淺談硫化機(jī)設(shè)備本質(zhì)安全的技術(shù)改造與管理提升

鄭萬(wàn)利，李剛，王小燕，羊洋，陳偉，樓鑫，林元表

(杭州朝陽(yáng)橡膠有限公司，浙江 杭州 310018)

0 引言

設(shè)備本質(zhì)安全包含失誤安全功能和故障安全功能，前者是指員工在操作失誤時(shí)，設(shè)備能開(kāi)啟防范措施，避免事故的發(fā)生；后者是指設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，設(shè)備能自動(dòng)停機(jī)或轉(zhuǎn)化為安全狀態(tài)。設(shè)備本質(zhì)安全既是企業(yè)重視員工職業(yè)健康的有效體現(xiàn)，更是企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的基石。

為響應(yīng)本公司“大安全建設(shè)”的號(hào)召，營(yíng)造“以人為本”的安全氛圍，我們通過(guò)結(jié)合硫化工序現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)遇到的安全問(wèn)題、深挖員工誤操作和設(shè)備故障等情況下可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)因素,有針對(duì)性地提出技術(shù)措施并加以科學(xué)合理地改造。達(dá)到從源頭入手控制事故發(fā)生，強(qiáng)化設(shè)備本質(zhì)安全的目的。

1 開(kāi)合模安全桿強(qiáng)制點(diǎn)檢

1.1 問(wèn)題原由

按照安全生產(chǎn)操作流程要求，當(dāng)班操作員工必須在生產(chǎn)前對(duì)轄區(qū)內(nèi)每臺(tái)設(shè)備開(kāi)合模安全桿進(jìn)行一次點(diǎn)檢，并將結(jié)果填寫(xiě)在紙質(zhì)點(diǎn)檢表內(nèi)。由于員工安全意識(shí)和責(zé)任心的不同，經(jīng)常出現(xiàn)漏檢或隨意打鉤確認(rèn)的現(xiàn)象，致使安全點(diǎn)檢工作流于形式。如果安全裝置失效而沒(méi)有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)備就存在著極大的安全隱患。

1.2 技術(shù)改造

在人機(jī)界面中設(shè)計(jì)增加“安全桿強(qiáng)制點(diǎn)檢”提示彈窗，根據(jù)生產(chǎn)班組交接時(shí)間節(jié)點(diǎn)自動(dòng)彈出提醒，并附加倒計(jì)時(shí)功能（見(jiàn)圖1）。點(diǎn)檢彈窗出現(xiàn)時(shí)，無(wú)法在

界面內(nèi)點(diǎn)擊關(guān)閉，需要員工觸碰開(kāi)合模安全桿，觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)將信號(hào)傳給輸入模塊。在PLC檢測(cè)到有該信號(hào)輸入，彈窗內(nèi)對(duì)應(yīng)“安全桿”條形框變成綠色。如果觸碰安全桿，條形框仍為紅色，則對(duì)應(yīng)的安全裝置可能存在機(jī)械或線路問(wèn)題，需通知維保人員恢復(fù)安全裝置完好性。只有當(dāng)左右兩個(gè)“安全桿”條形框都顯示綠色，點(diǎn)檢彈窗自動(dòng)消除，否則在點(diǎn)檢倒計(jì)時(shí)結(jié)束后設(shè)備將鎖定無(wú)法繼續(xù)操作。

通過(guò)以上改造取消紙質(zhì)點(diǎn)檢模式，有效落實(shí)安全裝置功能性完好檢查，避免漏檢、整改不及時(shí)等人為主觀因素帶來(lái)的弊端，切實(shí)提升安全管理水平。

2 設(shè)備機(jī)械動(dòng)作急?？刂?/h2>

2.1 設(shè)備原有缺陷及危害

現(xiàn)場(chǎng)硫化機(jī)以2.5 MPa動(dòng)力水為介質(zhì)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成機(jī)械動(dòng)作。由于原控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在缺陷（急停按鈕僅為切斷PLC輸出信號(hào)、定型斷功能控制），機(jī)械手、卸胎小車(chē)、中心機(jī)構(gòu)在受動(dòng)力水驅(qū)動(dòng)時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)中途暫停的控制。

