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試驗類設備事故分析與研究

文檔作者：代鳳奇文檔來源：中航工業(yè)南京機電		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月24日
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doi:10. 16576/ j. cnki. 1007-4414. 2016. 02. 063
試驗類設備事故分析與研究?
代鳳奇
(中航工業(yè)南京機電,江蘇南京　211106)
摘　要:安全生產(chǎn)是保證企業(yè)員工正常有序作業(yè),保證企業(yè)持續(xù)發(fā)展的基本條件,而作為國防工業(yè)重要組成部分的軍
工企業(yè)由其自身產(chǎn)業(yè)的特殊性決定了其在生產(chǎn)過程中存在的安全隱患也有其自身的特殊性。軍工企業(yè)多以產(chǎn)品研
發(fā)為依托,配以試驗加工為主要生產(chǎn)手段,所以試驗類設備的安全事故便成為制約企業(yè)健康發(fā)展的重要問題。而事
故發(fā)生后的事故調(diào)查分析對于吸取事故教訓,研究事故規(guī)律,控制傷亡事故等更是不容忽視,也是安全生產(chǎn)的一個重
要組成部分。以筆者所在企業(yè)所發(fā)生的一起空氣起動機試驗臺事故調(diào)查分析全程為例加以探討試驗類設備事故分
析與研究。
關鍵詞:軍工企業(yè);試驗設備;安全生產(chǎn);事故分析
中圖分類號:G647　　　　　　文獻標志碼:A　　　　　　文章編號:1007-4414(2016)02-0183-03
An Investigation on the Accident of Test Equipment
DAI Feng-qi (NEIAS, AVIC, Nanjing Jiangsu　211106, China)
Abstract: Safe manufacturing is a basic requirement for guaranteeing orderly operation for staff and continuous development for
an industry. As one important part of national defense industries, military industry has its own particularity in hidden safety
problem during manufacturing due to peculiarity of the industry nature. Supported by product development, with testing and
processing as its primary way of production, a key issue that restricts military industry is safety accident of testing equipment.
What′s more, a survey after accident is essential for lessons learning, rule studying and accident controlling, which is also an
important part of safe manufacturing. This paper discusses accident survey for testing equipment with an air starter test bench
accident happened in the author′s workplace as an example.
Key words: military industry; test equipment; safe manufacturing; accident analysis
0　引　言
設備事故的調(diào)查研究是在掌握了一定的安全科
學知識的基礎上,依據(jù)國家有關安全法規(guī)、方針、政
策,通過邏輯推理、分析判斷、模擬實驗來科學地調(diào)查
和分析傷亡事故,澄清事故的基本事實。
1　設備事故調(diào)查研究的目的及任務
事故調(diào)查的目的就是要掌握事故情況,找出事故
發(fā)生的原因,分清事故責任,制訂改進措施,以及完成
國家法規(guī)規(guī)定的其他任務,具體包括:
