液压系统一般性安全问题

1、液压系统一般性安全问题2009年4月第37卷第4期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICSApr.2009VoI.37No.4液压系统一般性安全问题李万国,祁晓野(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100083)摘要:总结多年的工作经验,论述一般液压系统容易发生的安全事故,分析原因,提出注意事项.除常规安全问题外,阐述了系统超压带来的危险,如蓄能器飞射,薄弱环节爆裂,重物负载意外降落;高温液压系统可能带来火灾;液压锁失灵可能使重物负载倾倒等.针对以上问题提出了注意事项,并对液压系统调试和使用过程中容易导致安全事故的主,客观原因进行了分析.关键词:液压系

2、统;安全事故;系统超压中图分类号:TH137文献标识码:B文章编号: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,液压系统不时出现安全事故,轻者操作人员轻伤,重者有生命之忧,甚至导致工作场所的严重事故.但液压系统的安全问题往往不被重视,即使是从事液压行业多年的工作人员,也往往会造成安全事

5、故.作者总结多年的工作经验,对液压系统一般性安全问题及注意事项进行了论述.在技术方面,导致液压系统安全问题的主要原因包括系统超压,油液燃烧,高速运动部件甩出硬物质,电气短路及漏电,液压阀卡住等.然而,从更深层次追究还是要归结到人为的因素.液压系统从方案制定,经济核算,系统设计,元件选型,购买成品,加工制造,组装调试,到最终投入正常使用,几乎每一个环节都会直接或间接地影响到系统的安全性.其中,方案制定,从大的方面讲,确定某一方案的一个重要的依据就是系统的可靠性要求,可靠性低的,安全性也会低一些;不同型式的元件,安全性也不同,如作为安全阀的溢流阀,直动式比先导式更安全;购买成品的环节也很重要,不同

6、厂家的产品质量差别很大,安全性也会受到影响;至于经济核算,一般投资额越高,系统的安全性越好.管理人员和技术人员的素质,包括其主观条件,知识水平,经验水平等对系统安全的影响巨大,体现在各个技术环节,在调试和使用环节尤为明显.作者主要对技术和调试,使用环节方面分别进行了论述,并提出了一系列注意事项.1常规安全问题(1)电气短路,漏电,触电.固定式液压设备往往安装在车间或实验室内,以电能和电动机作为动力源,配电柜和电机启动柜为强电系统,液压系统的控制台为弱电系统,要尽量避免弱电与强电混装在一起,引起触电事故;要保证电机和液压系统的机械壳体可靠接地,配电柜最好配漏电保护器;配电柜和电机启动柜的强电触点

7、容易打火,应避免可燃气体进入;要避免导电体搭接在强电导体之间;定期检查短路保护装置.(2)高速运动部件.最常见的是拖动液压泵的电动机,常用通用联轴器连接电机和泵,联轴器一般要用壳子罩住,防止硬物飞出以及操作人员不小心碰触旋转的联轴器.再者如齿轮变速箱等也需要注意.2系统超压导致的安全问题引起系统超压的原因很多,最直接也是最根本的原因是系统或是系统中超压部分的管路上没有安装安全阀,或是安装了安全阀却没有起到安全作用.收稿日期:20080219作者简介:李万国(1969一),男,硕士,工程师,主要研究方向为机电系统控制,机电系统动力学.电话:01082316053804,Email:1wgbuaa

8、.edu.Cn.?174?机床与液压第37卷2.1泄漏和油管爆裂系统超压后,首先从最薄弱的部位泄漏,如管接头,板式安装阀的安装面等,有时候会引起油管爆裂,尤其是橡胶软管,管端接头处最易爆裂.超压造成的泄漏,包括油管爆裂,会导致大量油液喷射而出,如果油液温度很高,会直接烫伤人的皮肤;再者,油液喷洒在四处,工作人员慌张奔跑时,容易滑倒摔伤;若遇明火,还会带来火灾.另外,如果爆裂的油管直接与承载重物的油缸相连,会因系统突然卸压,重物下落,砸伤附近的设备或工作人员.2.2蓄能器飞射通常,为消除压力脉动或是作为短时能源,液压能源系统的高压侧往往并联安装蓄能器.而蓄能器只有一个液压接口,在压力油的作用下,