在出現(xiàn)碰撞、擠壓等機(jī)械傷害時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于受外力干涉未能運(yùn)動(dòng)到位，對(duì)應(yīng)限位開(kāi)關(guān)無(wú)法反饋信號(hào)，動(dòng)力介質(zhì)仍然驅(qū)動(dòng)部件執(zhí)行動(dòng)作，致使傷害損失進(jìn)一步擴(kuò)大。處理該狀況需要關(guān)閉動(dòng)力水進(jìn)總閥，拆卸對(duì)應(yīng)閥門(mén)、管路釋放壓力介質(zhì)，整個(gè)操作過(guò)程所需時(shí)間較長(zhǎng)。

2.2 技術(shù)改造

突遇危險(xiǎn)狀況，員工若在第一時(shí)間切斷動(dòng)力介質(zhì)，就能防止傷害惡化和事態(tài)升級(jí)，給現(xiàn)場(chǎng)異常處置贏得更多時(shí)間。我們?cè)趧?dòng)力水閥組（不包括活絡(luò)?？刂撇糠郑┻M(jìn)、回管路各加裝一個(gè)三通切斷閥，新增切斷閥由一個(gè)兩位三通單電控先導(dǎo)閥控制（見(jiàn)圖2）。

當(dāng)按下急停按鈕，PLC控制先導(dǎo)閥得電通氣，三通切斷閥從直角通切換成直通狀態(tài)。兩個(gè)三通切斷閥之間的動(dòng)力水介質(zhì)被完全封鎖，可實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的暫停控制；當(dāng)急停按鈕復(fù)位，先導(dǎo)閥失電氣路斷開(kāi)，切斷閥恢復(fù)直角通狀態(tài)，消除對(duì)動(dòng)力水介質(zhì)封鎖。另外，為規(guī)范急停按鈕的操作，在操作面板中新增“定型斷”功能控制按鈕。

改造后可有效彌補(bǔ)設(shè)備原有控制缺陷，提升設(shè)備本質(zhì)安全。

3 開(kāi)合模電器系統(tǒng)程序保護(hù)聯(lián)鎖

3.1 現(xiàn)狀問(wèn)題

硫化機(jī)開(kāi)合模周期間隔一般為整個(gè)輪胎硫化時(shí)間（每缸硫化時(shí)間一般在30~50 min），但是在設(shè)備維修、模具更換、噸位調(diào)整等工作中需要頻繁開(kāi)合模來(lái)配合完成作業(yè)。由于設(shè)備使用年限久遠(yuǎn)，部分電器元件開(kāi)始老化，開(kāi)合模電器系統(tǒng)無(wú)限制地連續(xù)啟停工作，將造成接觸器觸頭特性變壞（見(jiàn)圖3）、觸頭熔焊黏連甚至線路過(guò)熱引發(fā)電器消防隱患。

3.2 管理跟進(jìn)與技術(shù)防范

（1）檢查設(shè)備開(kāi)合模接觸器觸點(diǎn)特性狀況，根據(jù)檢查結(jié)果更換備件。采用熱成像儀檢測(cè)開(kāi)合模接觸器進(jìn)、出線纜工作負(fù)載溫度（見(jiàn)圖4）。對(duì)在負(fù)荷運(yùn)行時(shí)溫度50 ℃以上、三相溫度最大差值在10 ℃以上的線纜做重新緊固或更換。以上工作周期性重復(fù)開(kāi)展。

