某高层住宅小区防坠安全器失速下坠事故分析

某高层住宅小区防坠安全器失速下坠事故分析

一、吊笼失速下降2007年11月，位于某高层建筑中的一栋住宅楼进入了内部清洁和水电的安装和施工阶段。11月14日10时30分左右,D区A8楼工程中施工升降机西侧吊笼从地面送料上行至33层卸料后,下行逐层搭乘若干名下班工人与1辆手推车,到26层时又进入4人,余3人因笼满只得转乘东侧梯笼,此时西侧吊笼内共载17人(含女司机),关门后还未及启动电动机,吊笼即开始下滑并失速下降,司机当即按下紧急按钮,但未能制动住吊笼,吊笼加速坠落至地(见图1),在巨大的坠地惯性力的作用下,安装在吊笼内壁传动板上的两台电动机均从减速机上脱落,砸在吊笼内的工人头顶上,与吊笼以钢丝绳绕过天轮连接的配重块也沿导轨架迅速上升到顶并冲断天轮架(见图2),导致天轮脱离支座并坠落到26层进出平台上,而重达1t多的配重块也脱离配重导轨坠落到地,陷入地面1m多左右。本次事故当场死亡4人,后在医院内陆续死亡7人,造成11死6伤的重大设备安全事故。二、事故原因分析1.技术原因(1)总制动力经解体检测结果表明,两台电磁制动器的制动力矩分别为25.5N·m、77.5N·m,实际总制动力矩为103N·m,小于《使用说明书》规定的2×120N·m=240N·m额定总制动力矩。事故发生时,吊笼净载荷达到1335kg,超过了现有制动力矩的承载能力,因而导致吊笼失速下坠。(2)防坠安全器正常工况吊笼在电动机的驱动下以额定工作速度运行时,防坠安全器输出端齿轮、驱动齿轮受到齿条的水平推力而有相互分离的趋势,但背轮限制了齿轮的水平分离位移。当吊笼失速下坠1~2m、瞬时速度达到0.8~1m/s时,防坠安全器产生闭锁动作,其输出端齿轮不转动,与吊笼共同坠落,该齿轮撞击齿条时,受到齿条的巨大的水平反力,推动齿轮向外水平位移。市场上大部分施工升降机吊笼传动板上齿条背部均加设了齿轮防脱轨挡块,可防止齿轮脱离齿条(见图3),但坠落吊笼的传动板上却未设置防脱轨挡块(见图4),在吊笼坠落时,完全依靠下背轮阻挡齿轮传来的巨大的冲击水平分力,而此时下背轮轴六角头承受不了该分力而发生断裂,防坠落安全器输出端齿轮失去水平约束而脱离齿条,导致吊笼脱轨自由坠落。(3)内六角螺栓的使用从上背轮轴查知,下背轮轴原为准20、8.8级高强度内六角螺栓(螺栓上有标记),但在日常使用中损坏或失落后,维修人员用外形相近的准18、强度4.8级的内六角螺栓代替。而现场发生拉脱断裂的普通材料的内六角螺栓不但强度与承载能力大大低于高强度内六角螺栓,其六角头的构造尺寸也有缺陷,导致其内六角头的抗拉能力大大低于螺纹根部截面的抗拉能力。(4)半闭合状态造成的事故事故吊笼的背轮依靠偏心套调节齿轮-齿条的啮合间隙,调节后紧固螺栓轴的螺母产生摩擦力紧固,偏心轮无固定措施、螺母无防松措施。再者,背轮轴安装在水平长孔内,在水平推力作用下可能产生横向滑动,使啮合间隙超标时,二者处于半啮合状态,传动中各轮齿逐个剧烈敲击齿条各齿,强大的水平冲击反力推动背轮轴在长孔中滑动,并导致螺母松动,进一步增加了齿轮-齿条分离量,形成重大安全隐患。事故发生时,上背轮螺栓轴的紧固螺母松动,背轮轴松弛下垂,失去对齿轮的水平约束作用。下背轮螺栓轴的紧固螺母因经常松动,被维修人员锤击变形咬死螺栓轴。在防坠安全器输出端齿轮-齿条间逐渐增强的撞击力的水平分力偏心作用下,螺栓轴只能沿水平长孔向反方向摆动并发生倾斜,由此承受了轴向冲击力,将具有构造缺陷的内六角头(六角头抗剪强度小于横截面抗拉强度)剪切脱落破坏,导致下背轮脱落。因传动板上未设置齿轮防脱轨挡块,防坠安全器输出端齿轮完全失去水平约束而与齿条分离,导致防坠安全器完全丧失了安全保护功能。(5)现场吊笼更换行为该施工升降机出厂合格证签署时间为1996年,但在坠落吊笼传动板上标牌上签署的出厂时间为1999年8月,但生产厂家为同一建筑机械厂,说明该传动板并非原配,而是将同厂家、同规格、不同生产日期产品的吊笼更换混用,也未见维修、更换纪录。事故发生时现场无《使用说明书》,事故发生后由生产厂家提供了同型号产品的《使用说明书》,其中虽规定了电磁制动器摩擦片厚度、摩擦片与制动盘的间隙及制动力矩的测试方法,但未说明制动力矩的调整方法,不能指导维修人员正确进行日常保修。(6)无防坠安全器的重大安全隐患1)设备安装人员安装前将其他施工升降机的吊笼随意调换到本机上使用,使存在问题的吊笼投入现场使用。