馬為孝

(江蘇省連云港市亞橋機(jī)械制造有限公司 連云港 222023)

海盜船的典型問題分析與對(duì)策研究

馬為孝

(江蘇省連云港市亞橋機(jī)械制造有限公司 連云港 222023)

海盜船作為一種載人娛樂的大型游樂設(shè)備，運(yùn)行時(shí)的安全性必須得到可靠保證。針對(duì)海盜船在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中暴露出來的典型問題，從設(shè)計(jì)、制造與安裝、使用等各個(gè)層面進(jìn)行了原因分析，查找出了癥結(jié)所在，提出了相應(yīng)的解決對(duì)策，并給出了指導(dǎo)性建議。

海盜船 典型問題 大型游樂設(shè)施 對(duì)策建議

大型游樂設(shè)施——“海盜船”是一種繞水平軸往復(fù)擺動(dòng)的游樂項(xiàng)目。該游樂設(shè)備因外觀造型不同而名稱各異,有的將外觀設(shè)計(jì)為中國(guó)龍舟的,稱為“蕩龍舟”,有的設(shè)計(jì)為仿古代海盜船的,則稱之為“海盜船”。其安裝在各類游樂園(場(chǎng))內(nèi)供游客娛樂。是一種接受國(guó)家或地方質(zhì)監(jiān)部門監(jiān)管的機(jī)電類特種設(shè)備,因其為載有大量乘客的運(yùn)動(dòng)載體,它的安全性必須得到可靠保證。雖然在設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢驗(yàn)、使用等環(huán)節(jié)國(guó)家已有相關(guān)的法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行監(jiān)管,但隨著游樂設(shè)施行業(yè)的快速發(fā)展,大量海盜船相繼推向市場(chǎng),仍然暴露出不少上述各環(huán)節(jié)中的問題,存在較大的安全隱患,必須引起足夠的重視并切實(shí)加以解決。筆者根據(jù)多年來行業(yè)內(nèi)所收集到的相關(guān)信息,逐一進(jìn)行原因分析,并給出解決措施。

1 運(yùn)行特征

海盜船的運(yùn)行特征為:船底地基基礎(chǔ)上的驅(qū)動(dòng)裝置先投入運(yùn)轉(zhuǎn),控制系統(tǒng)安全檢查確認(rèn)后,轉(zhuǎn)入自動(dòng)操作模式。海盜船啟動(dòng)后從開始緩慢擺動(dòng)到逐漸加速擺動(dòng),猶如乘客乘船出海突遇大風(fēng)駭浪,時(shí)而沖上浪濤之巔,時(shí)而跌入驚心動(dòng)魄的谷底。是一種既驚險(xiǎn)又刺激的娛樂項(xiàng)目,深受廣大乘客喜愛(見圖1)。

2 存在的典型問題分析及解決措施

2.1 設(shè)計(jì)

常見海盜船驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力源有的采用(液壓傳動(dòng))液壓泵,有的采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng),有的采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)等多種驅(qū)動(dòng)方案。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由于存在滲、漏油,系統(tǒng)管路復(fù)雜,受環(huán)境條件影響較大等缺點(diǎn),目前已較少采用此方案;直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于驅(qū)動(dòng)力矩大,調(diào)速方便,控制系統(tǒng)復(fù)雜,成本較高,多用于載客量較大的大型海盜船中;對(duì)于中小型海盜船多采用交流電機(jī)與帶輪或減速機(jī)組合的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)船體的驅(qū)動(dòng)。由于游樂設(shè)備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,用戶要求整機(jī)裝機(jī)功率盡量小,以節(jié)能降耗,有的廠家為降低成本,以較低售價(jià)搶占市場(chǎng),驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中動(dòng)力源直接采用工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)常見的Y2系列普通鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。此普通電機(jī)功率不大,同步轉(zhuǎn)速小于1000rpm,機(jī)械特性為硬特性,工作制為連續(xù)式。此種驅(qū)動(dòng)方案海盜船在使用中發(fā)生多起普通電機(jī)使用一段時(shí)間后損壞的案例,造成整機(jī)無(wú)法啟動(dòng),給用戶帶來了一定的經(jīng)濟(jì)損失。后經(jīng)過深入地分析論證,得知此種驅(qū)動(dòng)方案不可取。因?yàn)楹１I船啟動(dòng)時(shí)為重載狀態(tài)(船體+乘客),啟動(dòng)瞬間需要輸入很大的驅(qū)動(dòng)力矩,由靜止?fàn)顟B(tài)到逐漸加速的變速運(yùn)動(dòng)過程,該過程中電機(jī)應(yīng)能適應(yīng)重載啟動(dòng)、頻繁正反換向工況要求。而普通電機(jī)只適宜在空載或輕載狀態(tài)下啟動(dòng),后連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,不宜短時(shí)頻繁啟動(dòng)及正反換向,很顯然普通電機(jī)的工作特性無(wú)法滿足海盜船運(yùn)行工況的要求。平時(shí)乘客量少時(shí),電機(jī)溫升不高,勉強(qiáng)運(yùn)行。但在夏季恰逢節(jié)假日時(shí),游客眾多,海盜船基本上是滿載運(yùn)行,每個(gè)運(yùn)行周期停機(jī)時(shí)間很短,普通電機(jī)在極大的啟動(dòng)電流及多次超額定電流運(yùn)行時(shí),損耗增加,定子線圈嚴(yán)重發(fā)熱,溫升急劇升高,超過電機(jī)自身允許溫升后,造成普通電機(jī)燒毀,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)癱瘓。

