一种为掀盖类设备加装安全防护装置的方案

中国航发南方工业有限公司 刘阳

关键字：掀盖；设备；汽缸；插销；互锁；安全隐患

1 引言

在工业企业中存在大量的槽罐类设备，这类设备往往都带有一个盖子，我们称之为掀盖类设备。常见的掀盖类设备，其掀起和关合盖子这两个动作，基本是由压缩空气驱动的汽缸操控的。由于厂房内的压缩空气管路系统接头多、损耗多，容易出现气压不稳、气压不足、突然掉压等现象，有可能导致负责掀起盖子的汽缸出现动力缺失的现象。气缸一旦出现动力缺失的情况，负责掀盖、关盖的气缸便会自行收缩，设备的盖子便会自行掉落，从而出现砸到下方操作工的安全事故。在现有的压缩空气系统不升级改造的前提下，通过在设备上加装汽缸“插销”装置对其进行机械锁死，同时，“插销”的控制部分与设备原掀盖控制系统进行电气互锁，以保证即使压缩空气漏气或者突然掉压，设备盖子也不会自行掉落。

2 改造前情况

我公司有一条丙烯酸酯浸渗生产线，共由6 台罐子式的掀盖类设备组成。在此次改造之前，设备的盖子均利用压缩空气驱动的汽缸来完成盖子的掀起和落下动作。曾经在某一时间，在生产作业过程中，操作工将设备盖子掀起后便俯身在下方进出零件，此时罐体的盖子突然自行下落，当时自行下落的盖子险些砸到正在下方的操作工人，情况非常紧急，好在操作工及时察觉到了危险的来临立即躲开才得以避免了事故的发生。针对这一情况，我们认为此处存在着严重的安全生产事故隐患，需立即对其进行整改，消除这一安全隐患。

3 原因分析

我们经过现场调查和分析后发现，造成设备的盖子自行下落的原因可以从两个大的方面来分析。

设备外部原因：现有的设备所在的厂房，经过调查发现长期存在这样一个现象:当生产任务紧张或者设备同时用气的时候，该厂房内的压缩空气就会出现气压不足、气压不稳、突然掉压等异常现象，而设备上掀盖气缸的动力本来就来自厂房的压缩空气系统，因此，当负责提供动力的压缩空气系统出现异常时，就会导致掀盖气缸动作的异常（自行收缩），进而导致盖子自行掉落现象的发生。

设备自身原因：目前现有的设备，是以压缩空气作为驱动动力，利用掀盖汽缸的伸和缩来完成掀起盖子和关合盖子等动作。经过实际使用发现，该设备的制造商并未考虑在厂房压缩空气气压不足、气压不稳或者气压波动等情况下可能导致的掀盖气缸误动作砸到下方操作工的安全隐患。同时，设备自身本体也缺少在特殊情况下的紧急保护装置和措施。

4 设计思路

在设计工作进行之初，共有两种设计思路。一种是从引起设备盖子自行掉落的外部原因（即厂房的压缩空气系统）入手，第二种是从设备自身的原因入手。

第一种设计思路,从设备外部即厂房的压缩空气系统入手,要想解决设备的盖子自行往下掉落的问题,就需要对厂房的压缩空气系统进行升级改造,来提高厂房的压缩空气系统的稳定性和可靠性。由于此项升级改造工作的改造成本费用较高（需要数十万元），并且改造周期较长，会给公司日常生产带来较大影响，综合周期和费用等因素后，决定将这一设计思路暂时放弃。

第二种设计思路，从设备本身入手。在不改造现有的厂房压缩空气系统的情况下，要想解决设备的盖子自行往下掉落的问题，就只有把焦点聚焦在设备本体上，对设备本体进行一定程度的改造，为其加装上一种安全防护装置，在设备掀起盖子的情况下，能够将设备的盖子锁死。通过对设备本体的研究，发现要想保证盖子不会因为压缩空气掉压而自行掉落，需要在设备上加装一套机械锁死装置来充当“保险”的作用。进一步联想到可以在设备上加装一套“插销”，当盖子掀起到位后，插销伸出将盖子锁死，这样即使出现压缩空气气压不稳的情况，因为盖子处于被“插销”锁死的状态，因此盖子也不会自行向下掉落。同时，为了缩短施工周期尽量减小对公司生产造成的影响并且降低成本，本方案同样采用压缩空气驱动的汽缸。

