一種為掀蓋類設備加裝安全防護裝置的方案

中國航發南方工業有限公司 劉陽

關鍵字：掀蓋；設備；汽缸；插銷；互鎖；安全隱患

1 引言

在工業企業中存在大量的槽罐類設備，這類設備往往都帶有一個蓋子，我們稱之為掀蓋類設備。常見的掀蓋類設備，其掀起和關合蓋子這兩個動作，基本是由壓縮空氣驅動的汽缸操控的。由于廠房內的壓縮空氣管路系統接頭多、損耗多，容易出現氣壓不穩、氣壓不足、突然掉壓等現象，有可能導致負責掀起蓋子的汽缸出現動力缺失的現象。氣缸一旦出現動力缺失的情況，負責掀蓋、關蓋的氣缸便會自行收縮，設備的蓋子便會自行掉落，從而出現砸到下方操作工的安全事故。在現有的壓縮空氣系統不升級改造的前提下，通過在設備上加裝汽缸“插銷”裝置對其進行機械鎖死，同時，“插銷”的控制部分與設備原掀蓋控制系統進行電氣互鎖，以保證即使壓縮空氣漏氣或者突然掉壓，設備蓋子也不會自行掉落。

2 改造前情況

我公司有一條丙烯酸酯浸滲生產線，共由6 臺罐子式的掀蓋類設備組成。在此次改造之前，設備的蓋子均利用壓縮空氣驅動的汽缸來完成蓋子的掀起和落下動作。曾經在某一時間，在生產作業過程中，操作工將設備蓋子掀起后便俯身在下方進出零件，此時罐體的蓋子突然自行下落，當時自行下落的蓋子險些砸到正在下方的操作工人，情況非常緊急，好在操作工及時察覺到了危險的來臨立即躲開才得以避免了事故的發生。針對這一情況，我們認為此處存在著嚴重的安全生產事故隱患，需立即對其進行整改，消除這一安全隱患。

3 原因分析

我們經過現場調查和分析后發現，造成設備的蓋子自行下落的原因可以從兩個大的方面來分析。

設備外部原因：現有的設備所在的廠房，經過調查發現長期存在這樣一個現象:當生產任務緊張或者設備同時用氣的時候，該廠房內的壓縮空氣就會出現氣壓不足、氣壓不穩、突然掉壓等異常現象，而設備上掀蓋氣缸的動力本來就來自廠房的壓縮空氣系統，因此，當負責提供動力的壓縮空氣系統出現異常時，就會導致掀蓋氣缸動作的異常（自行收縮），進而導致蓋子自行掉落現象的發生。

設備自身原因：目前現有的設備，是以壓縮空氣作為驅動動力，利用掀蓋汽缸的伸和縮來完成掀起蓋子和關合蓋子等動作。經過實際使用發現，該設備的制造商并未考慮在廠房壓縮空氣氣壓不足、氣壓不穩或者氣壓波動等情況下可能導致的掀蓋氣缸誤動作砸到下方操作工的安全隱患。同時，設備自身本體也缺少在特殊情況下的緊急保護裝置和措施。

4 設計思路

在設計工作進行之初，共有兩種設計思路。一種是從引起設備蓋子自行掉落的外部原因（即廠房的壓縮空氣系統）入手，第二種是從設備自身的原因入手。

第一種設計思路,從設備外部即廠房的壓縮空氣系統入手,要想解決設備的蓋子自行往下掉落的問題,就需要對廠房的壓縮空氣系統進行升級改造,來提高廠房的壓縮空氣系統的穩定性和可靠性。由于此項升級改造工作的改造成本費用較高（需要數十萬元），并且改造周期較長，會給公司日常生產帶來較大影響，綜合周期和費用等因素后，決定將這一設計思路暫時放棄。

第二種設計思路，從設備本身入手。在不改造現有的廠房壓縮空氣系統的情況下，要想解決設備的蓋子自行往下掉落的問題，就只有把焦點聚焦在設備本體上，對設備本體進行一定程度的改造，為其加裝上一種安全防護裝置，在設備掀起蓋子的情況下，能夠將設備的蓋子鎖死。通過對設備本體的研究，發現要想保證蓋子不會因為壓縮空氣掉壓而自行掉落，需要在設備上加裝一套機械鎖死裝置來充當“保險”的作用。進一步聯想到可以在設備上加裝一套“插銷”，當蓋子掀起到位后，插銷伸出將蓋子鎖死，這樣即使出現壓縮空氣氣壓不穩的情況，因為蓋子處于被“插銷”鎖死的狀態，因此蓋子也不會自行向下掉落。同時，為了縮短施工周期盡量減小對公司生產造成的影響并且降低成本，本方案同樣采用壓縮空氣驅動的汽缸。

