基於曳引系統的某飛行塔類遊樂設施檢驗研究
閱讀提示
眾所周知，根據《特種設備安全法》等有關法律法規的規定，大型遊樂設施監督檢驗與定期檢驗具有強制性和法定性。換言之，強制的法定檢驗制度作為我國遊樂設施安全監察體制重要組成部分，對保證遊樂設施安裝、改造、重大維修和使用等環節的安全性發揮重要作用。檢驗是對遊樂設施生產和使用單位執行相關法規標準，落實安全主體責任，確認遊樂設施安全相關工作質量情況的查證性檢驗和符合性驗證。遊樂設施之所以成為「特種設備中的特種設備」，其顯著特徵之一是多樣性且不斷的推陳出新、創新更新速度較快，因此其製造、檢驗等環節的依據滯後性在所難免，即標準規範總是落後於技術的發展。為了更好的實施檢驗，對檢驗實際中遇到的問題進行分析和討論是必要的，今天小編為諸位分享一篇文章，供諸位學習和參考。
基於曳引系統的某飛行塔類遊樂設施監督檢驗和定期檢驗研究
作者：畢陳帥
【摘要】擬以某B級飛行塔類遊樂設備作為研究對象，概述該設備主要組成結構、工作原理、性能參數等，對其在監督檢驗和定期檢驗中存在諸多問題進行深入地分析和探討。針對業已實施的有關飛行塔類遊樂設施檢驗標準與規範，以及與該設備有關檢驗項目或條款中存在的諸多問題給出若干建議，以期為檢驗人員提供參考。
【關鍵詞】飛行塔類遊樂設施；曳引系統；監督檢驗；定期檢驗；若干建議
某市某轄區某遊樂園最近引進了一台設計比較新穎的遊樂設施，根據其結構和運動形式可歸類為飛行塔類遊樂設施。該設備最大的新穎性和創新性表現為：把電梯動力驅動方式中的曳引驅動系統創新性的運用到遊樂設施動力系統或裝置上，取代了現已服役的多數遊樂設施所採用的動力裝置（如液壓、氣動系統等）。那麼該創新設計理念的引入給設備投入使用後的監管、檢驗和日常維護保養等環節帶來很大的麻煩，主要表現在：一方面，由於遊樂設施的標準及相關規範總是滯後於新技術發展的固有屬性，目前業已實施的有關飛行塔類遊樂設施監督檢驗和定期檢驗依據（即《遊樂設施安全規範》（下稱《規範》）[1]、《飛行塔類遊藝機通用技術條件》（下稱《技術條件》）[2]及《遊樂設施監督檢驗規程（試行）》（下稱《規程（試行）》））[3]對該設備來說存在諸多疏漏之處。如上述依據[1][2][3]中涉及的動力裝置的檢驗條款或項目只適用於液壓或氣動等動力裝置，顯然針對該設備的動力裝置（曳引驅動系統）視為失效。另一方面，標準和規範缺乏必要的監管和檢驗依據，給遊樂設施製造商在設計製造環節留有很大可操作裕度，加之設備在監管、檢驗及維護保養等其他環節遺留下的潛在安全隱患，都給突發事故應急處理、設備運行性能安全評估及事故調查等造成極大的困擾。
基於上述闡述，本文擬以某B級飛行塔類遊樂設施作為研究對象，概述該設備主要結構、工作原理、性能參數等，對其投入運營前的監督檢驗和定期檢驗過程存在諸多問題進行深入地分析和探討。針對檢驗標準和規範中存在的問題給出若干建議，以期為遊樂設施相關標準或規範修訂者及檢驗人員提供參考。
1設備概述
1.1主要結構
根據設備隨機資料及現場勘查情況，知該設備名稱為「高空飛翔」，屬於飛行塔類遊樂設施，其結構主要由基礎部分、動力驅動部分（曳引驅動系統）、傳動部分（齒輪傳動及動、定滑輪輪系傳動）、乘客座艙部分、支撐桁架塔節部分（主塔節由三個桁架體系次第累疊而成）、防墜落安全裝置（限速器-棘齒棘爪聯動裝置）、緩衝減振裝置（配重側及座艙側分別為聚氨酯、液壓緩衝器）、控制系統、隔離柵欄及避雷裝置等組成，圖1為「高空飛翔」結構實物圖。應該說明的是，該設備中的迴轉體在結構上可分為兩部分：靜止的迴轉支承盤座和作相對迴轉運動的支撐桁架結構（座艙通過撓性件弔掛在該迴轉支撐桁架端部，以實現旋轉運動）。
1.2工作原理
