液壓系統(tǒng)一般性安全問題

1、液壓系統(tǒng)一般性安全問題2009年4月第37卷第4期機床與液壓MACHINETOOL&HYDRAULICSApr.2009VoI.37No.4液壓系統(tǒng)一般性安全問題李萬國,祁曉野(北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院,北京100083)摘要:總結(jié)多年的工作經(jīng)驗,論述一般液壓系統(tǒng)容易發(fā)生的安全事故,分析原因,提出注意事項.除常規(guī)安全問題外,闡述了系統(tǒng)超壓帶來的危險,如蓄能器飛射,薄弱環(huán)節(jié)爆裂,重物負載意外降落;高溫液壓系統(tǒng)可能帶來火災(zāi);液壓鎖失靈可能使重物負載傾倒等.針對以上問題提出了注意事項,并對液壓系統(tǒng)調(diào)試和使用過程中容易導(dǎo)致安全事故的主,客觀原因進行了分析.關(guān)鍵詞:液壓系

2、統(tǒng);安全事故;系統(tǒng)超壓中圖分類號:TH137文獻標識碼:B文章編號:10013881(2009)41733SafetyProblemsaboutGeneralHydraulicSystemLIWanguo,QIXiaoye(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineeringofBeihangUniversity,Beijing100083,China)Abstract:Basedonexperiencesofmany),ears.safetyproblemsofgeneralhydraulicsystem,thecauseofthemandite

3、msthatmustberegardedwerepresented.Besidessomegeneralproblems,aseriesofproblemswereexpounded,whichincludesomeproblemscausedfromextrapressure,suchasaccumulatorshooting,weakpartcracking,wetghtloaddescentillegallyetc;firedangerfromhightemperaturehydraulicsystem;hydrauliclockfailure.Aimingattheproblemsst

4、atedastheformer,itemsthatmustberegardedwereadvanced.Somefactorsofsubjectiveandobjectivethattendtobringaccidentsasdebuggingandusingsystemwereanalyzed.Keywords:l|ydraulicsystem;Safetyaccident;Extrapressure0前言在日常工作中,液壓系統(tǒng)不時出現(xiàn)安全事故,輕者操作人員輕傷,重者有生命之憂,甚至導(dǎo)致工作場所的嚴重事故.但液壓系統(tǒng)的安全問題往往不被重視,即使是從事液壓行業(yè)多年的工作人員,也往往會造成安全事

5、故.作者總結(jié)多年的工作經(jīng)驗,對液壓系統(tǒng)一般性安全問題及注意事項進行了論述.在技術(shù)方面,導(dǎo)致液壓系統(tǒng)安全問題的主要原因包括系統(tǒng)超壓,油液燃燒,高速運動部件甩出硬物質(zhì),電氣短路及漏電,液壓閥卡住等.然而,從更深層次追究還是要歸結(jié)到人為的因素.液壓系統(tǒng)從方案制定,經(jīng)濟核算,系統(tǒng)設(shè)計,元件選型,購買成品,加工制造,組裝調(diào)試,到最終投入正常使用,幾乎每一個環(huán)節(jié)都會直接或間接地影響到系統(tǒng)的安全性.其中,方案制定,從大的方面講,確定某一方案的一個重要的依據(jù)就是系統(tǒng)的可靠性要求,可靠性低的,安全性也會低一些;不同型式的元件,安全性也不同,如作為安全閥的溢流閥,直動式比先導(dǎo)式更安全;購買成品的環(huán)節(jié)也很重要,不同

6、廠家的產(chǎn)品質(zhì)量差別很大,安全性也會受到影響;至于經(jīng)濟核算,一般投資額越高,系統(tǒng)的安全性越好.管理人員和技術(shù)人員的素質(zhì),包括其主觀條件,知識水平,經(jīng)驗水平等對系統(tǒng)安全的影響巨大,體現(xiàn)在各個技術(shù)環(huán)節(jié),在調(diào)試和使用環(huán)節(jié)尤為明顯.作者主要對技術(shù)和調(diào)試,使用環(huán)節(jié)方面分別進行了論述,并提出了一系列注意事項.1常規(guī)安全問題(1)電氣短路,漏電,觸電.固定式液壓設(shè)備往往安裝在車間或?qū)嶒炇覂?nèi),以電能和電動機作為動力源,配電柜和電機啟動柜為強電系統(tǒng),液壓系統(tǒng)的控制臺為弱電系統(tǒng),要盡量避免弱電與強電混裝在一起,引起觸電事故;要保證電機和液壓系統(tǒng)的機械殼體可靠接地,配電柜最好配漏電保護器;配電柜和電機啟動柜的強電觸點

