常學(xué)軍，苗力中，許多喜

(寧夏銀儀電力設(shè)備檢修安裝有限公司，寧夏 銀川 750021)

鍋爐爐內(nèi)升降平臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)故障分析

常學(xué)軍，苗力中，許多喜

(寧夏銀儀電力設(shè)備檢修安裝有限公司，寧夏 銀川 750021)

介紹了一起爐內(nèi)升降平臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)故障引發(fā)的人身傷害未遂事故，分析和總結(jié)了卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題，提出了卷揚(yáng)機(jī)零部件設(shè)計(jì)制造以及安全保護(hù)措施的建議，供設(shè)計(jì)和使用單位參考借鑒。

鍋爐檢修；升降平臺(tái)；卷揚(yáng)機(jī)；制動(dòng)器

0 引言

鍋爐爐內(nèi)升降平臺(tái)是鍋爐內(nèi)部檢修時(shí)運(yùn)送人員、機(jī)具和材料的爐膛內(nèi)部提升設(shè)備。隨著發(fā)電機(jī)組容量參數(shù)的不斷提高，爐內(nèi)升降平臺(tái)已經(jīng)成為鍋爐檢修的必配設(shè)備，在鍋爐本體檢修中發(fā)揮了重要作用；不僅能大幅度提高工作效率，還可減輕人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

鍋爐爐內(nèi)升降平臺(tái)是鍋爐內(nèi)部檢修時(shí)載人載物的平臺(tái)，必須具備非常高的安全可靠性。因此，應(yīng)從設(shè)計(jì)、安裝、操作、日常維護(hù)、人員培訓(xùn)等方面來保證爐內(nèi)升降平臺(tái)的安全性和可靠性。

1 事故經(jīng)過

2015年9月，某電廠在機(jī)組小修期間，使用爐內(nèi)升降平臺(tái)進(jìn)行燃燒器檢修時(shí)，發(fā)生一起爐內(nèi)升降平臺(tái)滑落的人身傷害未遂事故。

3 名工作人員從12.6 m人孔進(jìn)入爐內(nèi)，經(jīng)爬梯上至18.87 m腳手架組裝平臺(tái)后，分別對(duì)腳手架組裝平臺(tái)、爐內(nèi)升降平臺(tái)及周邊情況進(jìn)行檢查，確認(rèn)無異常后開始起升；上升至22 m時(shí)，升降平臺(tái)停止，經(jīng)檢查平臺(tái)四周無異常后，繼續(xù)上升；爐內(nèi)升降平臺(tái)升至22.56 m時(shí)，平臺(tái)發(fā)生滑落，3人隨爐內(nèi)升降平臺(tái)一起滑落(3人安全帶均掛設(shè)可靠)至搭設(shè)在爐內(nèi)標(biāo)高18.87 m的腳手架組裝平臺(tái)上，滑落高差3.69 m。現(xiàn)場(chǎng)工作人員將3人送往醫(yī)院進(jìn)行檢查，1人左腳后腳踝骨有1處輕微裂紋，另2人身體無異常。

事故發(fā)生后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和分析，確認(rèn)升降平臺(tái)與水冷壁間無異物，檢查鋼絲繩無打結(jié)，水冷壁表面無撞擊等痕跡，導(dǎo)向輪完好，局部平臺(tái)護(hù)欄及踏板脫落。平臺(tái)向下滑落時(shí)，升降平臺(tái)四角布置的斷繩保護(hù)器未動(dòng)作。

2 事故原因分析

爐頂卷揚(yáng)機(jī)型號(hào)為2JM8，檢查卷揚(yáng)機(jī)相關(guān)設(shè)備發(fā)現(xiàn)，6根Φ20/6×37+FC鋼絲繩從卷揚(yáng)機(jī)滾筒上脫開；卷揚(yáng)機(jī)電機(jī)、抱閘裝置及卷揚(yáng)機(jī)基礎(chǔ)均完好，電氣柜內(nèi)各元件均正常；卷揚(yáng)機(jī)減速機(jī)齒輪箱上蓋破損，從破損孔洞發(fā)現(xiàn)，第三級(jí)從動(dòng)大齒輪輪轂從鍵槽處貫穿斷裂并掉落一塊。升降平臺(tái)在第2次上升的過程中，因輪轂斷裂導(dǎo)致纏繞鋼絲繩的滾筒無法受齒輪反向制動(dòng)，升降平臺(tái)由于自重慣性下滑。

