锅炉炉内升降平台卷扬机故障分析

2017-09-01常学军苗力中许多喜

电力安全技术 2017年8期

关键词：卷筒滑轮保护器

常学军，苗力中，许多喜

(宁夏银仪电力设备检修安装有限公司，宁夏银川 750021)

锅炉炉内升降平台卷扬机故障分析

常学军，苗力中，许多喜

(宁夏银仪电力设备检修安装有限公司，宁夏银川 750021)

介绍了一起炉内升降平台卷扬机故障引发的人身伤害未遂事故，分析和总结了卷扬机结构设计中的问题，提出了卷扬机零部件设计制造以及安全保护措施的建议，供设计和使用单位参考借鉴。

锅炉检修；升降平台；卷扬机；制动器

0 引言

锅炉炉内升降平台是锅炉内部检修时运送人员、机具和材料的炉膛内部提升设备。随着发电机组容量参数的不断提高，炉内升降平台已经成为锅炉检修的必配设备，在锅炉本体检修中发挥了重要作用；不仅能大幅度提高工作效率，还可减轻人员劳动强度。

锅炉炉内升降平台是锅炉内部检修时载人载物的平台，必须具备非常高的安全可靠性。因此，应从设计、安装、操作、日常维护、人员培训等方面来保证炉内升降平台的安全性和可靠性。

1 事故经过

2015年9月，某电厂在机组小修期间，使用炉内升降平台进行燃烧器检修时，发生一起炉内升降平台滑落的人身伤害未遂事故。

3 名工作人员从12.6 m人孔进入炉内，经爬梯上至18.87 m脚手架组装平台后，分别对脚手架组装平台、炉内升降平台及周边情况进行检查，确认无异常后开始起升；上升至22 m时，升降平台停止，经检查平台四周无异常后，继续上升；炉内升降平台升至22.56 m时，平台发生滑落，3人随炉内升降平台一起滑落(3人安全带均挂设可靠)至搭设在炉内标高18.87 m的脚手架组装平台上，滑落高差3.69 m。现场工作人员将3人送往医院进行检查，1人左脚后脚踝骨有1处轻微裂纹，另2人身体无异常。

事故发生后，经现场调查和分析，确认升降平台与水冷壁间无异物，检查钢丝绳无打结，水冷壁表面无撞击等痕迹，导向轮完好，局部平台护栏及踏板脱落。平台向下滑落时，升降平台四角布置的断绳保护器未动作。

2 事故原因分析

炉顶卷扬机型号为2JM8，检查卷扬机相关设备发现，6根Φ20/6×37+FC钢丝绳从卷扬机滚筒上脱开；卷扬机电机、抱闸装置及卷扬机基础均完好，电气柜内各元件均正常；卷扬机减速机齿轮箱上盖破损，从破损孔洞发现，第三级从动大齿轮轮毂从键槽处贯穿断裂并掉落一块。升降平台在第2次上升的过程中，因轮毂断裂导致缠绕钢丝绳的滚筒无法受齿轮反向制动，升降平台由于自重惯性下滑。

2.1 减速机齿轮制造质量原因

起重用减速机在设计时应留有足够的安全裕度，其零部件质量应保证设备可靠运行。发生故障的减速机为三级斜齿轮减速机，3个从动大齿轮均为铸铁件，其齿面、轮辐、轮毂为灰口铸铁整铸后机加工而成。断裂的第三级大齿轮轮毂如图1所示，轮毂键槽处存在明显的铸造砂眼孔洞。大齿轮轮毂与齿轮轴为过渡配合套装，使用平键限位。在长期频繁启动及制动作用下，卷扬机滚筒齿轮轮毂键槽部位承受交变应力，因为存在铸造缺陷，该部位承载能力下降，导致轮毂在键槽处发生断裂。因此，减速机齿轮设计等级低、制造质量差是此次故障发生的主要原因。

图1 断裂的大齿轮轮毂

2.2 制动系统设计原因

卷扬机结构如图2所示。电动机的输出经过三级斜齿轮减速机传递至钢丝绳卷筒。卷扬机采用同轴双卷筒结构，每个卷筒又分为3格，炉内升降平台使用的6根工作绳分别卷绕在6个钢丝绳槽格内。2套卷扬机制动抱闸安装在与电机同轴的减速机输入齿轮轴两侧，控制升降平台的升降与悬停。钢丝绳卷筒轴端安装行程限位器，在升降平台组装完成后，对平台的最高位和最低位进行设置，防止升降平台“冲顶”，并使卷扬机在升降平台下降至组合平台后自动停止运行，防止钢丝绳释放过量。

