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斗轮堆取料机发生重大事故的因素及避免

Avoided  bigness accident for Bucket Wheel Stacker and Reclaimer
www.bulkcn.com  2008-12-16  
李毅民 吕明荟 

  斗轮堆取料机作为大宗散料装卸机械已经越来越广泛的被使用到港口、冶金、电厂等企业的原料场。斗轮堆取料机应用的特点是高效、连续、节能,是其它设备所不能替代的散料装卸设备。预计现在中国有上千台大大小小的各种堆取料设备应用在不同的行业和企业,在世界上约有上万台的设备在使用。

  斗轮堆取料机在使用过程中和其它重大设备一样有许多需要注意的安全问题,其中最重要的问题是预防和杜绝重大事故的发生。事实上,每年都有一定数量的设备发生重大事故或设备坍塌事故。这些事故有的发生在国内,有的发生在国外。近年来国内外发生了多起重大事故。有大型设备,也有小型设备。这些事故分别出现在港口、钢厂和电厂的原料储存场。发生重大坍塌事故的原因是多方面的。坍塌事故设备的制造商也是各有不同,有国际知名企业,也有小型企业。但终归在发生坍塌事故后会给用户和制造商都带来比较大的经济损失或发生人员伤亡。如何避免和减少特大型事故的发生是所有制造商和使用者所关注的问题。所以需要各个方面来共同努力来减少事故的发生。应当从使用、设计、制造、安装、维护多方面来注意和避免事故发生。

  发生重大事故的最终原因一般表现在设备材料或零件的强度、刚度超过许用极限而发生了破断或失稳造成设备的垮塌。另外一方面是设备的安装或维修的过程中重量分布情况或重心的位置出现问题导致设备材料或零件的强度、刚度超过许用极限而发生了破断或失稳;也有的是设备的重量分布出现问题发生不平衡而产生的倒塌。

1、设备的使用

  斗轮堆取料机是一种重型装卸机械。其机构具有自重大、尺寸大、受力复杂的特点。在实际的使用过程中应当严格按照操作规范要求进行操作和使用。任何违章的操作方法是不允许的。并应遵守使用说明书的要求,使用中不允许过载运行。

  斗轮堆取料机在取料时严禁超载运行。正常取料过程中带有皮带电子称的设备显示瞬时物料流量。最大允许短时超载5%。超出较大值是危险的。取料量大小由回转速度与走行步进距离决定。在取料过程中若出现料堆塌方或滑坡应开动走行装置退出,避免过载。取料工艺过程应严格按照电气说明书给定的工艺进行。在取料过程中不允许斗轮推料堆物料,以避免造成回转机构严重过载,损坏钢结构及传动部件。在取料过程中不允许使用走行高速,调车时不允许使用走行低速。调车时应使悬臂平行于走行轨道。在堆料作业时要特别注意严禁出现悬臂或斗轮与料堆发生碰撞或推料堆现象。

  设备上的各种保护装置的作用是起到安全保护的。任何人不可随意取消其功能和作用,这里也包括不允许在PLC程序中取消各种保护装置的功能和作用。总之,在未经过供货商的许可的情况下任何人不可取消各种保护装置的功能和作用。如果各种保护装置或限位开关出现故障要及时进行修复,未修复或恢复保护功能的设备是不应该继续使用。

  斗轮堆取料机的短时的少量的过载是许可的,但是要坚决杜绝经常性的过载。

  任何时候,任何情况下严禁在操作过程中出现斗轮或悬臂推料堆现象。重要的是特别注意在午夜后操作设备发生这样的问题。部分操作者容易发生在操作设备运行的过程中入睡而出现重大事故的问题。

  斗轮堆取料机在堆料或取料状态下斗轮或悬臂推料堆会使设备的机构与结构发生严重的过载。尤其是在惯性力的作用下或在电机转矩达到最大值时过载的应力是非常大的,严重时会出现设备倒塌重大事故。

  斗轮或悬臂推料堆时会使得走行装置在水平面内的垂直于轨道方向上的载荷加大,也会使悬臂在水平面内的侧向弯矩加大,同时也会使悬臂根部载荷加大等等。这些位置的结构件载荷和应力加大是容易发生事故的重要原因。

  国内时有发生设备与料堆发生撞击而使得设备损坏的事例。在实际设备生产过程中曾发生过整机被这样的过负荷产生的比较大的外力使得设备倒塌的情况,也发生过堆料机碰撞料堆使得悬臂断裂下来或者悬臂严重变形的重大事故。

在堆取料机走行装置的轨道上如果出现异物时容易发生颠覆设备的事故。同样,大车走行装置高速行驶直接撞击缓冲器也是容易产生重大事故的隐患。所以,从设计和使用两个方面都不允许设备的大车走行装置的缓冲器以全速碰撞地面车档。平时也不允许发生这样的撞击。