2.1 減速機(jī)齒輪制造質(zhì)量原因

起重用減速機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有足夠的安全裕度，其零部件質(zhì)量應(yīng)保證設(shè)備可靠運(yùn)行。發(fā)生故障的減速機(jī)為三級(jí)斜齒輪減速機(jī)，3個(gè)從動(dòng)大齒輪均為鑄鐵件，其齒面、輪輻、輪轂為灰口鑄鐵整鑄后機(jī)加工而成。斷裂的第三級(jí)大齒輪輪轂如圖1所示，輪轂鍵槽處存在明顯的鑄造砂眼孔洞。大齒輪輪轂與齒輪軸為過渡配合套裝，使用平鍵限位。在長期頻繁啟動(dòng)及制動(dòng)作用下，卷揚(yáng)機(jī)滾筒齒輪輪轂鍵槽部位承受交變應(yīng)力，因?yàn)榇嬖阼T造缺陷，該部位承載能力下降，導(dǎo)致輪轂在鍵槽處發(fā)生斷裂。因此，減速機(jī)齒輪設(shè)計(jì)等級(jí)低、制造質(zhì)量差是此次故障發(fā)生的主要原因。

圖1 斷裂的大齒輪輪轂

2.2 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原因

卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示。電動(dòng)機(jī)的輸出經(jīng)過三級(jí)斜齒輪減速機(jī)傳遞至鋼絲繩卷筒。卷揚(yáng)機(jī)采用同軸雙卷筒結(jié)構(gòu)，每個(gè)卷筒又分為3格，爐內(nèi)升降平臺(tái)使用的6根工作繩分別卷繞在6個(gè)鋼絲繩槽格內(nèi)。2套卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)抱閘安裝在與電機(jī)同軸的減速機(jī)輸入齒輪軸兩側(cè)，控制升降平臺(tái)的升降與懸停。鋼絲繩卷筒軸端安裝行程限位器，在升降平臺(tái)組裝完成后，對(duì)平臺(tái)的最高位和最低位進(jìn)行設(shè)置，防止升降平臺(tái)“沖頂”，并使卷揚(yáng)機(jī)在升降平臺(tái)下降至組合平臺(tái)后自動(dòng)停止運(yùn)行，防止鋼絲繩釋放過量。

對(duì)于這種結(jié)構(gòu)，卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)抱閘只能限制減速機(jī)一級(jí)輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，一旦出現(xiàn)減速機(jī)的傳動(dòng)件失效或是斷軸，鋼絲繩卷筒將無法被制動(dòng)，升降平臺(tái)將失控下墜，導(dǎo)致惡性事故的發(fā)生。

圖2 卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意

2.3 導(dǎo)繩滑輪組運(yùn)行維護(hù)原因

該電廠卷揚(yáng)機(jī)安裝在爐前左側(cè)70 m平臺(tái)處，6根鋼絲繩經(jīng)2組滑輪轉(zhuǎn)向上升至73 m大板梁頂，再經(jīng)3組滑輪轉(zhuǎn)向后向下垂直穿過大罩殼穿繩孔進(jìn)入爐膛。事故發(fā)生后，對(duì)所有導(dǎo)繩滑輪組進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有2個(gè)滑輪抱死，滑輪導(dǎo)繩槽局部磨損。經(jīng)檢查，由于前后大板梁間只有部分小規(guī)格的連接梁，且沒有安裝連接通道和工作平臺(tái)，工作人員接近爐后的滑輪比較困難。平時(shí)，該電廠的爐內(nèi)升降平臺(tái)使用完畢后，卷揚(yáng)機(jī)主繩并不完全收回，只是將鋼絲繩頭收至最后1個(gè)導(dǎo)繩滑輪處。因此，大部分的導(dǎo)繩滑輪缺少檢查維護(hù)，且卷揚(yáng)機(jī)至最后1個(gè)導(dǎo)繩滑輪間的鋼絲繩暴露在高溫和高灰塵的環(huán)境中，存在較大的安全和質(zhì)量隱患。