对于这种结构，卷扬机制动抱闸只能限制减速机一级输入轴的转动，一旦出现减速机的传动件失效或是断轴，钢丝绳卷筒将无法被制动，升降平台将失控下坠，导致恶性事故的发生。

图2 卷扬机结构示意

2.3 导绳滑轮组运行维护原因

该电厂卷扬机安装在炉前左侧70 m平台处，6根钢丝绳经2组滑轮转向上升至73 m大板梁顶，再经3组滑轮转向后向下垂直穿过大罩壳穿绳孔进入炉膛。事故发生后，对所有导绳滑轮组进行检查，发现有2个滑轮抱死，滑轮导绳槽局部磨损。经检查，由于前后大板梁间只有部分小规格的连接梁，且没有安装连接通道和工作平台，工作人员接近炉后的滑轮比较困难。平时，该电厂的炉内升降平台使用完毕后，卷扬机主绳并不完全收回，只是将钢丝绳头收至最后1个导绳滑轮处。因此，大部分的导绳滑轮缺少检查维护，且卷扬机至最后1个导绳滑轮间的钢丝绳暴露在高温和高灰尘的环境中，存在较大的安全和质量隐患。

3 解决措施

3.1 更换新减速箱

炉内升降平台使用的卷扬机型号为2JM8，为双卷筒慢速建筑卷扬机，额定起重量8 t。根据减速机轮毂选材和制造质量情况分析，该卷扬机选型时确定的使用等级、荷载状态级别过低，造成卷扬机整机工作级别和机械零件使用等级过低，零部件选材和制造质量不满足炉内升降平台使用要求。在实际使用时，该型卷扬机每年累计工作时间只有数十小时，也很少在额定载荷状态下工作，使用等级和荷载状态级别并不高。但作为载人起重设备，此设计选型在安全裕度的考虑上明显不足。

GB/T 1955—2008《建筑卷扬机》中明确规定，卷扬机不得超载使用，不得用于运送人员，人也不得乘坐在被吊运的物品上。因此，炉内升降平台使用的卷扬机在设计选型时应充分考虑载人载物的特殊性，留有足够的安全裕度。选择工作级别更高的减速机进行更换；同时，为防止钢丝绳卷绕不均匀造成平台倾斜，卷扬机应装设排绳器。

3.2 升级卷扬机制动系统

从安全角度考虑，炉内升降平台至少应设置2套独立的制动系统，即在卷扬机电机后设1套工作制动系统，另在传动系统末端卷筒部分装设1套安全制动系统；还可以在卷筒部位设置1套紧急手动制动装置。这样，即使是在起动电机、传动轴、工作制动器、减速箱都损坏的情况下，卷筒部分的安全制动器都能有效地合闸制动，阻止升降平台滑落。甚至是在安全制动器失效时，现场监护人员也可以手动制动，防止事故扩大。

卷筒部分的安全制动器可以选择轮毂式制动器或液压盘式制动器。液压盘式制动器具有制动可靠、合闸响应快等特点，应作为首选型式。

3.3 升级升降平台保护系统

原升降平台配置了上下限位保护和断绳保护器，保护功能简单。断绳保护器一般采用位移差保护原理，可在工作绳断裂时，将平台负载转移到保护绳上，但仅对钢丝绳断裂起保护作用。根据升降平台可能出现的各种问题，可以选择配置超载保护器、平台倾斜保护器、超速检测保护器。

(1) 超载保护器报警值设定为额定载荷的90 %，105 %，110 %。当荷载达到90 %时，保护器发出声光报警；当荷载达到105 %时，保护器发出强烈的声光报警，并在延时1 s后切断卷扬机电源，制动器动作，避免瞬时冲击造成的虚假超载；当荷载达到110 %时，保护器在发出声光报警的同时，立即触发卷扬机停机，停止起升作业。

(2) 平台倾斜保护器由1台倾斜报警显示仪和4台双轴无线数字倾角传感器组成，可实时测量X，Y轴方向的角度变化。当某一轴向倾角超出设定的报警角度时，倾斜报警显示仪发出声光报警，提示操作者停止设备运行进行检查。当X，Y轴方向的倾角同时超出设定的报警角度或多台传感器检测数据超限时，倾斜报警显示仪发出声光报警并触发卷扬机停机，停止起升作业。

(3) 超速检测保护器的卷筒转速检测开关，安装在输出卷筒轴端。在卷扬机出现故障，钢丝绳卷筒转速超过设定值的15 %—20 %时，转速检测开关发出信号，触发卷扬机停机，停止起升作业。

3.4 完善卷扬机管理

加装钢丝绳收放工作通道和平台，在升降平台每次使用后，要求将钢丝绳全部收回卷绕到卷扬机卷筒上，收绳时清理灰尘并上油保护。

对卷扬机进行清理检查和保养，加盖防尘罩，控制柜切断电源。保护绳收回时进行清理，卷绕在固定地点并加盖防尘罩。再次使用升降平台时，重新布放钢丝绳，同时对卷扬机本体、电控柜、制动系统进行检查试验，对导绳滑轮进行检查清理，并加注润滑脂。