2)设备安装、维护、操作人员未能熟知设备各装置的功能,对背轮的作用、防坠安全器在坠落时卡住吊笼的原理了解肤浅,因此对设备无防脱轨挡块的重大安全隐患浑然不知。3)未按《使用说明书》的规定定期检测电磁制动器的制动力矩并及时调节制动力矩至符合规定。4)在背轮轴损坏或丢失后,维修人员未仔细检查,就随意用普通材料的内六角螺栓代替8.8级高强度螺栓作为背轮轴,大大降低了其承载能力。三、事故教训1.安装和交付升力机前应进行全面检查(2)吊笼制动板使用要求1)钢结构:主要有导轨架、吊笼、附着杆系等,应检查是否有导致承载能力下降的变形,焊缝有否裂纹,发现存在严重问题的部件不得使用,并及时更换合格的部件,发现存在一般问题也应及时整改。2)传动装置:主要有电磁制动器-电动机,应检查电动机启动、制动是否正常,并按《使用说明书》中说明的方法检测制动力矩是否达到规定数值,并及时调试。3)安全保护装置:主要有防坠安全器、行程开关等。防坠安全器应按照规定及时送往具有专业资质的检测机构进行检测。吊笼内的上、下限位行程开关调试位置应准确,断电可靠。4)背轮及防脱轨装置:背轮的偏心轮调节偏心量后,应有锁片锁定偏心轮的位置,以保证齿轮的啮合间隙在正常范围内。背轮轴不得采用市场上的普通螺栓代替,而应到设备原厂家购买专用高强度螺栓轴或销轴更换。不得使用未设置防脱轨挡块的传动板。背轮安装孔不宜制造为长孔,如为长孔,背轮在调节齿轮间隙后应有可靠的固定措施。2.在施工前，应进行全面检测施工升降机使用前应向具有检测资质的单位提出检测申请,检测合格并取得合格证后,才能投入使用。3.现场管理人员对家庭隐患的管理在设备日常使用中,按《使用说明书》及我省地方标准《建筑机械安全检测规程》的各项要求,对设备定期进行检查,并对存在的安全隐患及时维修、整改,并由检查责任人填写并签署日常检查、维修记录。现场应对照要求严格进行自检并消除隐患。现场专职设备管理人员应通过学习提高职业责任心,并逐渐提高自身的专业技术水平,才能在日常生产中进行行之有效的安全管理。案例二:2008年10月,某市在建楼盘中3#楼一台施工升降机在运行中吊笼坠落,造成吊笼内12名工人当场死亡的生产安全重大事故。一、吊笼与斜拉索的破坏发生事故的施工升降机为SCD200/200型,由山东省某公司制造,2007年3月出厂。该施工升降机现场已安装高度69.37m,自下而上安装7道附着架,间距为6~9m不等,上部自由端高度为9m,标准节中心距建筑物边缘3.02m。该施工升降机第43节(离地面高度64.8m)以上四节标准节朝东侧倾倒在建筑物外脚手架上,标准节结构未见破坏;第42、43标准节间西侧两根连接螺栓留置在第43节标准节上,其螺母已脱落,螺纹未见损伤,其中一根螺栓的螺纹有明显积尘,另一根未见积尘(见图5);东侧两根连接螺栓未脱开,呈弯曲状(见图6);在倾覆的第44、45节标准节上,有吊笼坠落时留下的明显刮痕(见图7);东侧吊笼坠落在裙楼顶距施工升降机中心约6m的平台上,吊笼变形严重(见图8),东侧吊笼对重在基座上,且导轮未脱离对重导轨,其连接钢丝绳已脱离顶部滑轮随吊笼落在地面;西侧吊笼停在8层,对重在第30节标准节处悬挂,对重钢丝绳未脱离顶部滑轮。二、中国宏观上,副产物的倾覆力在充放电系统的外脚手架上发生严重倾覆调查表明,施工现场管理混乱,对设备管理缺位,施工升降机日常检查、维护、保养严重不到位该工程3#楼25层楼面砼10月29日浇注完毕,10月3日上午6点30分左右12名工人(其中木工11人、钢筋工1人,均为男性)乘坐施工升降机东侧吊笼到工作面作业,非操作人员擅自开机。当东侧吊笼上行至第44、45标准节处时,相对于第42节顶部截面东侧支点,东侧吊笼产生的倾覆力矩大于上部四节标准节自重及钢丝绳拉力产生的稳定力矩,由于第42、43标准节间西侧两根连接螺栓的螺母均已脱落,丧失传力作用,不产生稳定力矩,致使上部四节标准节倾倒在东侧建筑物外脚手架上;因吊笼重力和惯性冲击力的作用,致使吊笼滚轮和安全钩滑脱标准节,对重钢丝绳脱离顶部滑轮并随吊笼坠落。三、吊笼消失至第32节由于第42、43标准节处西侧两根连接螺栓紧固螺母脱落,当东侧载人吊笼上升至第44、45节标准节处时,倾覆力矩大于稳定力矩,致使第43以上标准节倾覆,吊笼坠落。(1)连接螺栓的滑动进入现场使用的施工升降机应带有产品制造许可证、出厂合格证、使用