（2）在PLC數(shù)據(jù)區(qū)寫(xiě)入額定時(shí)間內(nèi)，輸入模塊接受開(kāi)合模信號(hào)次數(shù)的限制要求，且每次開(kāi)合模信號(hào)輸入時(shí)單獨(dú)啟動(dòng)一次額定時(shí)間計(jì)時(shí)。在實(shí)際操作時(shí)，一旦任意一次額定計(jì)時(shí)中的開(kāi)合模信號(hào)輸入次數(shù)超過(guò)限制要求，PLC將屏蔽接受合模輸入信號(hào)并彈窗提醒操作人員（見(jiàn)圖5）直至倒計(jì)時(shí)結(jié)束（考慮到可能存在合模擠壓傷害，此時(shí)允許有開(kāi)模信號(hào)輸入）。由此避免員工頻繁開(kāi)合模操作帶來(lái)的設(shè)備、安全問(wèn)題。

4 維修作業(yè)安全保障

4.1 現(xiàn)狀問(wèn)題

設(shè)備維修時(shí)，維修人員將設(shè)備切換為“停機(jī)維修”或“計(jì)劃?rùn)z修”狀態(tài)，并把設(shè)備手自動(dòng)控制旋鈕打到“手動(dòng)”，掛好檢修指示牌，按照各項(xiàng)維修安全操作規(guī)程執(zhí)行作業(yè)。

在實(shí)際作業(yè)中通常存在以下問(wèn)題和隱患：維修人員對(duì)設(shè)備誤操作；維修人員單獨(dú)在硫化地溝作業(yè)時(shí)，其他人員因不明情況或無(wú)視指示牌擅自進(jìn)行設(shè)備操作。這些都極易造成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障和安全事故。

4.2 技術(shù)改造

（1）在硫化機(jī)兩側(cè)通道安裝安全隔離門(mén)，門(mén)上帶報(bào)警燈（見(jiàn)圖6）。當(dāng)維保人員開(kāi)門(mén)進(jìn)入硫化地溝，報(bào)警燈觸發(fā)聲光報(bào)警提醒其他人員。維保人員離開(kāi)地溝關(guān)閉隔離門(mén)，報(bào)警燈自動(dòng)消除聲光報(bào)警。

（2）修改設(shè)備程序設(shè)定，一旦設(shè)備狀態(tài)切換為“停機(jī)維修”或“計(jì)劃?rùn)z修”，PLC將禁止動(dòng)作信號(hào)輸出且自動(dòng)控制切斷動(dòng)力介質(zhì)流通，確保設(shè)備停止現(xiàn)有動(dòng)作并進(jìn)入無(wú)法操作狀態(tài)。

在電控柜控制柜面板上，增加自復(fù)位檢修鑰匙旋鈕開(kāi)關(guān)。需要操作設(shè)備，必須旋轉(zhuǎn)檢修鑰匙旋鈕開(kāi)關(guān)，同時(shí)按下所需操作的動(dòng)作按鈕；當(dāng)放開(kāi)檢修鑰匙旋鈕開(kāi)關(guān)時(shí)，設(shè)備再次進(jìn)入停止現(xiàn)有動(dòng)作和無(wú)法操作狀態(tài)。

以上改造有效降低了設(shè)備誤操作可能性，同時(shí)達(dá)到提醒操作人員需確認(rèn)維修人員狀態(tài)及設(shè)備安全后再作業(yè)的目的。

5 膠囊定型防爆

5.1 問(wèn)題原由

硫化機(jī)定型時(shí)，定型壓力的大小需要員工根據(jù)膠囊新舊程度、使用次數(shù)等情況進(jìn)行判斷，再通過(guò)手動(dòng)操作調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。然而，員工操作失誤導(dǎo)致膠囊定型壓力過(guò)高現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。過(guò)高的定型壓力會(huì)使胎胚出現(xiàn)部件接頭脫開(kāi)、嚴(yán)重形變等工藝病疵，而且容易引發(fā)膠囊炸裂的安全問(wèn)題。

