海盜船的典型問題分析與對策研究

馬為孝

(江蘇省連云港市亞橋機械制造有限公司 連云港 222023)

海盜船的典型問題分析與對策研究

馬為孝

(江蘇省連云港市亞橋機械制造有限公司 連云港 222023)

海盜船作為一種載人娛樂的大型游樂設備，運行時的安全性必須得到可靠保證。針對海盜船在實際運營中暴露出來的典型問題，從設計、制造與安裝、使用等各個層面進行了原因分析，查找出了癥結所在，提出了相應的解決對策，并給出了指導性建議。

海盜船 典型問題 大型游樂設施 對策建議

大型游樂設施——“海盜船”是一種繞水平軸往復擺動的游樂項目。該游樂設備因外觀造型不同而名稱各異,有的將外觀設計為中國龍舟的,稱為“蕩龍舟”,有的設計為仿古代海盜船的,則稱之為“海盜船”。其安裝在各類游樂園(場)內供游客娛樂。是一種接受國家或地方質監部門監管的機電類特種設備,因其為載有大量乘客的運動載體,它的安全性必須得到可靠保證。雖然在設計、制造、安裝、檢驗、使用等環節國家已有相關的法規、規范、標準等進行監管,但隨著游樂設施行業的快速發展,大量海盜船相繼推向市場,仍然暴露出不少上述各環節中的問題,存在較大的安全隱患,必須引起足夠的重視并切實加以解決。筆者根據多年來行業內所收集到的相關信息,逐一進行原因分析,并給出解決措施。

1 運行特征

海盜船的運行特征為:船底地基基礎上的驅動裝置先投入運轉,控制系統安全檢查確認后,轉入自動操作模式。海盜船啟動后從開始緩慢擺動到逐漸加速擺動,猶如乘客乘船出海突遇大風駭浪,時而沖上浪濤之巔,時而跌入驚心動魄的谷底。是一種既驚險又刺激的娛樂項目,深受廣大乘客喜愛(見圖1)。

2 存在的典型問題分析及解決措施

2.1 設計

常見海盜船驅動系統中的動力源有的采用(液壓傳動)液壓泵,有的采用直流電機驅動,有的采用交流電機驅動等多種驅動方案。液壓傳動系統由于存在滲、漏油,系統管路復雜,受環境條件影響較大等缺點,目前已較少采用此方案;直流電機驅動系統由于驅動力矩大,調速方便,控制系統復雜,成本較高,多用于載客量較大的大型海盜船中;對于中小型海盜船多采用交流電機與帶輪或減速機組合的方式來實現對船體的驅動。由于游樂設備市場競爭激烈,用戶要求整機裝機功率盡量小,以節能降耗,有的廠家為降低成本,以較低售價搶占市場,驅動系統中動力源直接采用工業領域內常見的Y2系列普通鼠籠式三相異步電動機。此普通電機功率不大,同步轉速小于1000rpm,機械特性為硬特性,工作制為連續式。此種驅動方案海盜船在使用中發生多起普通電機使用一段時間后損壞的案例,造成整機無法啟動,給用戶帶來了一定的經濟損失。后經過深入地分析論證,得知此種驅動方案不可取。因為海盜船啟動時為重載狀態(船體+乘客),啟動瞬間需要輸入很大的驅動力矩,由靜止狀態到逐漸加速的變速運動過程,該過程中電機應能適應重載啟動、頻繁正反換向工況要求。而普通電機只適宜在空載或輕載狀態下啟動,后連續穩定運行,不宜短時頻繁啟動及正反換向,很顯然普通電機的工作特性無法滿足海盜船運行工況的要求。平時乘客量少時,電機溫升不高,勉強運行。但在夏季恰逢節假日時,游客眾多,海盜船基本上是滿載運行,每個運行周期停機時間很短,普通電機在極大的啟動電流及多次超額定電流運行時,損耗增加,定子線圈嚴重發熱,溫升急劇升高,超過電機自身允許溫升后,造成普通電機燒毀,驅動系統癱瘓。

