị trí đã được thiết lập sẵn dọc theo hành trình. Các công tắc này theo dõi vị trí của cơ cấu nâng thông qua cánh tay cơ khí hoặc hệ thống mã hóa, và kích hoạt khi móc nâng tiến quá gần đỉnh cần hoặc đạt đến hai đầu ray di chuyển của xe con. Khi những công tắc này ngắt điện trước khi toàn bộ độ chùng của dây cáp biến mất, chúng ngăn chặn hiện tượng gọi là 'hai khối va chạm' (two-blocking). Hiện tượng này xảy ra khi cụm móc nâng đâm vào đầu mút cần, thường dẫn đến sụp đổ toàn bộ kết cấu. Việc hiệu chuẩn chính xác tạo ra khoảng an toàn bổ sung giữa các thành phần, vừa đảm bảo dây cáp luôn đủ căng, vừa cho phép giảm tốc mượt mà hơn. Theo báo cáo ngành, các cơ sở duy trì đúng cách công tắc giới hạn ghi nhận mức giảm khoảng 60–65% số vụ tai nạn liên quan đến nâng hạ so với những nơi không thực hiện bảo trì đúng quy định.

Phân tích sự cố thực tế: Báo cáo của OSHA về nhà máy thép vùng Trung Tây (2022)

Năm 2022, OSHA đã điều tra sự việc xảy ra tại một nhà máy thép ở vùng Trung Tây sau khi công nhân phát hiện có vấn đề nghiêm trọng với các hệ thống an toàn của họ. Vấn đề bắt đầu khi công tắc giới hạn trên của cần cẩu ngừng hoạt động đúng cách trong quá trình vận chuyển các xô kim loại nóng chảy. Hậu quả tiếp theo khá thảm khốc: cần cẩu tiếp tục di chuyển lên trên mức giới hạn an toàn, gây ra tình trạng nguy hiểm gọi là 'hai khối chặn' (two-blocking). Điều này cuối cùng dẫn đến việc dây cáp nâng bị đứt. Một tải trọng 18 tấn rơi thẳng xuống từ độ cao khoảng 12 mét, làm hư hỏng thiết bị trị giá khoảng 740.000 đô la Mỹ, theo báo cáo của Ponemon năm ngoái. Khi điều tra sâu hơn, các thanh tra phát hiện nhà máy đã bỏ qua việc lắp đặt hệ thống bảo vệ dự phòng được quy định trong tiêu chuẩn ASME B30.16. Nếu hệ thống phòng thủ thứ hai này—cụ thể là một công tắc giới hạn dự phòng—được lắp đặt, nó có thể đã kích hoạt và ngăn chặn toàn bộ sự cố trước khi thảm họa xảy ra. Toàn bộ vụ việc này giải thích vì sao các quy định an toàn hiện nay lại thúc đẩy mạnh mẽ việc sử dụng công tắc cảm ứng từ gần (magnetic proximity switches) thay vì các công tắc cơ học truyền thống. Những công tắc mới này thực tế vẫn hoạt động ngay cả khi các bộ phận bị kẹt hoặc nghẽn, điều này tạo nên sự khác biệt lớn trong việc ngăn ngừa các tai nạn như trường hợp này.

Hiểu rõ chức năng của công tắc giới hạn trong vận hành so với công tắc giới hạn quan trọng về mặt an toàn

Có nhiều loại công tắc giới hạn cần cẩu khác nhau, mỗi loại đảm nhiệm những vai trò cụ thể tùy thuộc vào thiết kế và vị trí lắp đặt. Loại vận hành thực hiện các nhiệm vụ thường ngày như dừng tời khi vật liệu đạt đến các vị trí nhất định trong quá trình nâng hạ. Các công tắc này tập trung vào việc hoàn thành công việc một cách hiệu quả và ổn định. Khi những công tắc này gặp sự cố, thông thường chỉ làm chậm tiến độ công việc chứ không gây ra các vấn đề nghiêm trọng. Tuy nhiên, công tắc an toàn lại kể một câu chuyện khác. Những thiết bị này ngăn chặn thảm họa xảy ra, phòng ngừa các tình huống nguy hiểm như tai nạn va chạm hai khối (two-blocking) hoặc hư hỏng kết cấu. Chúng được trang bị hệ thống dự phòng, đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt như yêu cầu chứng nhận SIL-2/PLd, và được thiết kế sao cho khi kích hoạt, mọi yếu tố khác đều trở nên không quan trọng ngoại trừ việc dừng ngay lập tức mọi hoạt động đang diễn ra. Theo số liệu ngành mới đây từ Tạp chí Thiết bị Nâng (Lifting Equipment Digest) năm 2023, khoảng một phần ba tổng số sự cố cần cẩu xảy ra do người sử dụng quá phụ thuộc vào các công tắc vận hành thông thường thay vì sử dụng đúng các cơ chế an toàn để bảo vệ chống lại các mối nguy.

Để các chức năng an toàn hoạt động đúng cách, chúng cần thời gian phản hồi dưới 500 mili giây nhằm dừng chuyển động trước khi bất kỳ độ chùng nào của cáp bị mất. Ngược lại, công tắc vận hành có thể chịu được độ trễ dài hơn mà không gây ra vấn đề gì. Một sai lầm phổ biến xảy ra khi người ta lắp đặt các công tắc thông thường tại vị trí yêu cầu giới hạn tải — điều này vi phạm các quy định nêu trong tiêu chuẩn an toàn CMAA 74. Trước khi lắp đặt, việc kiểm tra chéo kỹ lưỡng giữa loại công tắc đang được sử dụng và loại công tắc đã được xác định trong đánh giá rủi ro chính thức dành riêng cho cần cẩu cụ thể đó là hết sức quan trọng. Việc này giúp duy trì tuân thủ đúng các yêu cầu an toàn và bảo vệ người lao động khỏi các mối nguy tiềm ẩn.