(1) 弄清事故發(fā)生的過程。事故的發(fā)生,伴隨著
人身傷害的發(fā)生。而事故發(fā)生的條件十分復雜,絕大
多數(shù)是不可通過實驗進行重演的。因此,調(diào)查人必須
通過事故現(xiàn)場留下的痕跡、空間環(huán)境的變化、事故見
證人的陳述、受害人的自述,對有關事故的原因和經(jīng)
過的內(nèi)容進行整理,去偽存真,用簡短的文字精確地
表達出來。
(2) 找出事故原因。事故原因分析是傷亡事故
調(diào)查工作的中心環(huán)節(jié)。事故調(diào)查的過程就是對造成
事故的人為因素、管理因素、環(huán)境因素等進行綜合分
析,用科學的方法客觀地揭示出與事故密切關聯(lián)的各
種因素,分析出這些因素相互作用、相互聯(lián)系的內(nèi)在
關系,揭示出事故發(fā)生的真正原因。在事故調(diào)查時,
不能只追求單一的事故原因,要全面分析,找出現(xiàn)象
的因果關系。
(3) 吸取事故教訓。教育廣大干部和群眾提出
有效的安全措施。通過對事故發(fā)生過程的調(diào)查和對
事故原因的追查,使人們接受教訓,提高安全意識,對
于那些未知領域里發(fā)生的重大人身傷亡事故的機理
和形成原因有新的認識。調(diào)查所得到的信息會帶給
人們新的啟迪,同時使人們時刻警惕事故的危險性,
學會預防同類事故發(fā)生所必須的技能。
(4) 研究事故規(guī)律,控制傷亡事故。傷亡事故的
調(diào)查是按國家的法律程序進行的,記錄有關事物的
關鍵事實和重要數(shù)據(jù),以及傷亡事故調(diào)查報告。
這些有關事故的文字資料逐級上報,構(gòu)成了各級
安全監(jiān)察部門的事故檔案資料。利用事故檔案資
料進行科學研究和進行綜合分析,可以發(fā)現(xiàn)規(guī)律
·183·
·機械研究與應用·2016 年第2 期(第29 卷,總第142 期)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　經(jīng)驗交流
? 收稿日期:2016-02-16
作者簡介:代鳳奇(1981-),男,安徽阜陽人,工程師,研究方向:設備管理與維修。
性的事實,這對傷亡事故的預防、政府決策部門的
服務具有重大意義。
(5) 為修正安全法規(guī)標準,強化勞動安全監(jiān)
察提供依據(jù)。傷亡事故的調(diào)查,按國家有關規(guī)定,
需要企業(yè)主管部門、企業(yè)所在地勞動保障部門、安
全監(jiān)察部門、工會及負責安全工作的有關領導參
加。一起事故的發(fā)生,客觀上是對企業(yè)安全管理
工作的檢驗,通過對傷亡事故的調(diào)查,為建立健全
各種安全法規(guī)、標準、安全措施、安全教育制度提
供基礎。
(6) 分清事故責任。通過事故調(diào)查,劃清與事故
事實有關的法律責任,運用法律手段對事故責任者給
予行政處分、經(jīng)濟處罰,構(gòu)成犯罪的,由司法機關依法
追究刑事責任。
(7) 恢復、建立企業(yè)正常生產(chǎn)秩序。一般事故的
發(fā)生比較突然,事故發(fā)生后,職工除了為傷亡難友感
到悲傷,同時也會產(chǎn)生恐懼心理,對企業(yè)正常生產(chǎn)十
分不利。傷亡事故調(diào)查工作可以刻畫出事故發(fā)生的
經(jīng)過,通過事故分析就會找出事故發(fā)生的原因,并能
有針對性地采取安全措施,使職工情緒穩(wěn)定,重新獲
得安全感。
2　設備事故經(jīng)過
9 月6 日晚21 時36 分,102 廠房某型號空氣起
動機試驗臺發(fā)生設備機械事故,該試驗臺試驗開始時
工作一切正常,當起動機輸出轉(zhuǎn)速到4 275 r/ min
時,突然發(fā)生一聲巨響,試驗臺直徑約800 mm 的
剎車輪裂成6 塊飛出,基座發(fā)生斷裂,軸承損壞造
成該設備及樓板、墻體、窗戶部分損壞,未造成人
員傷亡。
圖1　破碎后的飛輪盤
3　事故原因分析報告
3. 1　概　述
某試驗臺在試驗過程
中發(fā)生事故,剎車輪裂成數(shù)
塊飛出(見圖1),基座發(fā)生
斷裂,軸承損壞。要求對事
故產(chǎn)生的原因進行分析,給
出結(jié)論。3. 2　試驗過程
3. 2. 1　成分、硬度及力學性能檢測
對剎車輪的材質(zhì)取樣分析,結(jié)果見表1,符合45#
鋼的成分。硬度結(jié)果:非剎車痕跡處187 HB,剎車痕
跡處206 HB (按GB1172 - 74,211 HB 相當于17
HRC)。在碎塊上沿直徑方向和垂直直徑方向分別
取樣,進行力學性能測試,測試結(jié)果為見表2?；?