圖1 海盜船主視圖

2.2 制造與安裝

海盜船是依靠吊裝在四根斜立柱及上部橫梁所組成的支架上來回往復擺動的(見圖1)。四根斜立柱底部通過與地基基礎上預埋鋼板實現連接,連接形式有焊接或地腳螺栓等。焊接連接形式安裝方便,但工程現場施工時間長,工作量大,而且接頭處的焊縫必須進行無損檢測,要達到有關標準、規范的要求。地腳螺栓連接形式現場安裝工作量小,但對立柱組成的支架總成的制造精度及地基基礎上預埋鋼板上的螺栓組位置精度提出了更高要求,否則立柱組成的支架無法順利安裝。某公司曾有幾臺采用焊接連接形式的海盜船安裝驗收合格后,運行一段時間發現整機某些部位有異常聲響,嚴重影響到海盜船的正常營運。后制造廠家與園方密切配合,多次反復試驗,最終找到導致出現異常聲響的來源為立柱中部及船體與吊臂下吊掛點處。由于單根立柱鋼管與上部橫梁為法蘭連接,鋼管細而長,運輸裝卸過程中鋼管的變形,加上工廠內法蘭連接處制造偏差及地基基礎柱腳預埋鋼板中心的位置偏差,造成實際立柱柱腳中心與設計值偏離過大。安裝時為保證兩者同心,強迫使立柱鋼管底部發生位移以實現準確就位,立柱中部材料可能處于彈性變形(彎曲)的極限狀態,加上柱腳焊縫焊接時產生的較大內應力無法消除;另外,經查船體與吊臂下吊掛點處銷軸間隙過大。由于吊臂為鋼桁架焊接結構件,隨著焊接時產生的內應力逐漸釋放及運輸裝卸、現場安裝過程中發生的變形,造成孔系不同心,當吊臂上吊掛點處多根銷軸與橫梁裝配完好后,下吊掛點處兩根銷軸很難裝配到位,于是在工廠內制造時人為加大此處銷軸孔內徑,這樣裝配容易,但帶來了配合間隙過大的問題。綜合以上兩個方面因素,當驅動系統中驅動輪擠壓船體龍骨,推動船體運動時,運動體(船體、吊臂、乘客等)有上抬趨勢,存在較大間隙銷軸處產生金屬撞擊、擠壓摩擦聲響;運動體自重疊加其運動產生的離心慣性力,形成的合力促使立柱發生屈曲變形。當船體上滿員時(滿載狀態),隨著擺角的增大,合力達到極限,立柱產生的彎曲變形量也達到最大值,此彎曲效能將前述發生在立柱中部的彎曲變形拉回相反方向,在船體擺動的兩側不斷反復進行,這樣立柱就產生劇烈震顫而不時發出清脆的聲響。以上兩處聲響就是上述問題產生異常聲響的原因所在。

2.3 使用

在海盜船一個完整的運行周期中,當計時時間到達后,驅動系統斷能停機,船體還在不停地擺動。此時減速、制動裝置投入運行,迫使船體逐漸減速直至完全停止。制動裝置是通過氣壓系統送氣至頂升氣缸來工作的。某游樂園內一臺進口的海盜船在進行當日的第39次運行,船體逐漸到達最高點。此時,電氣操作臺面板上的故障燈突然亮起,操作人員馬上按下急停按鈕后,發現制動裝置不動作,已經失靈。海盜船還在不停地搖擺中,原來設定運行120s就停船的,變成足足搖擺了20多分鐘,最后經過游樂園內工作人員的人工剎車,海盜船才逐漸停穩。這時船上多名乘客都已出現不同程度的惡心目眩反應,其中有兩名身體反應較重的乘客被緊急送往醫院治療。事件發生后,游樂園組織有關技術人員對事故原因進行了排查。檢測后發現導致此次設備故障的主要原因是控制制動裝置頂升氣缸的進氣管(PU軟管)突然漏氣,氣缸無法正常工作造成的。該事件發生前,設備剛通過檢測單位進行的定期檢驗,之前也未發生過故障,質監部門對事故調查后,將此次設備事故確定為突發故障。事后游樂園對制動裝置進行了改造維修,在原裝置氣缸旁增設一手動液壓千斤頂,如果再次發生該處氣動系統失靈,就能通過手動操作千斤頂來工作,在2min內就可迅速將設備停止。