Tuân thủ quy định: Khi việc triển khai công tắc giới hạn trên cần cẩu là bắt buộc

Yêu cầu ASME B30.16–2023 đối với công tắc giới hạn trên dự phòng

Tiêu chuẩn ASME B30.16-2023 hiện nay thực tế yêu cầu lắp đặt các công tắc giới hạn trên dự phòng này trên tời, không chỉ vì đây được coi là một thực hành tốt mà còn vì quy định này đã được ghi rõ trong bộ quy tắc kỹ thuật. Hệ thống kép này phải dừng ngay lập tức chuyển động của cần cẩu ngay trước khi xảy ra hiện tượng vượt hành trình. Hãy xem xét tình huống sau: khi công tắc chính bị hỏng giữa chừng trong quá trình nâng, công tắc dự phòng phải kích hoạt ngay lập tức để ngăn dây cáp bị chùng lỏng. Các biện pháp an toàn này nhằm giải quyết những vấn đề mà chúng ta đã thấy lặp đi lặp lại nhiều lần trong các báo cáo tai nạn trên mọi ngành công nghiệp. Xem dữ liệu của OSHA từ năm ngoái cho thấy các sự cố do hỏng hóc tại một điểm duy nhất chiếm khoảng 37% tổng số vụ sập kết cấu liên quan đến cần cẩu. Việc thực hiện đúng yêu cầu này nghĩa là phải hiệu chỉnh các công tắc này một cách chính xác, ở vị trí cách điểm nâng cao nhất khoảng 10%, và kiểm tra định kỳ hàng tháng để đảm bảo chúng vận hành bình thường. Các công ty bỏ qua những bước này sẽ đối mặt với các khoản phạt nặng từ OSHA lên tới hàng trăm nghìn đô la Mỹ, đồng thời bảo hiểm của họ có thể không chi trả thiệt hại nếu sự cố thực sự xảy ra.

CMAA 70/74 căn chỉnh để giới hạn phạm vi di chuyển và quay

Hiệp hội Các Nhà sản xuất Cần cẩu Mỹ (CMAA) đã thiết lập các quy tắc nghiêm ngặt về vị trí cần cẩu được phép di chuyển và quay, cụ thể trong các tiêu chuẩn số 70 và 74. Theo các hướng dẫn này, công tắc giới hạn phải được lắp đặt tại ba vị trí chính nơi xảy ra chuyển động: dọc theo dầm cầu, trên xe con (trolley), và trong quá trình xoay cần (boom). Khi bất kỳ bộ phận nào của thiết bị tiến gần đến 95% khả năng chịu tải thiết kế của nó, các công tắc này sẽ tự động kích hoạt để ngắt nguồn điện trước khi xảy ra sự cố nguy hiểm như va chạm vào tường hoặc các máy móc lân cận. Tuy nhiên, có một điểm quan trọng cần lưu ý: CMAA không cho phép sử dụng các công tắc giới hạn này như các thiết bị điều khiển thông thường. Sai lầm này thực tế gây ra khoảng một nửa số vụ tai nạn kho bãi có thể phòng tránh được, theo dữ liệu từ Hội đồng An toàn Quốc gia (National Safety Council) năm ngoái. Để thiết lập đúng cách, người lao động cần ghi chép chính xác các giá trị mô-men xoắn (torque) tại các điểm dừng và tiến hành kiểm tra tải định kỳ hàng năm bằng các quả tải đáp ứng tiêu chuẩn chứng nhận. Đối với các kho chứa chất nguy hiểm, yêu cầu an toàn còn khắt khe hơn: việc kiểm tra phải được thực hiện thường xuyên hơn — mỗi ba tháng một lần thay vì một năm một lần.

Lựa chọn Công tắc giới hạn cần cẩu phù hợp cho ứng dụng của bạn

Việc lựa chọn công tắc giới hạn cần thiết cho cần cẩu phù hợp đòi hỏi xem xét nhiều yếu tố, bao gồm khả năng tải, độ bền trong các điều kiện môi trường và khả năng tương thích với các hệ thống hiện có. Đối với những nơi có vấn đề về bụi và độ ẩm — chẳng hạn như các công trường ngoài trời hoặc khu vực gần nguồn nước — hãy chọn các công tắc đạt chuẩn IP67 trở lên. Cũng cần kiểm tra thông số điện: hầu hết cần cẩu tiêu chuẩn yêu cầu dòng điện khoảng 20–40 A để tránh sự cố khi xảy ra các đợt tăng điện đột ngột. Đảm bảo thiết bị được lắp đặt phải tương thích tốt với bộ điều khiển logic lập trình (PLC) và bộ biến tần (VFD) đã có sẵn. An toàn là trên hết, do đó đối với các hoạt động quan trọng, cần tuân thủ tiêu chuẩn ASME B30.16-2023. Đừng quên yếu tố tiếp cận bảo trì — một thiết kế hợp lý ở khâu này sẽ giúp giảm thiểu rắc rối sau này khi thiết bị bất ngờ gặp sự cố. Khi tất cả các yếu tố này được lựa chọn và tích hợp đúng cách dựa trên thực tế vận hành hàng ngày tại hiện trường, thiết bị sẽ có tuổi thọ dài hơn và tần suất hỏng hóc sẽ giảm đáng kể.