的硬度為204 HB,化學成分見表3。軸承外圈的硬度
為62 HRC,化學成分見表4。
表1　剎車輪的化學成分wt%
元素C Si Mn P S
含量0. 43 0. 30 0. 65 0. 016 0. 006
表2　剎車輪力學性能測試結(jié)果
方向Rm(MPa) A(%) Z(%)
沿直徑方向659 24 39. 5
垂直直徑方向664 22 36. 1
表3　基座化學成分wt%
元素C Si Mn S P
含量3. 05 1. 69 0. 59 0. 08 0. 14
表4　軸承外圈的化學成分wt%
元素C Si Mn Cr S P
含量1. 03 0. 23 0. 31 1. 46 0. 006 0. 02
3. 2. 2　金相組織及晶粒度檢查
在斷裂的剎車輪試塊上取樣,平行和垂直于盤面
方向分別經(jīng)打磨拋光后用4% 的硝酸酒精腐蝕觀察,
如圖2、3 所示。
圖2　垂直盤面方向金相組織
圖3　平行盤面方向金相組織
　　由圖2、3 可以看到,兩個方向的組織均為鐵素體
加珠光體,部分鐵素體呈針狀向晶內(nèi)延伸,為典型的
魏氏組織,兩個方向均未發(fā)現(xiàn)晶粒拉長痕跡。晶粒度
見圖4,按GB6394-86 檢查,晶粒度約為2 級。
圖4　剎車輪晶粒度　　　　圖5　　基座組織
·184·
經(jīng)驗交流　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2016 年第2 期(第29 卷,總第142 期) ·機械研究與應用·
　　基座的金相組織如圖5,為片狀石墨加珠光體及
少量鐵素體,未見異常。軸承外圈的組織如圖6,為
馬氏體加彌散分布的顆粒狀碳化物,為正常組織。
圖6　軸承外圈組織　　　　圖7　剎車輪粗糙斷口
3. 2. 3　斷口檢查
剎車輪斷裂的碎塊均已找到,編號分別為20,
23,24,26,27。其中,23、27 號斷口沾滿泥巴,斷口已
經(jīng)銹蝕。20、24、26 號斷口為新鮮斷口。
對已經(jīng)腐蝕的斷口進行清洗并仔細檢查, 23、
24、26、27 號斷口十分粗糙,大量的反光小刻面,為脆
性斷口,如圖7。20 號碎塊的斷口分為兩個部分,除
了粗糙斷口外,在靠近飛輪邊緣處的斷口比較平坦,
存在明顯的放射棱線。而且在盲孔處存在一塊成黑
色的部分,棱線由此處向外擴展,如圖8。
選取20#碎塊的斷口進行重點分析。在掃描電
鏡下觀察,發(fā)黑處已被一種物質(zhì)覆蓋,對黑色的物質(zhì)
進行能譜分析,結(jié)果如圖9 及表5。對剎車輪表面的
黑色物質(zhì)進行了能譜分析,結(jié)果如圖10 和表6。
圖8　20#碎塊斷口形貌　　　圖9　20#斷口黑色物質(zhì)
能譜分析
表5　20#斷口表面黑色物質(zhì)能譜分析(mass) wt%
元素C Si O Cu Fe
含量22. 57 0. 34 14. 28 4. 51 58. 30
表6　剎車輪表面物質(zhì)能譜分析(mass) wt%
元素C O Fe Cu
含量7. 56 20. 75 49. 07 22. 61
對斷口進行了電鏡掃描,結(jié)果見圖11 ~ 13。黑
色物質(zhì)處見圖11,斷口已經(jīng)被物質(zhì)覆蓋,表面為大量
的顆粒狀物質(zhì)。對靠近黑色物質(zhì)處的新鮮斷口進行
掃描,結(jié)果如圖12,13。可以觀察到明顯的疲勞弧線及
河流狀解理花樣。基座及軸承內(nèi)圈的斷口新鮮,未見
陳舊性傷痕,未見疲勞痕跡,為脆性斷口,如圖14、15。
　圖10　剎車輪表面物質(zhì)　　　圖11　20#碎塊斷口掃描
能譜分析
圖12　20#碎塊斷口形貌　　圖13　20#碎塊斷口形貌
　圖14　基座斷口　　　　　圖15　軸承內(nèi)圈斷口
4　分析與討論
從以上分析來看,20#碎塊斷口處的黑色物質(zhì)與
剎車輪表面涂層的物質(zhì)成分相同,表明該剎車輪在表
面涂抹黑色物質(zhì)之前,在盲孔處已經(jīng)存在裂紋,在對
表面進行處理時,黑色物質(zhì)沿裂紋分布。使用過程中
在交變應力的作用下沿缺陷處疲勞擴展,當裂紋擴展
到臨界尺寸后,剎車輪失穩(wěn)撕裂成數(shù)塊飛出。
從組織來看,該剎車輪為45#鋼,呈魏氏組織,未
發(fā)現(xiàn)鍛造變形痕跡,為鑄態(tài)組織。晶粒十分粗大,未
經(jīng)正火及調(diào)質(zhì)處理,造成材料本身的脆性很大,強度
較低,韌性很差,加速了剎車輪的斷裂。
5　結(jié)　論
試驗臺剎車輪本身存在裂紋,使其使用過程中在
交變應力的作用下疲勞擴展,擴展到臨界尺寸后脆性
斷裂。材料本身的組織缺陷加速了裂紋的擴展。
剎車輪的裂紋存在疲勞擴展,其他失效件均為脆
性斷裂。排除了因試驗臺其他部件的失效導致事故
的可能。整個試驗臺的事故是因為剎車輪的斷裂引
起的。
6　整改措施
　　(1)責成試驗臺承包方負責與試驗臺制造方接
(下轉(zhuǎn)第189 頁)
·185·
·機械研究與應用·2016 年第2 期(第29 卷,總第142 期)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　經(jīng)驗交流