3 結束語

針對海盜船在設計、制造與安裝、使用中出現的各種典型問題,進行了深入細致的分析,查找出了產生問題的根源所在,并給出了改進措施。作為載人娛樂的特種設備——海盜船,由于其載客量大,多為青少年及家庭成員群體,必須確保樹立安全第一理念,時刻將設備安全放在第一位來認真對待。否則,易引起安全生產事故,甚至出現人身傷亡慘劇,造成不必要的經濟損失和負面的社會影響。現給出如下建議及對策:

1)目前國內制造海盜船設備的廠家眾多,規模大小均有,產品質量性能差距很大。售價較低的廠家,往往是在材料的選用上以次代優,結構設計上盡量簡化,安全系數取為標準規定的最小值,標準機電產品選配,均采用質量中等偏下的小公司產品,以盡可能地壓縮整機成本,這樣才能以較低的售價取得訂單。換來的是用戶只能勉強使用,突發故障增多,安全隱患暗藏,維護費用增加,綜合投資成本并不低。所以,用戶在采購新設備時,一定要認真把關,仔細審查供貨廠家的資質、規模、技術水平、用戶業績(評價),現場實地考察,多方面權衡后,再選擇能保質保量,售后服務好,業界口碑佳,按期交貨的供貨廠家,從源頭上解決好設備的供貨問題,以消除后患。

2)對于制造、安裝單位,設備在廠內制造過程中,一定要嚴格按照質量保證體系進行,加強產品的全過程控制,確保按照各作業規程、工藝流程來實施。特別是針對一些重要零部件本應該加工的部位,必須按照圖紙、工藝等規定進行加工,以確保形狀與位置精度上的要求。可以通過對外協作加工或新購工藝裝備來實現,絕不可為片面節省加工費用而降低制造精度。安裝單位在用戶現場安裝作業時,要嚴格按照作業指導書規定實施,牢固樹立安全責任意識,要加強安裝人員技能培訓、考核,不斷提升技術水平,不可為追趕工期而忽視安裝質量。要建立健全安裝現場的施工監理制度,確保落到實處,并做好現場檢驗質量記錄及調試、試驗、檢驗、驗收等工作。

3)加強設備的使用管理,健全設備使用管理制度,建立設備運行、維護、檢修等管理規范。特別是強化落實設備的日檢、周檢、月檢等定期檢查工作,不能流于形式,時緊時松。機電設備隨著使用時間的延長,都有可能產生某些預想不到的突發故障,平時針對設備上頻繁工作的部件應儲備另一套冗余裝置,這樣才能確保事故發生時,及時有效應對,化險為夷。要制定針對突發事件的應急處理預案,并定期實施演練,達到預設效果。

［1］ JB/T 8680—2008 Y2系列三相異步電動機技術條件［S ］．

［2］ JB/T 9577—2011 Z系列中型直流電動機技術條件［S］．

［3］ GB 755—2008 旋轉電機 定額和性能［S］．

［4］ GB 50231—2009 機械設備安裝工程施工及驗收通用規范 ［S］．

［5］ 鄭志濤，劉喜旺，陳建生，等．大型游樂設施制造與安裝［M］．上海：同濟大學出版社，2015．

［6］ 邊城雨．驚險一幕 海盜船搖擺約20分鐘才停［N］．寧波晚報，2011．

Analysis and Countermeasures of Typical Problems of the Pirate Ship

Ma Weixiao
(Lianyungang city, Jiangsu Province and Yaqiao Machinery Manufacturing Co., LTD. Lianyungang 222023)

Pirate ships is a large-scale amusement equipment, the safety during runtime must be reliable guaranteed. In view of the pirate ship typical problems exposed in the actual operation, the reasons are analyzes in the aspects of design, manufacture and installation, use and other, to fi nd out the sticking point and put forward the corresponding countermeasures, and the guidance suggestions is given in this thesis.

Pirate ship Typical problems Large-scale amusement equipment Countermeasures and suggestions

X924

：B

1673-257X(2017)07-0069-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.07.016

馬為孝（1971～)，男，本科，技術部長，工程師，從事游藝設備新產品的研發及設計、制造等方面的技術管理工作。

馬為孝，E-mail： 908032164@qq．com。

2017-04-24）