9、其液压接口处的液压接头承受相当大的拉应力,为考虑空间利用率,标准的接头壁厚不会设计太大,承受拉力的能力是有限的,如果系统压力过高,会拉断接头.蓄能器上腔里的被高压油压缩到很小体积的气体此时急速膨胀,液压油被高速喷出,这时的蓄能器犹如一个小型的火箭.向相反方向高速飞射,蓄能器往往垂直安装,充气口向上,这样它会向上飞出,撞到房顶弹射回来,附近的工作人员极易被击伤.拉断液压接头需要很高的压力,这种情况往往是因为系统安全阀无法打开造成的.尤其是系统首次开机试车时,因安全措施出了问题,如用先导式溢流阀作为安全阀,阀内先导口堵塞,会造成系统瞬间超压,电机憋停,而且压力会达到很高,如果系统管路安装良好,没有

10、其它的薄弱环节,那么蓄能器部位将成为薄弱环节,造成事故.2.3薄弱部位爆裂飞射出小尺寸硬物就耐压能力而言,液压系统中表面积大的元件为薄弱环节,如压力油箱,换热器,泵和马达的壳体等.柱塞泵和柱塞马达的壳体要单独接管回油,其耐压能力一般为0.30.5MPa以下,安装过程如有错误,导致壳体带压超过限度,即会导致壳体爆裂,最可能的情况是壳体的组装螺栓一部分被拉断,由于其内部存在高速旋转部件,如果壳体爆开严重,甚至会有零部件飞出,导致安全事故.另外,一般的板式换热器耐压能力较低,大多在23MPa以内,通常情况下,冷却器放在直接通油箱的回油路上,保证压力不会太高.若系统安装出现问题,导致回油堵塞,压力超过

11、限度,换热器也会爆裂,某些薄弱部位的金属片折断,由于惯性飞射而出,同样会造成伤人的事故.3高温液压系统在高温工况下,某些航空液压系统及其地面试验设备会因泄漏问题喷射出油液,容易导致伤人事故.另外,高温系统里的油箱往往安装电加热器,配温控系统,如果温控系统出现故障,或是在调试过程中没有连接,加热器长时间加热油液,温度不断升高,最终会导致油液燃烧,酿成火灾,甚至有爆炸的危险.4液压锁失灵在举升重物的液压装置中,往往用液控单向阀作为液压锁,当重物升至适当高度后,油缸停止运动,系统不再供高压油,而是靠液压锁将工作腔的液压油封闭,支撑重物.如果液压系统的管路和油液不够清洁,有较大尺寸的杂物卡在液压锁的阀

12、芯与阀座之间,导致液压锁失灵,系统停止供高压油的同时,重物负载会下落,一般的举升机构,液压锁下面会有换向阀,此时处于关闭状态,通常换向阀为滑阀,截止功能不强,因而重物会随着液压油泄漏而缓慢下落,如果举升机构为两个以上油缸并联,其中一部分油缸的液压锁失灵,会导致重物慢慢倾斜翻到,酿成事故.5注意事项5.1超压相关问题(1)系统安全阀最好用直动式溢流阀,其优点在于抗污染能力强.即使油液和管路内含较大尺寸污物,通常也只能导致安全阀无法关闭,系统压力不能上升,却极少出现阀无法打开致使系统超压的现象.(2)系统中某些部位承受大负载,当与系统安全阀隔离时,需增设安全阀或压力继电器进行超压保护,如液压锁与油

13、缸之间的管路,静止承受重物时,若遇冲击可能导致超压,油管爆裂,需要增设安全装置.(3)保持油液清洁,油源出口装滤油器,或单独设清洁循环系统,定期或不定期更换油液,防止安全阀尤其是先导式溢流阀内部小孔被堵塞.(4)对于粘度较大的液压油,冬季使用时,环境气温低,每天初次开机运行时,油液温度比正常工作温度低许多,相应地粘度也大许多,在正常工作温度下设置好开启压力的安全阀,此时的开启压力往往高出该设置值,因而需要选用较大通径的安全阀,其回油箱的管路也要选较大通径,尽量降低局部和沿程压力损失,使低温开启压力不致过高.(5)蓄能器入口最好单独装安全阀,为了不影响正常工作,其开启压力可以设置得比系统安全阀高