3 解決措施

3.1 更換新減速箱

爐內(nèi)升降平臺(tái)使用的卷揚(yáng)機(jī)型號(hào)為2JM8，為雙卷筒慢速建筑卷揚(yáng)機(jī)，額定起重量8 t。根據(jù)減速機(jī)輪轂選材和制造質(zhì)量情況分析，該卷揚(yáng)機(jī)選型時(shí)確定的使用等級(jí)、荷載狀態(tài)級(jí)別過低，造成卷揚(yáng)機(jī)整機(jī)工作級(jí)別和機(jī)械零件使用等級(jí)過低，零部件選材和制造質(zhì)量不滿足爐內(nèi)升降平臺(tái)使用要求。在實(shí)際使用時(shí)，該型卷揚(yáng)機(jī)每年累計(jì)工作時(shí)間只有數(shù)十小時(shí)，也很少在額定載荷狀態(tài)下工作，使用等級(jí)和荷載狀態(tài)級(jí)別并不高。但作為載人起重設(shè)備，此設(shè)計(jì)選型在安全裕度的考慮上明顯不足。

GB/T 1955—2008《建筑卷揚(yáng)機(jī)》中明確規(guī)定，卷揚(yáng)機(jī)不得超載使用，不得用于運(yùn)送人員，人也不得乘坐在被吊運(yùn)的物品上。因此，爐內(nèi)升降平臺(tái)使用的卷揚(yáng)機(jī)在設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)充分考慮載人載物的特殊性，留有足夠的安全裕度。選擇工作級(jí)別更高的減速機(jī)進(jìn)行更換；同時(shí)，為防止鋼絲繩卷繞不均勻造成平臺(tái)傾斜，卷揚(yáng)機(jī)應(yīng)裝設(shè)排繩器。

3.2 升級(jí)卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)

從安全角度考慮，爐內(nèi)升降平臺(tái)至少應(yīng)設(shè)置2套獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，即在卷揚(yáng)機(jī)電機(jī)后設(shè)1套工作制動(dòng)系統(tǒng)，另在傳動(dòng)系統(tǒng)末端卷筒部分裝設(shè)1套安全制動(dòng)系統(tǒng)；還可以在卷筒部位設(shè)置1套緊急手動(dòng)制動(dòng)裝置。這樣，即使是在起動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)軸、工作制動(dòng)器、減速箱都損壞的情況下，卷筒部分的安全制動(dòng)器都能有效地合閘制動(dòng)，阻止升降平臺(tái)滑落。甚至是在安全制動(dòng)器失效時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)人員也可以手動(dòng)制動(dòng)，防止事故擴(kuò)大。

卷筒部分的安全制動(dòng)器可以選擇輪轂式制動(dòng)器或液壓盤式制動(dòng)器。液壓盤式制動(dòng)器具有制動(dòng)可靠、合閘響應(yīng)快等特點(diǎn)，應(yīng)作為首選型式。

3.3 升級(jí)升降平臺(tái)保護(hù)系統(tǒng)

原升降平臺(tái)配置了上下限位保護(hù)和斷繩保護(hù)器，保護(hù)功能簡單。斷繩保護(hù)器一般采用位移差保護(hù)原理，可在工作繩斷裂時(shí)，將平臺(tái)負(fù)載轉(zhuǎn)移到保護(hù)繩上，但僅對(duì)鋼絲繩斷裂起保護(hù)作用。根據(jù)升降平臺(tái)可能出現(xiàn)的各種問題，可以選擇配置超載保護(hù)器、平臺(tái)傾斜保護(hù)器、超速檢測(cè)保護(hù)器。

