鍋爐爐內(nèi)升降平臺卷揚機故障分析

常學軍，苗力中，許多喜

(寧夏銀儀電力設備檢修安裝有限公司，寧夏 銀川 750021)

鍋爐爐內(nèi)升降平臺卷揚機故障分析

常學軍，苗力中，許多喜

(寧夏銀儀電力設備檢修安裝有限公司，寧夏 銀川 750021)

介紹了一起爐內(nèi)升降平臺卷揚機故障引發(fā)的人身傷害未遂事故，分析和總結(jié)了卷揚機結(jié)構設計中的問題，提出了卷揚機零部件設計制造以及安全保護措施的建議，供設計和使用單位參考借鑒。

鍋爐檢修；升降平臺；卷揚機；制動器

0 引言

鍋爐爐內(nèi)升降平臺是鍋爐內(nèi)部檢修時運送人員、機具和材料的爐膛內(nèi)部提升設備。隨著發(fā)電機組容量參數(shù)的不斷提高，爐內(nèi)升降平臺已經(jīng)成為鍋爐檢修的必配設備，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，還可減輕人員勞動強度。

鍋爐爐內(nèi)升降平臺是鍋爐內(nèi)部檢修時載人載物的平臺，必須具備非常高的安全可靠性。因此，應從設計、安裝、操作、日常維護、人員培訓等方面來保證爐內(nèi)升降平臺的安全性和可靠性。

1 事故經(jīng)過

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

3 名工作人員從12.6 m人孔進入爐內(nèi)，經(jīng)爬梯上至18.87 m腳手架組裝平臺后，分別對腳手架組裝平臺、爐內(nèi)升降平臺及周邊情況進行檢查，確認無異常后開始起升；上升至22 m時，升降平臺停止，經(jīng)檢查平臺四周無異常后，繼續(xù)上升；爐內(nèi)升降平臺升至22.56 m時，平臺發(fā)生滑落，3人隨爐內(nèi)升降平臺一起滑落(3人安全帶均掛設可靠)至搭設在爐內(nèi)標高18.87 m的腳手架組裝平臺上，滑落高差3.69 m。現(xiàn)場工作人員將3人送往醫(yī)院進行檢查，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)場調(diào)查和分析，確認升降平臺與水冷壁間無異物，檢查鋼絲繩無打結(jié)，水冷壁表面無撞擊等痕跡，導向輪完好，局部平臺護欄及踏板脫落。平臺向下滑落時，升降平臺四角布置的斷繩保護器未動作。

2 事故原因分析

爐頂卷揚機型號為2JM8，檢查卷揚機相關設備發(fā)現(xiàn)，6根Φ20/6×37+FC鋼絲繩從卷揚機滾筒上脫開；卷揚機電機、抱閘裝置及卷揚機基礎均完好，電氣柜內(nèi)各元件均正常；卷揚機減速機齒輪箱上蓋破損，從破損孔洞發(fā)現(xiàn)，第三級從動大齒輪輪轂從鍵槽處貫穿斷裂并掉落一塊。升降平臺在第2次上升的過程中，因輪轂斷裂導致纏繞鋼絲繩的滾筒無法受齒輪反向制動，升降平臺由于自重慣性下滑。

2.1 減速機齒輪制造質(zhì)量原因

起重用減速機在設計時應留有足夠的安全裕度，其零部件質(zhì)量應保證設備可靠運行。發(fā)生故障的減速機為三級斜齒輪減速機，3個從動大齒輪均為鑄鐵件，其齒面、輪輻、輪轂為灰口鑄鐵整鑄后機加工而成。斷裂的第三級大齒輪輪轂如圖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。在長期頻繁啟動及制動作用下，卷揚機滾筒齒輪輪轂鍵槽部位承受交變應力，因為存在鑄造缺陷，該部位承載能力下降，導致輪轂在鍵槽處發(fā)生斷裂。因此，減速機齒輪設計等級低、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 制動系統(tǒng)設計原因

卷揚機結(jié)構如圖2所示。電動機的輸出經(jīng)過三級斜齒輪減速機傳遞至鋼絲繩卷筒。卷揚機采用同軸雙卷筒結(jié)構，每個卷筒又分為3格，爐內(nèi)升降平臺使用的6根工作繩分別卷繞在6個鋼絲繩槽格內(nèi)。2套卷揚機制動抱閘安裝在與電機同軸的減速機輸入齒輪軸兩側(cè)，控制升降平臺的升降與懸停。鋼絲繩卷筒軸端安裝行程限位器，在升降平臺組裝完成后，對平臺的最高位和最低位進行設置，防止升降平臺“沖頂”，并使卷揚機在升降平臺下降至組合平臺后自動停止運行，防止鋼絲繩釋放過量。

對于這種結(jié)構，卷揚機制動抱閘只能限制減速機一級輸入軸的轉(zhuǎn)動，一旦出現(xiàn)減速機的傳動件失效或是斷軸，鋼絲繩卷筒將無法被制動，升降平臺將失控下墜，導致惡性事故的發(fā)生。