5.2 技術(shù)改造

（1）用PLC數(shù)據(jù)區(qū)記錄設(shè)備左右兩個(gè)膠囊的使用次數(shù)（按正硫化次數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新），更換膠囊時(shí)可通過(guò)人機(jī)界面將原記錄數(shù)值清除并重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。在滿(mǎn)足工藝條要求的前提下，通過(guò)程序改造，將各種規(guī)格的膠囊分別按照使用次數(shù)變化關(guān)聯(lián)不同的定型壓力數(shù)值。采用比例閥代替原先的手動(dòng)調(diào)壓閥控制氮?dú)馄胶忾y進(jìn)氣。

開(kāi)始定型時(shí)，PLC根據(jù)當(dāng)前規(guī)格膠囊的使用次數(shù)，調(diào)取對(duì)應(yīng)定型壓力數(shù)值，通過(guò)D/A模塊處理后將相應(yīng)的電流信號(hào)傳輸至比例閥，實(shí)現(xiàn)設(shè)備根據(jù)膠囊使用次數(shù)變更自動(dòng)調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)定型壓力值的功能。設(shè)備智能化定型可有效避免員工定型操作失誤所帶來(lái)的工藝和安全問(wèn)題。

（2）用PLC對(duì)硫化機(jī)正常開(kāi)模狀態(tài)時(shí)（檢維修狀態(tài)除外）定型壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果內(nèi)壓超過(guò)二次定型壓力峰值（一般約0.12 MPa），PLC自動(dòng)切斷定型進(jìn)氣并鎖定設(shè)備（見(jiàn)圖7）。

6 開(kāi)模條件加碼

膠囊內(nèi)部余壓是輪胎完成硫化后能否安全開(kāi)模的關(guān)鍵參數(shù)。現(xiàn)場(chǎng)所用內(nèi)壓檢測(cè)元器件為：仙童TD8500壓力變送器和G&L壓力開(kāi)關(guān)。

壓力變送器和零壓開(kāi)關(guān)分別與內(nèi)壓管回路連接（見(jiàn)圖8）。在原設(shè)備控制設(shè)定中，零壓開(kāi)關(guān)是在硫化結(jié)束后檢測(cè)內(nèi)壓低于設(shè)定值（0.03 MPa）時(shí)，將開(kāi)模信號(hào)傳輸給PLC；壓力變送器只是將介質(zhì)壓力大小轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)強(qiáng)弱，再通過(guò)模擬量模塊處理，最后將檢測(cè)壓力數(shù)顯在人機(jī)界面中，并沒(méi)有參與開(kāi)模余壓條件比對(duì)運(yùn)算。

通過(guò)程序改造，對(duì)壓力變送器反饋、處理后的數(shù)據(jù)做運(yùn)算比較，高于安全要求壓力（0.03 MPa）將無(wú)法開(kāi)模。開(kāi)模余壓確認(rèn)條件對(duì)象由原先的兩個(gè)增加為四個(gè)，且零壓開(kāi)關(guān)與壓力變送器為兩對(duì)互補(bǔ)的開(kāi)模安全條件。可防止零壓開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障導(dǎo)致開(kāi)模安全隱患。

按照計(jì)量設(shè)備管理要求，壓力變送器和零壓開(kāi)關(guān)都需要定期進(jìn)行送檢調(diào)校，確保其工作性能可靠。

7 結(jié)語(yǔ)

《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》第三條：安全生產(chǎn)工作應(yīng)當(dāng)以人為本，堅(jiān)持人民至上、生命至上，把保護(hù)人民生命安全擺在首位，樹(shù)牢安全發(fā)展理念，堅(jiān)持安全第一、預(yù)防為主、綜合治理的方針，從源頭上防范化解重大安全風(fēng)險(xiǎn)。

設(shè)備本質(zhì)安全是保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，通過(guò)設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新與隱患治理有機(jī)結(jié)合，改變物的不安全狀態(tài)、阻止人的不安全行為，持續(xù)增強(qiáng)設(shè)備本質(zhì)安全管理，才能真正實(shí)現(xiàn)設(shè)備效益最大化。