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试验类设备事故分析与研究

文档作者：代凤奇文档来源：中航工业南京机电		点击数：	更新时间： 2021年10月24日
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doi:10. 16576/ j. cnki. 1007-4414. 2016. 02. 063
试验类设备事故分析与研究∗
代凤奇
(中航工业南京机电,江苏南京　211106)
摘　要:安全生产是保证企业员工正常有序作业,保证企业持续发展的基本条件,而作为国防工业重要组成部分的军
工企业由其自身产业的特殊性决定了其在生产过程中存在的安全隐患也有其自身的特殊性。军工企业多以产品研
发为依托,配以试验加工为主要生产手段,所以试验类设备的安全事故便成为制约企业健康发展的重要问题。而事
故发生后的事故调查分析对于吸取事故教训,研究事故规律,控制伤亡事故等更是不容忽视,也是安全生产的一个重
要组成部分。以笔者所在企业所发生的一起空气起动机试验台事故调查分析全程为例加以探讨试验类设备事故分
析与研究。
关键词:军工企业;试验设备;安全生产;事故分析
中图分类号:G647　　　　　　文献标志码:A　　　　　　文章编号: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
设备事故的调查研究是在掌握了一定的安全科
学知识的基础上,依据国家有关安全法规、方针、政
策,通过逻辑推理、分析判断、模拟实验来科学地调查
和分析伤亡事故,澄清事故的基本事实。
1　设备事故调查研究的目的及任务
事故调查的目的就是要掌握事故情况,找出事故
发生的原因,分清事故责任,制订改进措施,以及完成
国家法规规定的其他任务,具体包括:
(1) 弄清事故发生的过程。事故的发生,伴随着
人身伤害的发生。而事故发生的条件十分复杂,绝大
多数是不可通过实验进行重演的。因此,调查人必须
通过事故现场留下的痕迹、空间环境的变化、事故见
证人的陈述、受害人的自述,对有关事故的原因和经
过的内容进行整理,去伪存真,用简短的文字精确地
表达出来。
(2) 找出事故原因。事故原因分析是伤亡事故
调查工作的中心环节。事故调查的过程就是对造成
事故的人为因素、管理因素、环境因素等进行综合分
析,用科学的方法客观地揭示出与事故密切关联的各
种因素,分析出这些因素相互作用、相互联系的内在
关系,揭示出事故发生的真正原因。在事故调查时,
不能只追求单一的事故原因,要全面分析,找出现象
的因果关系。
(3) 吸取事故教训。教育广大干部和群众提出
有效的安全措施。通过对事故发生过程的调查和对
事故原因的追查,使人们接受教训,提高安全意识,对
于那些未知领域里发生的重大人身伤亡事故的机理
和形成原因有新的认识。调查所得到的信息会带给
人们新的启迪,同时使人们时刻警惕事故的危险性,
学会预防同类事故发生所必须的技能。
(4) 研究事故规律,控制伤亡事故。伤亡事故的
调查是按国家的法律程序进行的,记录有关事物的
关键事实和重要数据,以及伤亡事故调查报告。
这些有关事故的文字资料逐级上报,构成了各级
安全监察部门的事故档案资料。利用事故档案资
料进行科学研究和进行综合分析,可以发现规律
·183·
·机械研究与应用·2016 年第2 期(第29 卷,总第142 期)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　经验交流
∗ 收稿日期:2016-02-16
作者简介:代凤奇(1981-),男,安徽阜阳人,工程师,研究方向:设备管理与维修。
性的事实,这对伤亡事故的预防、政府决策部门的
服务具有重大意义。
(5) 为修正安全法规标准,强化劳动安全监
察提供依据。伤亡事故的调查,按国家有关规定,
需要企业主管部门、企业所在地劳动保障部门、安
全监察部门、工会及负责安全工作的有关领导参
加。一起事故的发生,客观上是对企业安全管理
工作的检验,通过对伤亡事故的调查,为建立健全
各种安全法规、标准、安全措施、
制度提
供基础。
(6) 分清事故责任。通过事故调查,划清与事故
事实有关的法律责任,运用法律手段对事故责任者给
予行政处分、经济处罚,构成犯罪的,由司法机关依法
追究刑事责任。
(7) 恢复、建立企业正常生产秩序。一般事故的
发生比较突然,事故发生后,职工除了为伤亡难友感
到悲伤,同时也会产生恐惧心理,对企业正常生产十
分不利。伤亡事故调查工作可以刻画出事故发生的
经过,通过事故分析就会找出事故发生的原因,并能
有针对性地采取安全措施,使职工情绪稳定,重新获
得安全感。
2　设备事故经过
9 月6 日晚21 时36 分,102 厂房某型号空气起
动机试验台发生设备机械事故,该试验台试验开始时
工作一切正常,当起动机输出转速到4 275 r/ min
时,突然发生一声巨响,试验台直径约800 mm 的
刹车轮裂成6 块飞出,基座发生断裂,轴承损坏造
