JL-30000落锤试验机安全可靠性改进

张卫华，田孟建，唐 骏

（1.渤海装备巨龙钢管公司，河北青县062658；2.渤海装备第一机械厂，河北青县062658）

在钢管制造企业，理化实验室因特殊的职能和特性，其安全工作处于特别重要的地位。实验室的安全既贯穿于试验的各个环节，涉及人员、样品、建筑、设备及环境等多个方面，并可能对公共安全产生影响。巨龙钢管公司钢管和钢板的理化性能实验室虽然面积不大，但同样存在触电伤害、机械伤害、物体打击、高处坠落、火灾爆炸、中毒腐蚀等不安全因素。在日常的理化检验过程中，检验人员发现JL-30000落锤试验机存在设计上的缺陷，这些缺陷给安全生产带来了较大的威胁。笔者从硬件上探讨了JL-30000落锤试验机的安全性缺陷及改进措施，旨在提升落锤试验的本质安全水平，保障操作人员的安全。

1 落锤试验机的工作原理

落锤试验机由框架部分、送料部分、提升系统、工作系统和安全保护系统组成。JL-30000落锤试验机主机结构如图1所示。该机可以通过调整配重铊数量和冲击高度来控制冲击能量。操作人员将试样放置在砧座上，将锤体升至一定高度，使其以自由落体的方式下落，砸断试样。取出试样后，计算试样断口的剪切面积，即在有效评定区域内扣除脆性区后剩余区域所占评定区域的比例。断口剪切面积是评判钢板或钢管力学性能的一个重要指标。具体的试验操作过程如图2所示。

图1 JL-30000落锤试验机主机结构图

图2 落锤试验操作流程

2 JL-30000落锤试验机存在的安全隐患

JL-30000落锤试验机的关键部件是提升系统和工作部分。提升系统由电机、双级涡轮涡杆减速机、卷扬机、钢丝绳、起吊框架及吊钩等组成；工作部分由锤体、锤头、配重铊、砧座、对中装置组成。该落锤试验机的锤体最大质量为1 100 kg，最大冲击高度是2 800 mm；工作方式为自由落体，冲击速度快，冲击能量大。如果操作不当，不仅会损坏设备，还可能造成人员触电、机械伤害、物体打击等安全事故。虽然JL-30000落锤试验机本身设计了安全保护系统，但因为该机制造年代较早，实践经验相对欠缺，因而在安全防护方面存在不足之处，主要表现在以下几个方面。

2.1 电源线漏电或短路

由于JL-30000落锤试验机锤体部分质量大，在工作过程中突然释放整个锤体，锤体瞬间下落，连接电源线也随着锤体急速下落，该设备原有电源线为明线，电源线连接到5 m多高的锤体上。锤体在反复提升和下落过程中电源线与设备框架发生接触摩擦，造成电源线绝缘层破损，导致电线漏电或短路。

2.2 未设置极限限位安全装置

JL-30000落锤试验机未设置极限限位安全装置，无级变速的电动机带动钢丝绳提升锤头，提升高度由操作人员根据样品的韧性来估算，设备未安装高度行程限位安全保护装置。若对设备安全操作规程不熟悉或受外来因素干扰，在锤体上升到应有高度后没有及时停止，不断上升的锤体到了最高位置后就会发生钢丝绳被电机绞断的险情。而且该设备机体高大，维修很困难，一但发生这种故障会造成设备的严重损坏。

2.3 人工放置试样风险巨大

JL-30000落锤试验机改进前，试样放置由人工完成。如果发生设备故障或操作失误，导致锤体坠落、钢丝绳崩断、试样砸飞等突发性意外事件，而此处空间狭小，障碍较多，殊难躲避，这就会给操作人员带来巨大的安全风险。

2.4 安全防护罩达不到安全要求

JL-30000落锤试验机的安全防护罩的高度只有840 mm，一旦钢丝绳被电机绞断从高处向下甩出或者试样被砸断后反弹飞出，如果操作人此时站在操作台处或防护罩附近就可能被断裂的钢丝绳抽击或被飞出的试样砸伤。

3 落锤试验机的安全可靠性改进

3.1 增加安全限位装置

在落锤试验机立柱上增设机械限位开关，具体位置如图3所示。安装机械限位开关后，无论是设备提升系统故障还是人为误操作，当锤体升到预设位置时就会自动断电停止，这样就形成了安全保护功能，避免了因误操作或设备故障而发生安全事故。

图3 落锤试验机立柱增设的机械限位开关实物照片

另外，与落锤试验机生产厂家协商对操作台进行了改进，增加了预制高度。改进后的落锤试验机操作台显示屏如图4所示。且同一材质、同一厚度的试样，锤头高度只需要一次设定，提高了试验效率。

图4 改进后的落锤试验机操作台

3.2 线路改进

将原落锤试验机的电源明线改为用碳刷传导电流，即通过碳刷在滑线盒内的上下滑动接通电源，改进后的实物照片如图5所示。原落锤试验机的线路改进后，有效避免了电线的频繁损坏，消除了事故隐患。

3.3 増加自动送样小车

落锤试验机改进前，试样放置由人工完成，安全风险较大。改进后增加了自动送样小车，如图6所示。试样通过小车送进、取出。这样，操作人员送样、取样可以完全在落锤试验机的防护栏之外完成，使操作人员的安全更有保障。

图5 落锤试验机线路改进后的实物照片

图6 自动送样小车实物照片

3.4 增加安全防护栏

原有护栏高度偏低，试样容易崩出来打伤外围人员，因此，在原有安全网外围又增加一道高度为2 000 mm的安全防护板。新增防护板如图7所示，新增防护板有效防止了试样反弹飞出的事故隐患。

图7 新增防护板实物照片

4 结语

对JL-30000落锤试验机实施上述改进方案后，提高了该落锤试验机的安全可靠性，确保即使在设备故障或误操作的情况下也不会发生安全事故。实际使用结果表明，对该落锤试验机进行的安全可靠性改进是成功的，取得了较好效果。

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