「高空飛翔」能夠實現的運動形式為：迴轉體（作迴轉運動的部分）在沿主體桁架空間中作升降運動的同時自身也作迴轉運動。
升降運動：座椅弔掛在迴轉體上，迴轉體沿主體的升降動力由曳引機提供，由曳引輪與鋼絲繩間的摩擦力來驅動鋼絲繩，再通過動、定滑輪輪系作為媒介傳動裝置，使得迴轉體的升降速度可約為0.75m/s，且升降行程可達26m。
迴轉運動：迴轉動力由4台7.5KW的電機提供。通過齒輪驅動轉盤轉速可達10.6rad/min。兩組動力通過PLC控制系統按一定規律來協調配合，以實現設備邊升降邊旋轉的運行形式。
1.3主要性能參數
設備的主要性能參數在一定程度上能夠直觀的反映出設備的功能性、安全性等。為了直觀地認識「高空飛翔」有關屬性，現列表闡述其主要技術性能參數，最大載客人數（滿載）、運行高度等，見表1。
表1「高空飛翔」主要性能參數
圖1a「高空飛翔」結構實物圖
圖圖1b「高空飛翔」示意圖
2檢驗依據對該設備存在疏漏及建議
檢驗機構及有關監察部門根據《規範》、《技術條件》及《規程（試行）》制定了詳細的監督檢驗、定期檢驗作業指導書及相應的原始記錄、報告書來對設備進行法定的檢驗檢測及監管，可有效地為設備的周期性維護保養提供指導，從而為設備安全運行提供保障。筆者對業已實施的檢驗依據中有關飛行塔類遊樂設施的檢驗條款或項目作了統計及分析（此處主要針對該設備動力系統有關項目）：監督檢驗中所涉及的6條動力裝置檢驗項目及定期檢驗中3條動力裝置檢驗項目，主要是針對氣壓傳動、液壓傳動等動力裝置或系統，顯然對該設備的曳引驅動系統則完全不適用。這給監察部門及檢驗機構對設備進行有效的監管及檢驗檢測等環節帶來極大地困擾，也給設備在服役年限內運行積留很大的安全隱患。
筆者主要從事機電類特種設備檢驗檢驗檢測相關工作，由於電梯和遊樂設施同屬機電類特種設備，則兩者存在諸多共通的地方。故針對該設備的檢驗可借鑒電梯監督檢驗和定期檢驗的相關標準和規範，即《GB 7588-2003電梯製造與安裝安全規範》、《電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯》（下稱《電梯檢規》）[5]。筆者據此針對該設備監管和檢驗環節存在缺漏作了具體分析，希冀與各位同仁進行探討。
2.1曳引驅動系統
該設備最大的創新點之一即為引入電梯中的曳引驅動系統（如圖2所示）作為其動力裝置來驅動座艙以實現升降運行，即乘人座艙和對重懸掛在鋼絲繩兩端，並作用於曳引輪產生一定的正壓力，再通過曳引輪與鋼絲繩間的摩擦力來實現兩者相對升降運動，符合當前所提倡節能降耗的理念。
前文已指出遊樂設施有關檢驗標準及規範中某些項目類別和檢驗項目對該設備存在很大的疏漏。經過對《電梯檢規》的研讀，筆者建議針對該設備曳引驅動系統可借鑒《電梯檢規》中若干條款（據此制定其監督檢驗（如監督檢驗2.8、2.9及2.10條款）和定期檢驗條款（定期檢驗2.8、2.10等條款），彌補遊樂設施標準及相關規範的疏漏之處。
針對該設備曳引驅動系統，筆者建議在《規程（試行）》（附件一：遊樂設施監督檢驗內容要求與方法）項目類別4動力裝置中添加表2有關內容。應該指出的是，相關條款詳細內容可參閱《電梯檢規》有關條款（限於篇幅，此處簡述該內容）。
圖2 「高空飛翔」下置式曳引驅動系統
表2 「高空飛翔」曳引驅動系統檢驗要求及檢驗方法
2.2限速器-棘齒棘爪聯動裝置
限速器-安全鉗聯動裝置作為曳引式電梯最為關鍵的安全部件之一，據此該設備設置了限速器-棘齒棘爪聯動裝置（見圖3）作為防墜落安全部件。其工作原理是：由於某種原因使得座艙上升速度超過額定速度時，限速器的甩錘因離心力效應觸碰機械開關和電氣開關動作（機械動作因開關行程，則滯後於電氣開關動作），同時通過鋼絲繩拉動連桿提拉機構，再提拉棘爪（正常情況下，彈簧靠其彈力頂撐棘爪使其脫離棘輪齒條）使其卡入棘輪齒條，利用棘輪效應來防止該設備出現意外的超速或墜落等意外事故的發生。在實際現場檢驗存在如下問題：