由于斗轮堆取料机的设备重心位置比较低,到目前尚未听说有关设备因大风而发生设备坍塌的事故。

2、设备的安装

  曾获悉过一些安装单位在设备的安装过程中发生过设备的坍塌事故。这些事故的原因主要有两个方面。一是设备在安装时安装部门为降低安装成本而使用了比较薄弱的支撑工装。工装支撑件的强度和刚度不够,导致工装失稳或破断,最后使得设备坍塌。二是在安装的过程中设备的重心位置以及配重等安装不当而使得设备倾覆或坍塌。因此,合理强度和刚度的支撑工装和正确的起重安装顺序是减少安装阶段事故的重要的两个方面。也有少部分安装单位在安装时未认真的考虑安装过程中的结构件上载荷变化和应力变化,最后导致在安装过程中设备的局部钢结构应力超过了许用应力值要求而发生设备的强度破坏或者是塑性变形。所以,在设备安装过程要特别注意和重视设备安装工艺的正确性以及设备载荷的变化。

3、设备的维护与改造

  设备的维护和改造要本着满足和符合设备各个机构与结构的强度和刚度的要求进行。不可随意加大设备的堆料能力和取料能力;不可随意的削弱重要承载结构的刚度和强度;不可随意的加大构件的载荷。并要认真的进行必要的计算以验证施工过程中设备的结构的强度和刚度以及设备的重心位置状态等。在实际工作中也曾发生过技术改造过程中出现重大事故的问题。

4、设计与计算

  设计与计算是决定设备强度、刚度以及稳定性的关键。除计算外,结构件的局部的设计与处理也是设备可靠性的重点。在结构件中,板与板的焊接形式,焊缝的形式,各个板件之间的力的传递,细节的受力分析等都会对结构的强度和刚度产生影响。尽管现代许多设备都是通过计算机有限元程序分析计算其强度,但局部的结构的处理尚需要进行常规的分析才能了解其合理性。有限元计算不能解决全部的结构问题。在实际的设备使用过程中也发生过因局部结构处理不当而发生的重大坍塌事故。常规的连续梁很少发生问题,而钢结构的局部细节处的力的传递以及结构相对复杂的位置是容易发生问题的常见位置。

设备的计算的关键是计算的力学模型和数学模型接近于或符合于实际。力学模型和数学模型的偏差会误导设计而产生不良的后果。载荷的大小,载荷的组合,约束条件是计算结果准确度的关键。必须准确、正确的输入数据才可以得到准确的计算结果。

5、制造质量问题

  由于制造的原因导致斗轮堆取料机发生重大事故也是一个重要的方面。制造中的问题主要表现在焊接的质量问题。构件焊接后的严重变形、漏焊、未封头、焊缝咬边、焊缝过凹、焊瘤、焊缝增强高过大、未焊透、夹渣、气孔、裂纹等是焊接缺陷的主要表现。焊缝外观检查一般以肉眼观察为主,焊缝的外形使用焊口检测器或样板测量。通过外观检查,可发现焊缝表面缺陷,如咬边、焊瘤、表面裂纹、气孔、夹渣及焊穿等。重要的受力结构件的重要受力部位应进行无损探伤检验,通过采用X光或超声波对焊接后的焊缝质量进行检验,以确保焊接后的质量符合相关标准的要求。材料的可靠性是保证制造质量的前提,重要结构件的重要部位必要时对材料进行二次检验以确保材料质量合格,为充分保证制造质量提供必要的条件。为保证钢结构的质量要特别注意原材料质量,材料不能存在缺陷。冬季低温时的焊接要注意采取加热保温等措施以满足低温对焊接工艺的要求,以杜绝在制造过程中可能出现的质量问题隐患。

6、  重大事故的预防

  重大事故的预防主要是在设备的设计、施工、安装以及使用各个环节的过程中应严格的按照科学的、严谨的方法进行工作。并且要遵守相关的标准与规范,遵守相关的安全操作规程。在日常的维护中经常对设备的主要机构和主要结构进行巡视和检查,对螺栓连接、焊缝进行经常性的检查,发现问题及时解决。对设备上的各种机械保护和电气保护进行经常性的检查,以使设备始终工作在正常状态下。这样,设备的可靠性得到了提高,设备的故障或事故就可以大大的减少或避免。

小结:

  斗轮堆取料机是大型设备,通常在使用部门的生产中起到十分重要的运输作用。斗轮堆取料机发生坍塌事故是重大机械事故,一旦发生会严重的影响企业的生产,为更好的使用好设备,避免事故的发生需要对设备从设计、安装以及使用各个环节认真仔细的去从事和设备有关的各项工作,这样做许多事故是可以避免的。本文从设计、安装和使用等多方面对事故发生的因素进行浮浅的探讨,希望本文能对从事斗轮堆取料机的设计、制造、安装和使用的工作者有所帮助。