JL-30000落錘試驗機安全可靠性改進

張衛華，田孟建，唐 駿

（1.渤海裝備巨龍鋼管公司，河北青縣062658；2.渤海裝備第一機械廠，河北青縣062658）

在鋼管制造企業，理化實驗室因特殊的職能和特性，其安全工作處于特別重要的地位。實驗室的安全既貫穿于試驗的各個環節，涉及人員、樣品、建筑、設備及環境等多個方面，并可能對公共安全產生影響。巨龍鋼管公司鋼管和鋼板的理化性能實驗室雖然面積不大，但同樣存在觸電傷害、機械傷害、物體打擊、高處墜落、火災爆炸、中毒腐蝕等不安全因素。在日常的理化檢驗過程中，檢驗人員發現JL-30000落錘試驗機存在設計上的缺陷，這些缺陷給安全生產帶來了較大的威脅。筆者從硬件上探討了JL-30000落錘試驗機的安全性缺陷及改進措施，旨在提升落錘試驗的本質安全水平，保障操作人員的安全。

1 落錘試驗機的工作原理

落錘試驗機由框架部分、送料部分、提升系統、工作系統和安全保護系統組成。JL-30000落錘試驗機主機結構如圖1所示。該機可以通過調整配重鉈數量和沖擊高度來控制沖擊能量。操作人員將試樣放置在砧座上，將錘體升至一定高度，使其以自由落體的方式下落，砸斷試樣。取出試樣后，計算試樣斷口的剪切面積，即在有效評定區域內扣除脆性區后剩余區域所占評定區域的比例。斷口剪切面積是評判鋼板或鋼管力學性能的一個重要指標。具體的試驗操作過程如圖2所示。

圖1 JL-30000落錘試驗機主機結構圖

圖2 落錘試驗操作流程

2 JL-30000落錘試驗機存在的安全隱患

JL-30000落錘試驗機的關鍵部件是提升系統和工作部分。提升系統由電機、雙級渦輪渦桿減速機、卷揚機、鋼絲繩、起吊框架及吊鉤等組成；工作部分由錘體、錘頭、配重鉈、砧座、對中裝置組成。該落錘試驗機的錘體最大質量為1 100 kg，最大沖擊高度是2 800 mm；工作方式為自由落體，沖擊速度快，沖擊能量大。如果操作不當，不僅會損壞設備，還可能造成人員觸電、機械傷害、物體打擊等安全事故。雖然JL-30000落錘試驗機本身設計了安全保護系統，但因為該機制造年代較早，實踐經驗相對欠缺，因而在安全防護方面存在不足之處，主要表現在以下幾個方面。

2.1 電源線漏電或短路

由于JL-30000落錘試驗機錘體部分質量大，在工作過程中突然釋放整個錘體，錘體瞬間下落，連接電源線也隨著錘體急速下落，該設備原有電源線為明線，電源線連接到5 m多高的錘體上。錘體在反復提升和下落過程中電源線與設備框架發生接觸摩擦，造成電源線絕緣層破損，導致電線漏電或短路。

2.2 未設置極限限位安全裝置

JL-30000落錘試驗機未設置極限限位安全裝置，無級變速的電動機帶動鋼絲繩提升錘頭，提升高度由操作人員根據樣品的韌性來估算，設備未安裝高度行程限位安全保護裝置。若對設備安全操作規程不熟悉或受外來因素干擾，在錘體上升到應有高度后沒有及時停止，不斷上升的錘體到了最高位置后就會發生鋼絲繩被電機絞斷的險情。而且該設備機體高大，維修很困難，一但發生這種故障會造成設備的嚴重損壞。

2.3 人工放置試樣風險巨大

JL-30000落錘試驗機改進前，試樣放置由人工完成。如果發生設備故障或操作失誤，導致錘體墜落、鋼絲繩崩斷、試樣砸飛等突發性意外事件，而此處空間狹小，障礙較多，殊難躲避，這就會給操作人員帶來巨大的安全風險。

2.4 安全防護罩達不到安全要求

JL-30000落錘試驗機的安全防護罩的高度只有840 mm，一旦鋼絲繩被電機絞斷從高處向下甩出或者試樣被砸斷后反彈飛出，如果操作人此時站在操作臺處或防護罩附近就可能被斷裂的鋼絲繩抽擊或被飛出的試樣砸傷。

3 落錘試驗機的安全可靠性改進

3.1 增加安全限位裝置

在落錘試驗機立柱上增設機械限位開關，具體位置如圖3所示。安裝機械限位開關后，無論是設備提升系統故障還是人為誤操作，當錘體升到預設位置時就會自動斷電停止，這樣就形成了安全保護功能，避免了因誤操作或設備故障而發生安全事故。

圖3 落錘試驗機立柱增設的機械限位開關實物照片

另外，與落錘試驗機生產廠家協商對操作臺進行了改進，增加了預制高度。改進后的落錘試驗機操作臺顯示屏如圖4所示。且同一材質、同一厚度的試樣，錘頭高度只需要一次設定，提高了試驗效率。

圖4 改進后的落錘試驗機操作臺

3.2 線路改進

將原落錘試驗機的電源明線改為用碳刷傳導電流，即通過碳刷在滑線盒內的上下滑動接通電源，改進后的實物照片如圖5所示。原落錘試驗機的線路改進后，有效避免了電線的頻繁損壞，消除了事故隱患。

3.3 増加自動送樣小車

落錘試驗機改進前，試樣放置由人工完成，安全風險較大。改進后增加了自動送樣小車，如圖6所示。試樣通過小車送進、取出。這樣，操作人員送樣、取樣可以完全在落錘試驗機的防護欄之外完成，使操作人員的安全更有保障。

圖5 落錘試驗機線路改進后的實物照片

圖6 自動送樣小車實物照片

3.4 增加安全防護欄

原有護欄高度偏低，試樣容易崩出來打傷外圍人員，因此，在原有安全網外圍又增加一道高度為2 000 mm的安全防護板。新增防護板如圖7所示，新增防護板有效防止了試樣反彈飛出的事故隱患。

圖7 新增防護板實物照片

4 結語

對JL-30000落錘試驗機實施上述改進方案后，提高了該落錘試驗機的安全可靠性，確保即使在設備故障或誤操作的情況下也不會發生安全事故。實際使用結果表明，對該落錘試驗機進行的安全可靠性改進是成功的，取得了較好效果。

[1]崔克請，張禮敬，陶剛.安全工程與科學導論[M].北京：化學工業出版社，2006.

[2]崔政斌，邱成，徐德蜀.安全生產基礎新編[M].北京：化學工業出版社，2004.

[3]左東紅，貢凱青.安全系統工程[M].北京：化學工業出版社，2004.

[4]王樹人，代文科，山靜民.管線鋼落錘撕裂試驗的能量測試[J].焊管，2006，29（02）:47-48.

[5]孫宏.淺談落錘撕裂試驗的方法與設備[J].理化檢驗（物理分冊），2002，38（02）：70-71.

[6]陳宏達，霍春勇，馮耀榮，等.管線鋼落錘撕裂試驗方法的建立、應用及發展[J].鋼鐵研究學報，2005,17（06）:1-5.

[7]孫宏，代樹亭，李超，等.新型落錘撕裂試驗機的應用[J].鋼管，2002，31（06）:45-47.