成该设备及楼板、墙体、窗户部分损坏,未造成人
员伤亡。
图1　破碎后的飞轮盘
3　事故原因分析报告
3. 1　概　述
某试验台在试验过程
中发生事故,刹车轮裂成数
块飞出(见图1),基座发生
断裂,轴承损坏。要求对事
故产生的原因进行分析,给
出结论。3. 2　试验过程
3. 2. 1　成分、硬度及力学性能检测
对刹车轮的材质取样分析,结果见表1,符合45#
钢的成分。硬度结果:非刹车痕迹处187 HB,刹车痕
迹处206 HB (按GB1172 - 74,211 HB 相当于17
HRC)。在碎块上沿直径方向和垂直直径方向分别
取样,进行力学性能测试,测试结果为见表2。基座
的硬度为204 HB,化学成分见表3。轴承外圈的硬度
为62 HRC,化学成分见表4。
表1　刹车轮的化学成分wt%
元素C Si Mn P S
含量0. 43 0. 30 0. 65 0. 016 0. 006
表2　刹车轮力学性能测试结果
方向Rm(MPa) A(%) Z(%)
沿直径方向659 24 39. 5
垂直直径方向664 22 36. 1
表3　基座化学成分wt%
元素C Si Mn S P
含量3. 05 1. 69 0. 59 0. 08 0. 14
表4　轴承外圈的化学成分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　金相组织及晶粒度检查
在断裂的刹车轮试块上取样,平行和垂直于盘面
方向分别经打磨抛光后用4% 的硝酸酒精腐蚀观察,
如图2、3 所示。
图2　垂直盘面方向金相组织
图3　平行盘面方向金相组织
　　由图2、3 可以看到,两个方向的组织均为铁素体
加珠光体,部分铁素体呈针状向晶内延伸,为典型的
魏氏组织,两个方向均未发现晶粒拉长痕迹。晶粒度
见图4,按GB6394-86 检查,晶粒度约为2 级。
图4　刹车轮晶粒度　　　　图5　　基座组织
·184·
经验交流　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2016 年第2 期(第29 卷,总第142 期) ·机械研究与应用·
　　基座的金相组织如图5,为片状石墨加珠光体及
少量铁素体,未见异常。轴承外圈的组织如图6,为
马氏体加弥散分布的颗粒状碳化物,为正常组织。
图6　轴承外圈组织　　　　图7　刹车轮粗糙断口
3. 2. 3　断口检查
刹车轮断裂的碎块均已找到,编号分别为20,
23,24,26,27。其中,23、27 号断口沾满泥巴,断口已
经锈蚀。20、24、26 号断口为新鲜断口。
对已经腐蚀的断口进行清洗并仔细检查, 23、
24、26、27 号断口十分粗糙,大量的反光小刻面,为脆
性断口,如图7。20 号碎块的断口分为两个部分,除
了粗糙断口外,在靠近飞轮边缘处的断口比较平坦,
存在明显的放射棱线。而且在盲孔处存在一块成黑
色的部分,棱线由此处向外扩展,如图8。
选取20#碎块的断口进行重点分析。在扫描电
镜下观察,发黑处已被一种物质覆盖,对黑色的物质
进行能谱分析,结果如图9 及表5。对刹车轮表面的
黑色物质进行了能谱分析,结果如图10 和表6。
图8　20#碎块断口形貌　　　图9　20#断口黑色物质
能谱分析
表5　20#断口表面黑色物质能谱分析(mass) wt%
元素C Si O Cu Fe
含量22. 57 0. 34 14. 28 4. 51 58. 30
表6　刹车轮表面物质能谱分析(mass) wt%
元素C O Fe Cu
含量7. 56 20. 75 49. 07 22. 61
对断口进行了电镜扫描,结果见图11 ~ 13。黑
色物质处见图11,断口已经被物质覆盖,表面为大量
的颗粒状物质。对靠近黑色物质处的新鲜断口进行
扫描,结果如图12,13。可以观察到明显的疲劳弧线及
河流状解理花样。基座及轴承内圈的断口新鲜,未见
陈旧性伤痕,未见疲劳痕迹,为脆性断口,如图14、15。
　图10　刹车轮表面物质　　　图11　20#碎块断口扫描
能谱分析
图12　20#碎块断口形貌　　图13　20#碎块断口形貌
　图14　基座断口　　　　　图15　轴承内圈断口
4　分析与讨论
从以上分析来看,20#碎块断口处的黑色物质与
刹车轮表面涂层的物质成分相同,表明该刹车轮在表
面涂抹黑色物质之前,在盲孔处已经存在裂纹,在对
表面进行处理时,黑色物质沿裂纹分布。使用过程中
在交变应力的作用下沿缺陷处疲劳扩展,当裂纹扩展
到临界尺寸后,刹车轮失稳撕裂成数块飞出。
从组织来看,该刹车轮为45#钢,呈魏氏组织,未
发现锻造变形痕迹,为铸态组织。晶粒十分粗大,未
经正火及调质处理,造成材料本身的脆性很大,强度
较低,韧性很差,加速了刹车轮的断裂。
5　结　论
试验台刹车轮本身存在裂纹,使其使用过程中在
交变应力的作用下疲劳扩展,扩展到临界尺寸后脆性
断裂。材料本身的组织缺陷加速了裂纹的扩展。
刹车轮的裂纹存在疲劳扩展,其他失效件均为脆
性断裂。排除了因试验台其他部件的失效导致事故
的可能。整个试验台的事故是因为刹车轮的断裂引
起的。
6　整改措施