7、容易打火,應(yīng)避免可燃氣體進入;要避免導(dǎo)電體搭接在強電導(dǎo)體之間;定期檢查短路保護裝置.(2)高速運動部件.最常見的是拖動液壓泵的電動機,常用通用聯(lián)軸器連接電機和泵,聯(lián)軸器一般要用殼子罩住,防止硬物飛出以及操作人員不小心碰觸旋轉(zhuǎn)的聯(lián)軸器.再者如齒輪變速箱等也需要注意.2系統(tǒng)超壓導(dǎo)致的安全問題引起系統(tǒng)超壓的原因很多,最直接也是最根本的原因是系統(tǒng)或是系統(tǒng)中超壓部分的管路上沒有安裝安全閥,或是安裝了安全閥卻沒有起到安全作用.收稿日期:20080219作者簡介:李萬國(1969一),男,碩士,工程師,主要研究方向為機電系統(tǒng)控制,機電系統(tǒng)動力學.電話:01082316053804,Email:1wgbuaa

8、.edu.Cn.?174?機床與液壓第37卷2.1泄漏和油管爆裂系統(tǒng)超壓后,首先從最薄弱的部位泄漏,如管接頭,板式安裝閥的安裝面等,有時候會引起油管爆裂,尤其是橡膠軟管,管端接頭處最易爆裂.超壓造成的泄漏,包括油管爆裂,會導(dǎo)致大量油液噴射而出,如果油液溫度很高,會直接燙傷人的皮膚;再者,油液噴灑在四處,工作人員慌張奔跑時,容易滑倒摔傷;若遇明火,還會帶來火災(zāi).另外,如果爆裂的油管直接與承載重物的油缸相連,會因系統(tǒng)突然卸壓,重物下落,砸傷附近的設(shè)備或工作人員.2.2蓄能器飛射通常,為消除壓力脈動或是作為短時能源,液壓能源系統(tǒng)的高壓側(cè)往往并聯(lián)安裝蓄能器.而蓄能器只有一個液壓接口,在壓力油的作用下,

9、其液壓接口處的液壓接頭承受相當大的拉應(yīng)力,為考慮空間利用率,標準的接頭壁厚不會設(shè)計太大,承受拉力的能力是有限的,如果系統(tǒng)壓力過高,會拉斷接頭.蓄能器上腔里的被高壓油壓縮到很小體積的氣體此時急速膨脹,液壓油被高速噴出,這時的蓄能器猶如一個小型的火箭.向相反方向高速飛射,蓄能器往往垂直安裝,充氣口向上,這樣它會向上飛出,撞到房頂彈射回來,附近的工作人員極易被擊傷.拉斷液壓接頭需要很高的壓力,這種情況往往是因為系統(tǒng)安全閥無法打開造成的.尤其是系統(tǒng)首次開機試車時,因安全措施出了問題,如用先導(dǎo)式溢流閥作為安全閥,閥內(nèi)先導(dǎo)口堵塞,會造成系統(tǒng)瞬間超壓,電機憋停,而且壓力會達到很高,如果系統(tǒng)管路安裝良好,沒有

10、其它的薄弱環(huán)節(jié),那么蓄能器部位將成為薄弱環(huán)節(jié),造成事故.2.3薄弱部位爆裂飛射出小尺寸硬物就耐壓能力而言,液壓系統(tǒng)中表面積大的元件為薄弱環(huán)節(jié),如壓力油箱,換熱器,泵和馬達的殼體等.柱塞泵和柱塞馬達的殼體要單獨接管回油,其耐壓能力一般為0.30.5MPa以下,安裝過程如有錯誤,導(dǎo)致殼體帶壓超過限度,即會導(dǎo)致殼體爆裂,最可能的情況是殼體的組裝螺栓一部分被拉斷,由于其內(nèi)部存在高速旋轉(zhuǎn)部件,如果殼體爆開嚴重,甚至會有零部件飛出,導(dǎo)致安全事故.另外,一般的板式換熱器耐壓能力較低,大多在23MPa以內(nèi),通常情況下,冷卻器放在直接通油箱的回油路上,保證壓力不會太高.若系統(tǒng)安裝出現(xiàn)問題,導(dǎo)致回油堵塞,壓力超過