圖3 「高空飛翔」限速器—棘齒棘爪聯動裝置
2.2.1限速器的檢驗校核
限速器是「高空飛翔」由於某些原因引起的超速等現象至關重要的安全保護裝置，其機械開關動作及觸發的電氣開關動作可靠性必須經過嚴格校驗。該設備限速器的檢驗或校核是否應該像電梯限速器檢驗或校核有關條款來實施需要在檢驗依據[1][2][3]中加以明確。筆者借鑒《電梯檢規》，給出的建議有：在資料審查時需要限速器的調試證書及產品型式試驗合格證（《電梯檢規》中1.1（4）條款）；需要以兩年為周期對其限速器進行校核和檢驗（《電梯檢規》中2.11、3.15條款）。
2.2.2限速器-棘齒棘爪聯動試驗
根據《電梯檢規》，對電梯進行監督檢驗及定期檢驗時，限速器-安全鉗聯動試驗作為B類項目是檢驗人員在監督檢驗和定期檢驗中現場必須進行的必檢項目。針對該設備需要在檢驗現場進行限速器-棘齒棘爪聯動試驗，可借鑒《電梯檢規》中8.3條款。
綜上闡述，筆者建議該設備限速器-棘齒棘爪聯動裝置檢驗要求及檢驗方法參考《電梯檢規》，詳見表3所示。
表3 「高空飛翔」限速器-棘齒棘爪聯動裝置檢驗要求及檢驗方法
2.3減振緩衝裝置
為了防止出現意外情況所導致的對重體及座艙發生墜落或蹲底等事故，在支撐桁架內部（對重體側）和外部（乘人座艙側）分別布置了四個非線性蓄能型緩衝器（因設備額定升降速度為0.75m/s，其對重側可參照《電梯檢規》有關緩衝器選型條款視為合理，本設備對重側為聚氨酯緩衝器）及四個耗能型緩衝器（乘人的座艙側選擇液壓緩衝器，以便更好的緩衝吸振，以達到更佳的乘坐緩慢降落的舒適體驗感），見圖4。同時，還在底部與頂部支撐桁架布置以極限開關，具有在蹲底及沖頂工況時接觸緩衝器前觸碰電氣開關動作使設備斷電的作用。同理，筆者建議在實施監督檢驗和定期檢驗時可借鑒《電梯檢規》中3.16、8.2條款，其檢驗要求及檢驗方法見表4。
圖4 「高空飛翔」乘人座艙側及對重體側緩衝器裝置
表4 「高空飛翔」緩衝器檢驗要求及檢驗方法
2.4平衡係數及補償裝置
平衡係數是曳引式電梯的一個重要性能參數，符合電梯高速高行程發展趨勢及節能降耗理念，其值偏大或偏小將會出現沖頂或蹲底的潛在安全隱患。該設備具備曳引式電梯的一整套系統的特徵，即對重體側及乘人座艙側通過曳引輪-反繩輪（復繞）-滑輪組體系來實現此升彼降的運動。雖然對重體側是載重為定值，但該乘人座艙側實際乘坐人數的工況是極為複雜的（偏載、空載與滿載），故筆者建議需要對該設備的平衡係數進行試驗驗證（《電梯檢規》中8.5條款），以便消除存在沖頂或蹲底等事故隱患。
補償裝置能夠有效減小轎廂與對重側之間荷載差，對曳引式電梯曳引性能及安全性有重要影響，尤其對高行程影響則更顯著。根據該設備主要性能參數知其高度40米，運行高度29.5米，且鋼絲繩存在復繞，那麼鋼絲繩（其直徑為Φ13mm）的重量不容忽視，筆者建議需要增加補償裝置來平衡乘客座艙側複雜工況的重量與對重側差額。同理，筆者建議在監督檢驗和定期檢驗過程中借鑒電梯檢規5.1、5.2、5.3等條款，此處不再列表贅述。
此外，需要指出的是，在現場檢驗時，請使用單位設備維保等有關人員配合做有關試驗或某些項目時，使用方稱設備製造商稱盡量不讓去迫使限速器-棘齒棘爪聯動裝置的機械動作，因一旦動作試驗後需要原製造廠專業人員來複位，且棘齒棘爪因衝擊造成的損壞是不可逆的。作為檢驗人員在現場檢驗時主要依據國家標準及有關規範來對設備進行檢驗，必要時需要受檢方全力配合才能順利開展檢驗工作。本次受檢方不配合做限速器-棘齒棘爪聯動試驗，且檢驗人員在遊樂設施規範或標準中也無法找到該裝置的檢驗條款，這就給監管和檢驗工作正常進行帶來了極大的不便，也給設備安全運行遺留了潛在隱患。鑒於遊樂設施有關標準及規範滯後於新技術固有屬性，有關檢驗依據應該對存在的類似疏漏之處等滯後性，為檢驗人員找到法定檢驗的依據。