最终，经过对比分析和综合考虑，我们决定选择成本费用较低、改造周期较短的第二种设计思路，并按照第二种设计思路来进行相关的技术方案的设计。

5 改进方案

此次改进活动的技术方案，共由机械部分和电气控制部分组成。

机械部分，在原有的丙烯酸酯浸渗线设备本体上，选取恰当的位置，在不影响设备盖子正常掀起和关合的前提下，为其加装一组用于充当“插销”作用的新气缸。为了保证“插销”结构受力平衡，同时为了保证“插销”锁死盖子时的机械强度足够强大，保证即使在厂房压缩空气系统失压掀盖气缸完全失去动力的极端情况下，“插销”也能够牢牢地锁住沉重的盖子，使其不掉落下来，此次改进方案决定为每台设备的盖子配备一组共2 个“插销”气缸，分布在设备掀盖气缸的两侧，一边安装一个“插销”气缸。新加装的“插销”气缸具体分布情况见下图。

图1 “插销”汽缸安装分布图

电气控制部分，一共分为两个部分，即“插销动作控制部分”和“插销气缸与掀盖气缸电气互锁部分”。

插销动作控制部分的实现形式，是通过新加装的按钮来控制电磁阀的接通和断开来实现对“插销”气缸的控制，该部分主要作用是控制“插销”气缸的伸出和缩回，进而来控制“插销”的伸出与收回动作。

插销气缸与掀盖气缸的互锁部分，该部分的主要作用是防止误操作带来的隐患，具体来说是为了确保实现两个作用。第一个作用:当设备在掀起盖子时，只有当盖子完全掀起到位的情况下，“插销”气缸的控制部分才能起作用，否则，当设备的盖子没有掀到位的时候，操作工如果误操作去按按钮，“插销”气缸是不会动作的。第二个作用:确保只有先把“插销”收回撤出，操作工才能去关合盖子，否则，如果“插销”尚未收回撤出，那么操作工误操作去按按钮关合盖子是无效的, 具体的“插销”控制原理图见下图。

图2 “插销”控制原理图

6 实施效果

按照上述改造方案，我们将之前制定出的改造方案付诸实施，改造工作进展顺利，并且在较短时间内完成。同时，由于所选择的改进思路和方案并未涉及厂房的压缩空气系统改造，因此把对生产的影响降到了最低。改造实施完成后，经过一段时间的使用验证，发现此次改造效果较为明显，达到了预期的效果，主要体现在两个方面。

效果1：通过在设备本体上加装一组“插销”锁死装置，当操作工将盖子掀起到位后，只需按一下按钮，“插销”便可以自动伸出，将设备的盖子牢牢地锁死，这样一来，即使突然出现压缩空气气压不足、气压不稳等情况，设备的盖子也不会自行掉落下来，也就消除了操作工被砸的安全隐患。

效果2：通过在设备本体上加装“插销”锁死装置的方法，避免了对厂房整个压缩空气系统进行升级改造，为企业节约了很大一部分成本费用。

7 结语

（1）对于现代工业企业中大量正在使用的带盖槽罐类等掀盖类设备，在某些特定的情况下，确实存在着盖子自行掉落砸到下方操作者的风险和安全隐患。这一现象不容忽视，因为一旦发生，将会给企业和一线操作者带来严重后果。

（2）通过此次整改改进活动的实施，我们可以发现，本文提供的改进思路和实施方案具有成本低、周期短、效果好、对生产影响小等显著优点。

（3）通过在掀盖类设备上加装自动“插销”装置，可以有效地消除因设备自身和厂房压缩空气系统等内外部原因带来的安全隐患。

（4）此次整改的部分内容可以引申推广至槽类、罐类等掀盖类设备的生产厂家的产品设计研发环节。让类似设备的生产制造厂家在其后续的产品研发设计过程中将这一问题纳入设计考虑中，在产品研发设计环节对自己的产品进行性能升级和安全升级，提升所制造的类似设备产品的安全性。