圖2 卷揚機結(jié)構示意

2.3 導繩滑輪組運行維護原因

該電廠卷揚機安裝在爐前左側(cè)70 m平臺處，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入爐膛。事故發(fā)生后，對所有導繩滑輪組進行檢查，發(fā)現(xiàn)有2個滑輪抱死，滑輪導繩槽局部磨損。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，工作人員接近爐后的滑輪比較困難。平時，該電廠的爐內(nèi)升降平臺使用完畢后，卷揚機主繩并不完全收回，只是將鋼絲繩頭收至最后1個導繩滑輪處。因此，大部分的導繩滑輪缺少檢查維護，且卷揚機至最后1個導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)升降平臺使用的卷揚機型號為2JM8，為雙卷筒慢速建筑卷揚機，額定起重量8 t。根據(jù)減速機輪轂選材和制造質(zhì)量情況分析，該卷揚機選型時確定的使用等級、荷載狀態(tài)級別過低，造成卷揚機整機工作級別和機械零件使用等級過低，零部件選材和制造質(zhì)量不滿足爐內(nèi)升降平臺使用要求。在實際使用時，該型卷揚機每年累計工作時間只有數(shù)十小時，也很少在額定載荷狀態(tài)下工作，使用等級和荷載狀態(tài)級別并不高。但作為載人起重設備，此設計選型在安全裕度的考慮上明顯不足。

GB/T 1955—2008《建筑卷揚機》中明確規(guī)定，卷揚機不得超載使用，不得用于運送人員，人也不得乘坐在被吊運的物品上。因此，爐內(nèi)升降平臺使用的卷揚機在設計選型時應充分考慮載人載物的特殊性，留有足夠的安全裕度。選擇工作級別更高的減速機進行更換；同時，為防止鋼絲繩卷繞不均勻造成平臺傾斜，卷揚機應裝設排繩器。

3.2 升級卷揚機制動系統(tǒng)

從安全角度考慮，爐內(nèi)升降平臺至少應設置2套獨立的制動系統(tǒng)，即在卷揚機電機后設1套工作制動系統(tǒng)，另在傳動系統(tǒng)末端卷筒部分裝設1套安全制動系統(tǒng)；還可以在卷筒部位設置1套緊急手動制動裝置。這樣，即使是在起動電機、傳動軸、工作制動器、減速箱都損壞的情況下，卷筒部分的安全制動器都能有效地合閘制動，阻止升降平臺滑落。甚至是在安全制動器失效時，現(xiàn)場監(jiān)護人員也可以手動制動，防止事故擴大。

卷筒部分的安全制動器可以選擇輪轂式制動器或液壓盤式制動器。液壓盤式制動器具有制動可靠、合閘響應快等特點，應作為首選型式。

3.3 升級升降平臺保護系統(tǒng)

原升降平臺配置了上下限位保護和斷繩保護器，保護功能簡單。斷繩保護器一般采用位移差保護原理，可在工作繩斷裂時，將平臺負載轉(zhuǎn)移到保護繩上，但僅對鋼絲繩斷裂起保護作用。根據(jù)升降平臺可能出現(xiàn)的各種問題，可以選擇配置超載保護器、平臺傾斜保護器、超速檢測保護器。

(1) 超載保護器報警值設定為額定載荷的90 %，105 %，110 %。當荷載達到90 %時，保護器發(fā)出聲光報警；當荷載達到105 %時，保護器發(fā)出強烈的聲光報警，并在延時1 s后切斷卷揚機電源，制動器動作，避免瞬時沖擊造成的虛假超載；當荷載達到110 %時，保護器在發(fā)出聲光報警的同時，立即觸發(fā)卷揚機停機，停止起升作業(yè)。

(2) 平臺傾斜保護器由1臺傾斜報警顯示儀和4臺雙軸無線數(shù)字傾角傳感器組成，可實時測量X，Y軸方向的角度變化。當某一軸向傾角超出設定的報警角度時，傾斜報警顯示儀發(fā)出聲光報警，提示操作者停止設備運行進行檢查。當X，Y軸方向的傾角同時超出設定的報警角度或多臺傳感器檢測數(shù)據(jù)超限時，傾斜報警顯示儀發(fā)出聲光報警并觸發(fā)卷揚機停機，停止起升作業(yè)。

(3) 超速檢測保護器的卷筒轉(zhuǎn)速檢測開關，安裝在輸出卷筒軸端。在卷揚機出現(xiàn)故障，鋼絲繩卷筒轉(zhuǎn)速超過設定值的15 %—20 %時，轉(zhuǎn)速檢測開關發(fā)出信號，觸發(fā)卷揚機停機，停止起升作業(yè)。

3.4 完善卷揚機管理

加裝鋼絲繩收放工作通道和平臺，在升降平臺每次使用后，要求將鋼絲繩全部收回卷繞到卷揚機卷筒上，收繩時清理灰塵并上油保護。

對卷揚機進行清理檢查和保養(yǎng)，加蓋防塵罩，控制柜切斷電源。保護繩收回時進行清理，卷繞在固定地點并加蓋防塵罩。再次使用升降平臺時，重新布放鋼絲繩，同時對卷揚機本體、電控柜、制動系統(tǒng)進行檢查試驗，對導繩滑輪進行檢查清理，并加注潤滑脂。

4 結(jié)束語

鍋爐爐內(nèi)升降平臺作為特殊的起重設備，必須具備非常高的安全性和可靠性。在設備選用時，應堅持高標準，選擇質(zhì)量可靠、保護措施齊全的設備；并通過加強設備管理，保證設備處于安全穩(wěn)定的健康狀態(tài)。

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

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

3 全國建筑施工機械與設備標準化技術委員會.GB/T 1955—2008 建筑卷揚機[S].北京：中國標準出版社，2008.

4 全國建筑起重機械標準化技術委員會.GB/T 3811—2008起重機設計規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2008.

2017-03-15。

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

苗力中(1989—)，男，助理工程師，主要從事火電檢修機務專業(yè)技術管理工作。

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。