3本次檢驗該設備存在的問題及建議
筆者在參與現場檢驗時，對現場其他需要改進或整改的地方也做了記錄和備案，便於對設備存在的安全隱患提出整改意見，為監察機構執法及監管提供依據，同時為使用方日常維護保養及檢查設備運行提供技術支持。
根據檢驗現場知，該設備服役環境為露天且設備安裝的地點不到十來米處就有河流，從去年監督檢驗到今年定期檢驗不到8個月時間（應受檢方申請提前進行定期檢驗）發現基礎及設備聯接多處零部件及螺栓連接已出現不同程度鏽蝕現象。
盤車手輪與松抱閘扳手配合著使用能夠確保當座艙未回到基站位置的緊急救援（因棘齒棘爪兩零件都存在空行程，需要盤車手輪先向上運行，然後配合用松抱閘扳手實現座艙降落至基站位置）。但本次檢驗現場，盤車手輪旁設置電氣開關但沒有連接電源，不能達到設計預定的功能。建議盤車手輪電氣開關接通電源。
為了提高座艙降落時的舒適性，座艙桁架外置的四個液壓緩衝器能夠有效的吸振緩衝，在緩衝器柱塞桿上設置的電氣開關可實現監控緩衝器柱塞是否複位至初始狀態。本次檢驗現場發現座艙每次降落都會壓實緩衝器，其電氣開關為非自動複位且短接該開關，筆者質疑該電氣開關設置的合理性。為符合設計初衷（即為檢測液壓缸柱塞複位行程），建議換成自複位電氣開關。
制動器作為該設備曳引系統最重要的安全保障裝置，能夠確保設備在正常升降過程可靠地停靠在頂端和低端預設的極限位置，當發生異常失電或緊急情況下使乘客座艙可靠制停。制動臂連接的制動瓦與制動輪轂間隙的調節尤為重要，過緊造成閘瓦嚴重磨損、燒蝕，過松則造成對重體側下溜、乘客座艙上沖的意外事故，喪失了制動性能。此次檢驗現場出現制動瓦與制動輪轂間隙調節不當，即左制動瓦間隙過大，右制動瓦間隙過小，隨著偏磨損的加劇，如若日常檢查和維護保養不到位，會出現帶閘運行及抱閘不靈等現象而發生座艙上沖意外事故。建議重新調整制動瓦與制動輪轂間隙，同時調節壓縮彈簧。
4結論
本文擬以某B級飛行塔類遊樂設施作為研究對象，概述該設備的基本情況，著重針對檢驗過程存在諸多問題進行深入分析和探討，並對標準和規範中存在的問題給出若干建議。主要結論有：
（1）針對現已實施遊樂設施有關標準及規範存在的缺漏，在及時的完善和修訂已有標準及規範的同時，可借鑒其他機電類特種設備相關標準及規範中某些條款來制定其檢驗依據；
（2）針對該遊樂設施某些創新性的裝置或系統，如曳引驅動系統、限速器-棘齒棘爪聯動裝置及乘人座艙安全保護裝置等，系統地分析了在監督檢驗及定期檢驗中存在的疏漏之處，並根據《電梯檢規》使之完善；
（3）針對該設備限速器校核檢驗、限速器-棘齒棘爪聯動試驗、平衡係數和補償裝置等檢驗標準和相關規範中存在的不足，給出若干建議與措施；
（4）對該設備監督檢驗與定期檢驗過程存在的其他若干問題給出若干整改意見。
【參考文獻】
[1] GB 8408-2008 《遊樂設施安全規範》 [S]，2008.
[2] GB/T 18158-2008《飛行塔類遊藝機通用技術條件》[S]，2008.
[3]《遊樂設施監督檢驗規程（試行）》[S]，2002.
[4]《遊樂設施安全技術監察規程（試行）》[S]，2003.
[5] TSG T7001-2009《電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電》[S]，2009.
註：*文中凡標註*所涉及的項目條款均參考《電梯檢規》對應編號的項目及檢驗內容與要求，也應注意到該設備與電梯存在不同，故檢驗內容及方法可酌情參考。
TAG:遊樂設施安全論壇 |