狀態(tài),以最大的偏角切入新航道,當偏差小于70 m
時,根據(jù)距離偏差計算出轉(zhuǎn)向油缸的轉(zhuǎn)向方向及轉(zhuǎn)向
值,從而調(diào)整前后行走履帶的行走狀態(tài)。當偏差小于
0. 3 m 時,水采機進入微調(diào)區(qū),即行走方向的履帶根
據(jù)距離偏差計算出的轉(zhuǎn)向值調(diào)整轉(zhuǎn)向,其他履帶回歸
到中心位置。當距離偏差小于0. 08 m 時,前后行走
履帶均回歸中心點,采船進入設定航線,進行直線采
收行走[4] 。
(6) 軟件設計中的PID 控制技術
在導航控制的過程中采用了兩個PID 的串級控
制,第一個PID 是為了調(diào)整水采機機身與航線的夾
角,第二個PID 是調(diào)整履帶的轉(zhuǎn)向。通過相關設備
的檢測以及兩個的PID 調(diào)整最終實現(xiàn)導航控制。
(7) 自動切換航道
根據(jù)工藝要求,自動導航控制系統(tǒng)應具備自動切
換航道的功能,既當水采機采收完一個航道后能自動
切換到下一個航道進行采收,在自動切換航道的這個
過程中,除了需要操作人員將航道切換按鈕選擇為
“自動”和選擇需切換的航道數(shù)加1 還是減1 外,其
它均通過軟件編程實現(xiàn)。
(8) 畫面監(jiān)控部分
① 通過操作畫面可以清楚的監(jiān)控水采機在鹽池
中的位置坐標畫面,可以實時的觀測水采機當前坐標
值,航角值,以及與設定航線的位置偏差值。
② 在操作畫面中還可以設置航道寬度,航道編
號,并能實時的查看實際航線和設定航線。
③ 自動導航設定,從操作畫面中可以選擇導航
方式是自動還是手動,切換航道時是手動還是自動,
以及自動切換航道時航道加1 還是減1 和采收方向
沿X 軸還是Y 軸。
④ 水采機在鹽池姿態(tài)畫面,通過操作畫面可實
時的觀察水采機在整個鹽池中的位置以及姿態(tài),還可
以將設定航線顯示出來,從而可以判斷水采機實際航
線與設定航線之間的關系[5] 。
3　故障判斷與處理
在運行過程中出現(xiàn)基站干擾過大的情況RX 燈
一直常閃,正常運行為TX 燈隔一秒閃爍一次,RX 燈
不亮,此故障導致水采機在鹽池中無法自動導航,使
操作人員無法判斷是否存在漏采、復采現(xiàn)象,并且對
設備損耗較大。通過修改基站通訊通道并沒解決此
故障,始終無法找到干擾源,經(jīng)過技術人員反復試驗,
最終把基站移到遠離原先的位置,重新測量新基站的
坐標、設置參數(shù)解決了此故障,并且運行穩(wěn)定。
4　結(jié)　語
GPS 全球定位系統(tǒng)在水采機航線和航角自動控
制已成功運用化工行業(yè)采礦系統(tǒng)中,并形成一套可用
于水采機航道和航角自動控制的控制系統(tǒng),滿足了現(xiàn)
場采收工藝對航道和航角的精度要求:航道偏差<0.
2 m,航角偏差<0. 5°,可以實時顯示水采機在鹽池中
的位置、方向,自動計算偏移和計劃距離、航路及切割
航跡的監(jiān)視、整個鹽田航跡完成顯示,并能根據(jù)工藝
要求及GPS 數(shù)據(jù),實時調(diào)整水采機在鹽池中的位置,
確保采收的安全性和準確性。
參考文獻:
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自動化公司,美國,1928.
[4]　羅克韋爾公司. RSLogix500 編程指令手冊[Z]. 美國AB(羅克韋
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[5]　羅克韋爾公司. rsview32 畫面組態(tài)使用手冊[Z]. 美國AB(羅克
韋爾)自動化公司,美國,1928.
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洽,對未發(fā)生故障的同類試驗臺進行全面檢查,消除
安全隱患,避免同類事故的再次發(fā)生,保證安全;為所
有同類試驗臺加裝安全防護裝置,同時完成對事故試
驗臺的恢復,并最終雙方簽訂試驗臺設備安全運行保
證書,在保證設備自身無缺陷的前提下恢復使用。
(2) 試驗臺本身不得私自進行任何改造,如需必
要的改造需提交改造方案經(jīng)相關部門論證,審批后方
可進行。
(3) 加強試驗臺設備安全、保養(yǎng)制度,落實到人。
(4) 加強安全教育,以提高人員自身的安全技能
和安全意識。
參考文獻:
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·機械研究與應用·2016 年第2 期(第29 卷,總第142 期)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　經(jīng)驗交流

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