14、一些,保证蓄能器及人口管路的安全即可.5.2其它问题(1)高温系统要有醒目标志,最好加隔离装置,防止操作人员碰触高温管道和元件,系统运行时,操作人员与设备须保持在安全距离以外;及时第4期李万国等:液压系统一般性安全问题?175?更换密封件,经常检查接头是否松动,防止高温油6结束语液喷射.综上所述,液压系统造成事故的原因有以下两(2)高速运动部件加隔离罩.(3)大型重物长时间保持某一高度时,最好加机械支撑,防止因液压系统泄漏,爆管,液压锁失灵等现象而造成的危险.5.3系统调试及使用过程(1)凋试过程最好预先制定安全规程,但要简明扼要,避免面面俱到,淹没了最关键的安全内容.(2)系统组装完毕进行初

15、次调试时,重点检查安全阀的安装是否正确.如进出口的方向,回油管路是否畅通.如果采用带先导卸荷阀的溢流阀,有的需要选择泄油口方式:内泄或者外泄,往往其阀体内的内泄通道有小螺丝堵住,选用内泄方式时,须将其取出,否则会导致溢流阀无法打开,系统超压.(3)复杂系统的调试过程很长,调试人员容易疲劳,应当避免一个人单独凋试复杂系统.凋试过程中,有可能安全设施没有完全安装到位,或是临时拆除,最好做个醒目的标志放在容易看到的地方,随时提醒调试人员注意.(4)调试过程中,须始终有人守在急停按钮附近.保证随时可以停机.如遇管路喷射油液,不能惊慌乱跑,以防滑到摔伤.(5)对于有较高职业素质的人员,尤其在产品开发阶段

16、.在设计,加二I三,调试及使用诸环节,存在一个规律.首次进行这样的工作时,出错和发生事故的概率很低;第二次及之后的一段时间,出错和发生事故的概率很高;最后,经过锤炼,设备的技术方面成熟了.操作人员的经验也成熟了,出错和发生事故的概率就很低了.对于成熟的设备使用人员,也存在同样的规律.其背后的原因,主要是相关人员的主观因素在作怪,首次进行这样的工作.十分谨慎,对于职业素质较高的人员,考虑问题很全面,一般不会出现安全事故;之后的工作过程,因为对系统比较熟悉了,警惕性会降低,甚至临时拆除某个安全装置后,由于工作疲倦,会忘记这件事,导致危险发生.比如某高温液压系统的电加热器,调试过程中临时拆除了温控系

17、统,靠人来观察和手动限制加热温度,休息时忘记关掉加热器,导致火灾发生.(6)系统进行改造之后,改造者往往将注意力集中在改造的部分,有时,这部分对整个系统及其它部分的至关重要的影响可能没有被注意到,导致危险发生.如改造管路,更换其它型号的元件,如果切断了某一部分与安全阀的通道,可能酿成大祸.因而改造设备时,要重新考虑一遍整个系统的每一个细节,避免错误和危险发生.点:(1)在设计,调试及操作过程中,违背正常规程,导致事故发生.(2)主观上麻痹大意,导致事故发生.(上接第160页)言,绿色设计的核心是”3R”,即Reduce,Recycle,Reuse,不仅要减少物质和能源的消耗,减少有害物质的排放

18、,而且要使产品及零部件能够方便地分类回收,并再生循环或重新利用.(6)敏捷化敏捷化制造是指制造企业采用现代网络信息技术手段,通过动态地,有效地协调整合各种生产要素,快速配置各种资源(如管理,劳工等),响应用户需求,实现制造敏捷化的一种现代制造模式.其核心是制造业企业要在不断变化,不可预测的经营环境中,着力提升企业市场应变能力和快速反应能力的一种战略性举措,是现代制造业发展的方向,更是制造业信息化的必然趋势和本质要求.核心内容为柔性制造和柔性组织.(7)虚拟化虚拟制造是利用信息技术,仿真技术,计算机技术对现实制造活动中的人,物,信息及制造过程进行全面的仿真,以发现制造中可能出现的问题,在产品实际生产前就采取预防措施,从而达到产品一次性制造成功,以此缩短产品的开发周期,提高质量,降低成本,获得较好的经济效益,增强产品竞争力的目的.3结束语数字化CAD/CAM是一门