最終，經過對比分析和綜合考慮，我們決定選擇成本費用較低、改造周期較短的第二種設計思路，并按照第二種設計思路來進行相關的技術方案的設計。

5 改進方案

此次改進活動的技術方案，共由機械部分和電氣控制部分組成。

機械部分，在原有的丙烯酸酯浸滲線設備本體上，選取恰當的位置，在不影響設備蓋子正常掀起和關合的前提下，為其加裝一組用于充當“插銷”作用的新氣缸。為了保證“插銷”結構受力平衡，同時為了保證“插銷”鎖死蓋子時的機械強度足夠強大，保證即使在廠房壓縮空氣系統失壓掀蓋氣缸完全失去動力的極端情況下，“插銷”也能夠牢牢地鎖住沉重的蓋子，使其不掉落下來，此次改進方案決定為每臺設備的蓋子配備一組共2 個“插銷”氣缸，分布在設備掀蓋氣缸的兩側，一邊安裝一個“插銷”氣缸。新加裝的“插銷”氣缸具體分布情況見下圖。

圖1 “插銷”汽缸安裝分布圖

電氣控制部分，一共分為兩個部分，即“插銷動作控制部分”和“插銷氣缸與掀蓋氣缸電氣互鎖部分”。

插銷動作控制部分的實現形式，是通過新加裝的按鈕來控制電磁閥的接通和斷開來實現對“插銷”氣缸的控制，該部分主要作用是控制“插銷”氣缸的伸出和縮回，進而來控制“插銷”的伸出與收回動作。

插銷氣缸與掀蓋氣缸的互鎖部分，該部分的主要作用是防止誤操作帶來的隱患，具體來說是為了確保實現兩個作用。第一個作用:當設備在掀起蓋子時，只有當蓋子完全掀起到位的情況下，“插銷”氣缸的控制部分才能起作用，否則，當設備的蓋子沒有掀到位的時候，操作工如果誤操作去按按鈕，“插銷”氣缸是不會動作的。第二個作用:確保只有先把“插銷”收回撤出，操作工才能去關合蓋子，否則，如果“插銷”尚未收回撤出，那么操作工誤操作去按按鈕關合蓋子是無效的, 具體的“插銷”控制原理圖見下圖。

圖2 “插銷”控制原理圖

6 實施效果

按照上述改造方案，我們將之前制定出的改造方案付諸實施，改造工作進展順利，并且在較短時間內完成。同時，由于所選擇的改進思路和方案并未涉及廠房的壓縮空氣系統改造，因此把對生產的影響降到了最低。改造實施完成后，經過一段時間的使用驗證，發現此次改造效果較為明顯，達到了預期的效果，主要體現在兩個方面。

效果1：通過在設備本體上加裝一組“插銷”鎖死裝置，當操作工將蓋子掀起到位后，只需按一下按鈕，“插銷”便可以自動伸出，將設備的蓋子牢牢地鎖死，這樣一來，即使突然出現壓縮空氣氣壓不足、氣壓不穩等情況，設備的蓋子也不會自行掉落下來，也就消除了操作工被砸的安全隱患。

效果2：通過在設備本體上加裝“插銷”鎖死裝置的方法，避免了對廠房整個壓縮空氣系統進行升級改造，為企業節約了很大一部分成本費用。

7 結語

（1）對于現代工業企業中大量正在使用的帶蓋槽罐類等掀蓋類設備，在某些特定的情況下，確實存在著蓋子自行掉落砸到下方操作者的風險和安全隱患。這一現象不容忽視，因為一旦發生，將會給企業和一線操作者帶來嚴重后果。

（2）通過此次整改改進活動的實施，我們可以發現，本文提供的改進思路和實施方案具有成本低、周期短、效果好、對生產影響小等顯著優點。

（3）通過在掀蓋類設備上加裝自動“插銷”裝置，可以有效地消除因設備自身和廠房壓縮空氣系統等內外部原因帶來的安全隱患。

（4）此次整改的部分內容可以引申推廣至槽類、罐類等掀蓋類設備的生產廠家的產品設計研發環節。讓類似設備的生產制造廠家在其后續的產品研發設計過程中將這一問題納入設計考慮中，在產品研發設計環節對自己的產品進行性能升級和安全升級，提升所制造的類似設備產品的安全性。