　　(1)责成试验台承包方负责与试验台制造方接
(下转第189 页)
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·机械研究与应用·2016 年第2 期(第29 卷,总第142 期)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　经验交流
状态,以最大的偏角切入新航道,当偏差小于70 m
时,根据距离偏差计算出转向油缸的转向方向及转向
值,从而调整前后行走履带的行走状态。当偏差小于
0. 3 m 时,水采机进入微调区,即行走方向的履带根
据距离偏差计算出的转向值调整转向,其他履带回归
到中心位置。当距离偏差小于0. 08 m 时,前后行走
履带均回归中心点,采船进入设定航线,进行直线采
收行走[4] 。
(6) 软件设计中的PID 控制技术
在导航控制的过程中采用了两个PID 的串级控
制,第一个PID 是为了调整水采机机身与航线的夹
角,第二个PID 是调整履带的转向。通过相关设备
的检测以及两个的PID 调整最终实现导航控制。
(7) 自动切换航道
根据工艺要求,自动导航控制系统应具备自动切
换航道的功能,既当水采机采收完一个航道后能自动
切换到下一个航道进行采收,在自动切换航道的这个
过程中,除了需要操作人员将航道切换按钮选择为
“自动”和选择需切换的航道数加1 还是减1 外,其
它均通过软件编程实现。
(8) 画面监控部分
① 通过操作画面可以清楚的监控水采机在盐池
中的位置坐标画面,可以实时的观测水采机当前坐标
值,航角值,以及与设定航线的位置偏差值。
② 在操作画面中还可以设置航道宽度,航道编
号,并能实时的查看实际航线和设定航线。
③ 自动导航设定,从操作画面中可以选择导航
方式是自动还是手动,切换航道时是手动还是自动,
以及自动切换航道时航道加1 还是减1 和采收方向
沿X 轴还是Y 轴。
④ 水采机在盐池姿态画面,通过操作画面可实
时的观察水采机在整个盐池中的位置以及姿态,还可
以将设定航线显示出来,从而可以判断水采机实际航
线与设定航线之间的关系[5] 。
3　故障判断与处理
在运行过程中出现基站干扰过大的情况RX 灯
一直常闪,正常运行为TX 灯隔一秒闪烁一次,RX 灯
不亮,此故障导致水采机在盐池中无法自动导航,使
操作人员无法判断是否存在漏采、复采现象,并且对
设备损耗较大。通过修改基站通讯通道并没解决此
故障,始终无法找到干扰源,经过技术人员反复试验,
最终把基站移到远离原先的位置,重新测量新基站的
坐标、设置参数解决了此故障,并且运行稳定。
4　结　语
GPS 全球定位系统在水采机航线和航角自动控
制已成功运用化工行业采矿系统中,并形成一套可用
于水采机航道和航角自动控制的控制系统,满足了现
场采收工艺对航道和航角的精度要求:航道偏差<0.
2 m,航角偏差<0. 5°,可以实时显示水采机在盐池中
的位置、方向,自动计算偏移和计划距离、航路及切割
航迹的监视、整个盐田航迹完成显示,并能根据工艺
要求及GPS 数据,实时调整水采机在盐池中的位置,
确保采收的安全性和准确性。
参考文献:
[1]　美国Trimble 公司. Trimble SPS550H 与SPS550 接收机手册
[Z]. 美国Trimble 公司,美国,1978.
[2]　北京七维航测科技股份有限公司. Position Data Link 数传电台
手册[Z]. 北京七维航测科技股份有限公司,北京,2003.
[3]　罗克韦尔公司. BASIC 模块使用手册[Z]. 美国AB(罗克韦尔)
自动化公司,美国,1928.
[4]　罗克韦尔公司. RSLogix500 编程指令手册[Z]. 美国AB(罗克韦
尔)自动化公司,美国,1928.
[5]　罗克韦尔公司. rsview32 画面组态使用手册[Z]. 美国AB(罗克
韦尔)自动化公司,美国,1928.
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ (上接第185 页)
洽,对未发生故障的同类试验台进行全面检查,消除
安全隐患,避免同类事故的再次发生,保证安全;为所
有同类试验台加装安全防护装置,同时完成对事故试
验台的恢复,并最终双方签订试验台设备安全运行保
证书,在保证设备自身无缺陷的前提下恢复使用。
(2) 试验台本身不得私自进行任何改造,如需必
要的改造需提交改造方案经相关部门论证,审批后方
可进行。
(3) 加强试验台设备安全、保养制度,落实到人。
(4) 加强
,以提高人员自身的安全技能
和安全意识。
参考文献:
[1]　毛海锋. 设备安全管理理论与实务[M]. 北京:首都经济贸易大
学出版社,2000.
[2]　韩展初. 现场管理实务[M]. 厦门:厦门大学出版社,2002.
[3]　吴　穹. 设备安全管理学[M]. 北京:煤炭工业出版社,2002.
·189·
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