11、限度,換熱器也會爆裂,某些薄弱部位的金屬片折斷,由于慣性飛射而出,同樣會造成傷人的事故.3高溫液壓系統(tǒng)在高溫工況下,某些航空液壓系統(tǒng)及其地面試驗設(shè)備會因泄漏問題噴射出油液,容易導(dǎo)致傷人事故.另外,高溫系統(tǒng)里的油箱往往安裝電加熱器,配溫控系統(tǒng),如果溫控系統(tǒng)出現(xiàn)故障,或是在調(diào)試過程中沒有連接,加熱器長時間加熱油液,溫度不斷升高,最終會導(dǎo)致油液燃燒,釀成火災(zāi),甚至有爆炸的危險.4液壓鎖失靈在舉升重物的液壓裝置中,往往用液控單向閥作為液壓鎖,當重物升至適當高度后,油缸停止運動,系統(tǒng)不再供高壓油,而是靠液壓鎖將工作腔的液壓油封閉,支撐重物.如果液壓系統(tǒng)的管路和油液不夠清潔,有較大尺寸的雜物卡在液壓鎖的閥

12、芯與閥座之間,導(dǎo)致液壓鎖失靈,系統(tǒng)停止供高壓油的同時,重物負載會下落,一般的舉升機構(gòu),液壓鎖下面會有換向閥,此時處于關(guān)閉狀態(tài),通常換向閥為滑閥,截止功能不強,因而重物會隨著液壓油泄漏而緩慢下落,如果舉升機構(gòu)為兩個以上油缸并聯(lián),其中一部分油缸的液壓鎖失靈,會導(dǎo)致重物慢慢傾斜翻到,釀成事故.5注意事項5.1超壓相關(guān)問題(1)系統(tǒng)安全閥最好用直動式溢流閥,其優(yōu)點在于抗污染能力強.即使油液和管路內(nèi)含較大尺寸污物,通常也只能導(dǎo)致安全閥無法關(guān)閉,系統(tǒng)壓力不能上升,卻極少出現(xiàn)閥無法打開致使系統(tǒng)超壓的現(xiàn)象.(2)系統(tǒng)中某些部位承受大負載,當與系統(tǒng)安全閥隔離時,需增設(shè)安全閥或壓力繼電器進行超壓保護,如液壓鎖與油

13、缸之間的管路,靜止承受重物時,若遇沖擊可能導(dǎo)致超壓,油管爆裂,需要增設(shè)安全裝置.(3)保持油液清潔,油源出口裝濾油器,或單獨設(shè)清潔循環(huán)系統(tǒng),定期或不定期更換油液,防止安全閥尤其是先導(dǎo)式溢流閥內(nèi)部小孔被堵塞.(4)對于粘度較大的液壓油,冬季使用時,環(huán)境氣溫低,每天初次開機運行時,油液溫度比正常工作溫度低許多,相應(yīng)地粘度也大許多,在正常工作溫度下設(shè)置好開啟壓力的安全閥,此時的開啟壓力往往高出該設(shè)置值,因而需要選用較大通徑的安全閥,其回油箱的管路也要選較大通徑,盡量降低局部和沿程壓力損失,使低溫開啟壓力不致過高.(5)蓄能器入口最好單獨裝安全閥,為了不影響正常工作,其開啟壓力可以設(shè)置得比系統(tǒng)安全閥高

14、一些,保證蓄能器及人口管路的安全即可.5.2其它問題(1)高溫系統(tǒng)要有醒目標志,最好加隔離裝置,防止操作人員碰觸高溫管道和元件,系統(tǒng)運行時,操作人員與設(shè)備須保持在安全距離以外;及時第4期李萬國等:液壓系統(tǒng)一般性安全問題?175?更換密封件,經(jīng)常檢查接頭是否松動,防止高溫油6結(jié)束語液噴射.綜上所述,液壓系統(tǒng)造成事故的原因有以下兩(2)高速運動部件加隔離罩.(3)大型重物長時間保持某一高度時,最好加機械支撐,防止因液壓系統(tǒng)泄漏,爆管,液壓鎖失靈等現(xiàn)象而造成的危險.5.3系統(tǒng)調(diào)試及使用過程(1)凋試過程最好預(yù)先制定安全規(guī)程,但要簡明扼要,避免面面俱到,淹沒了最關(guān)鍵的安全內(nèi)容.(2)系統(tǒng)組裝完畢進行初