(1) 超載保護(hù)器報(bào)警值設(shè)定為額定載荷的90 %，105 %，110 %。當(dāng)荷載達(dá)到90 %時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警；當(dāng)荷載達(dá)到105 %時(shí)，保護(hù)器發(fā)出強(qiáng)烈的聲光報(bào)警，并在延時(shí)1 s后切斷卷揚(yáng)機(jī)電源，制動(dòng)器動(dòng)作，避免瞬時(shí)沖擊造成的虛假超載；當(dāng)荷載達(dá)到110 %時(shí)，保護(hù)器在發(fā)出聲光報(bào)警的同時(shí)，立即觸發(fā)卷揚(yáng)機(jī)停機(jī)，停止起升作業(yè)。

(2) 平臺(tái)傾斜保護(hù)器由1臺(tái)傾斜報(bào)警顯示儀和4臺(tái)雙軸無線數(shù)字傾角傳感器組成，可實(shí)時(shí)測(cè)量X，Y軸方向的角度變化。當(dāng)某一軸向傾角超出設(shè)定的報(bào)警角度時(shí)，傾斜報(bào)警顯示儀發(fā)出聲光報(bào)警，提示操作者停止設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行檢查。當(dāng)X，Y軸方向的傾角同時(shí)超出設(shè)定的報(bào)警角度或多臺(tái)傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)超限時(shí)，傾斜報(bào)警顯示儀發(fā)出聲光報(bào)警并觸發(fā)卷揚(yáng)機(jī)停機(jī)，停止起升作業(yè)。

(3) 超速檢測(cè)保護(hù)器的卷筒轉(zhuǎn)速檢測(cè)開關(guān)，安裝在輸出卷筒軸端。在卷揚(yáng)機(jī)出現(xiàn)故障，鋼絲繩卷筒轉(zhuǎn)速超過設(shè)定值的15 %—20 %時(shí)，轉(zhuǎn)速檢測(cè)開關(guān)發(fā)出信號(hào)，觸發(fā)卷揚(yáng)機(jī)停機(jī)，停止起升作業(yè)。

3.4 完善卷揚(yáng)機(jī)管理

加裝鋼絲繩收放工作通道和平臺(tái)，在升降平臺(tái)每次使用后，要求將鋼絲繩全部收回卷繞到卷揚(yáng)機(jī)卷筒上，收繩時(shí)清理灰塵并上油保護(hù)。

對(duì)卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行清理檢查和保養(yǎng)，加蓋防塵罩，控制柜切斷電源。保護(hù)繩收回時(shí)進(jìn)行清理，卷繞在固定地點(diǎn)并加蓋防塵罩。再次使用升降平臺(tái)時(shí)，重新布放鋼絲繩，同時(shí)對(duì)卷揚(yáng)機(jī)本體、電控柜、制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行檢查試驗(yàn)，對(duì)導(dǎo)繩滑輪進(jìn)行檢查清理，并加注潤滑脂。

4 結(jié)束語

鍋爐爐內(nèi)升降平臺(tái)作為特殊的起重設(shè)備，必須具備非常高的安全性和可靠性。在設(shè)備選用時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)，選擇質(zhì)量可靠、保護(hù)措施齊全的設(shè)備；并通過加強(qiáng)設(shè)備管理，保證設(shè)備處于安全穩(wěn)定的健康狀態(tài)。

1 鄭 樂.如何保證爐內(nèi)升降平臺(tái)的安全性和可靠性[J].電力安全技術(shù)，2005，7(10)：7-9.

2 郭聞洲，孫廣會(huì)，呂維勇，等.爐內(nèi)檢修平臺(tái)安裝及使用安全注意事項(xiàng)[J].電站系統(tǒng)工程，2007，23(2)：34-36.

3 全國建筑施工機(jī)械與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 1955—2008 建筑卷揚(yáng)機(jī)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

4 全國建筑起重機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 3811—2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

2017-03-15。

常學(xué)軍(1973—)，男，高級(jí)工程師，主要從事電力檢修企業(yè)技術(shù)管理工作，email：chang_xj@163.com。

苗力中(1989—)，男，助理工程師，主要從事火電檢修機(jī)務(wù)專業(yè)技術(shù)管理工作。

許多喜(1980—)，男，助理工程師，主要從事電力檢修企業(yè)安全管理工作。