15、次調(diào)試時,重點檢查安全閥的安裝是否正確.如進出口的方向,回油管路是否暢通.如果采用帶先導(dǎo)卸荷閥的溢流閥,有的需要選擇泄油口方式:內(nèi)泄或者外泄,往往其閥體內(nèi)的內(nèi)泄通道有小螺絲堵住,選用內(nèi)泄方式時,須將其取出,否則會導(dǎo)致溢流閥無法打開,系統(tǒng)超壓.(3)復(fù)雜系統(tǒng)的調(diào)試過程很長,調(diào)試人員容易疲勞,應(yīng)當避免一個人單獨凋試復(fù)雜系統(tǒng).凋試過程中,有可能安全設(shè)施沒有完全安裝到位,或是臨時拆除,最好做個醒目的標志放在容易看到的地方,隨時提醒調(diào)試人員注意.(4)調(diào)試過程中,須始終有人守在急停按鈕附近.保證隨時可以停機.如遇管路噴射油液,不能驚慌亂跑,以防滑到摔傷.(5)對于有較高職業(yè)素質(zhì)的人員,尤其在產(chǎn)品開發(fā)階段

16、.在設(shè)計,加二I三,調(diào)試及使用諸環(huán)節(jié),存在一個規(guī)律.首次進行這樣的工作時,出錯和發(fā)生事故的概率很低;第二次及之后的一段時間,出錯和發(fā)生事故的概率很高;最后,經(jīng)過錘煉,設(shè)備的技術(shù)方面成熟了.操作人員的經(jīng)驗也成熟了,出錯和發(fā)生事故的概率就很低了.對于成熟的設(shè)備使用人員,也存在同樣的規(guī)律.其背后的原因,主要是相關(guān)人員的主觀因素在作怪,首次進行這樣的工作.十分謹慎,對于職業(yè)素質(zhì)較高的人員,考慮問題很全面,一般不會出現(xiàn)安全事故;之后的工作過程,因為對系統(tǒng)比較熟悉了,警惕性會降低,甚至臨時拆除某個安全裝置后,由于工作疲倦,會忘記這件事,導(dǎo)致危險發(fā)生.比如某高溫液壓系統(tǒng)的電加熱器,調(diào)試過程中臨時拆除了溫控系

17、統(tǒng),靠人來觀察和手動限制加熱溫度,休息時忘記關(guān)掉加熱器,導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生.(6)系統(tǒng)進行改造之后,改造者往往將注意力集中在改造的部分,有時,這部分對整個系統(tǒng)及其它部分的至關(guān)重要的影響可能沒有被注意到,導(dǎo)致危險發(fā)生.如改造管路,更換其它型號的元件,如果切斷了某一部分與安全閥的通道,可能釀成大禍.因而改造設(shè)備時,要重新考慮一遍整個系統(tǒng)的每一個細節(jié),避免錯誤和危險發(fā)生.點:(1)在設(shè)計,調(diào)試及操作過程中,違背正常規(guī)程,導(dǎo)致事故發(fā)生.(2)主觀上麻痹大意,導(dǎo)致事故發(fā)生.(上接第160頁)言,綠色設(shè)計的核心是”3R”,即Reduce,Recycle,Reuse,不僅要減少物質(zhì)和能源的消耗,減少有害物質(zhì)的排放

18、,而且要使產(chǎn)品及零部件能夠方便地分類回收,并再生循環(huán)或重新利用.(6)敏捷化敏捷化制造是指制造企業(yè)采用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)手段,通過動態(tài)地,有效地協(xié)調(diào)整合各種生產(chǎn)要素,快速配置各種資源(如管理,勞工等),響應(yīng)用戶需求,實現(xiàn)制造敏捷化的一種現(xiàn)代制造模式.其核心是制造業(yè)企業(yè)要在不斷變化,不可預(yù)測的經(jīng)營環(huán)境中,著力提升企業(yè)市場應(yīng)變能力和快速反應(yīng)能力的一種戰(zhàn)略性舉措,是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的方向,更是制造業(yè)信息化的必然趨勢和本質(zhì)要求.核心內(nèi)容為柔性制造和柔性組織.(7)虛擬化虛擬制造是利用信息技術(shù),仿真技術(shù),計算機技術(shù)對現(xiàn)實制造活動中的人,物,信息及制造過程進行全面的仿真,以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題,在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就采取預(yù)防措施,從而達到產(chǎn)品一次性制造成功,以此縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,提高質(zhì)量,降低成本,獲得較好的經(jīng)濟效益,增強產(chǎn)品競爭力的目的.3結(jié)束語數(shù)字化CAD/CAM是一門