圖1 海盜船主視圖

2.2 制造與安裝

海盜船是依靠吊裝在四根斜立柱及上部橫梁所組成的支架上來回往復(fù)擺動(dòng)的(見圖1)。四根斜立柱底部通過與地基基礎(chǔ)上預(yù)埋鋼板實(shí)現(xiàn)連接,連接形式有焊接或地腳螺栓等。焊接連接形式安裝方便,但工程現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間長(zhǎng),工作量大,而且接頭處的焊縫必須進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),要達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。地腳螺栓連接形式現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量小,但對(duì)立柱組成的支架總成的制造精度及地基基礎(chǔ)上預(yù)埋鋼板上的螺栓組位置精度提出了更高要求,否則立柱組成的支架無(wú)法順利安裝。某公司曾有幾臺(tái)采用焊接連接形式的海盜船安裝驗(yàn)收合格后,運(yùn)行一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)整機(jī)某些部位有異常聲響,嚴(yán)重影響到海盜船的正常營(yíng)運(yùn)。后制造廠家與園方密切配合,多次反復(fù)試驗(yàn),最終找到導(dǎo)致出現(xiàn)異常聲響的來源為立柱中部及船體與吊臂下吊掛點(diǎn)處。由于單根立柱鋼管與上部橫梁為法蘭連接,鋼管細(xì)而長(zhǎng),運(yùn)輸裝卸過程中鋼管的變形,加上工廠內(nèi)法蘭連接處制造偏差及地基基礎(chǔ)柱腳預(yù)埋鋼板中心的位置偏差,造成實(shí)際立柱柱腳中心與設(shè)計(jì)值偏離過大。安裝時(shí)為保證兩者同心,強(qiáng)迫使立柱鋼管底部發(fā)生位移以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確就位,立柱中部材料可能處于彈性變形(彎曲)的極限狀態(tài),加上柱腳焊縫焊接時(shí)產(chǎn)生的較大內(nèi)應(yīng)力無(wú)法消除;另外,經(jīng)查船體與吊臂下吊掛點(diǎn)處銷軸間隙過大。由于吊臂為鋼桁架焊接結(jié)構(gòu)件,隨著焊接時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力逐漸釋放及運(yùn)輸裝卸、現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中發(fā)生的變形,造成孔系不同心,當(dāng)?shù)醣凵系鯍禳c(diǎn)處多根銷軸與橫梁裝配完好后,下吊掛點(diǎn)處兩根銷軸很難裝配到位,于是在工廠內(nèi)制造時(shí)人為加大此處銷軸孔內(nèi)徑,這樣裝配容易,但帶來了配合間隙過大的問題。綜合以上兩個(gè)方面因素,當(dāng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)輪擠壓船體龍骨,推動(dòng)船體運(yùn)動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)體(船體、吊臂、乘客等)有上抬趨勢(shì),存在較大間隙銷軸處產(chǎn)生金屬撞擊、擠壓摩擦聲響;運(yùn)動(dòng)體自重疊加其運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心慣性力,形成的合力促使立柱發(fā)生屈曲變形。當(dāng)船體上滿員時(shí)(滿載狀態(tài)),隨著擺角的增大,合力達(dá)到極限,立柱產(chǎn)生的彎曲變形量也達(dá)到最大值,此彎曲效能將前述發(fā)生在立柱中部的彎曲變形拉回相反方向,在船體擺動(dòng)的兩側(cè)不斷反復(fù)進(jìn)行,這樣立柱就產(chǎn)生劇烈震顫而不時(shí)發(fā)出清脆的聲響。以上兩處聲響就是上述問題產(chǎn)生異常聲響的原因所在。

2.3 使用

在海盜船一個(gè)完整的運(yùn)行周期中,當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到達(dá)后,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)斷能停機(jī),船體還在不停地?cái)[動(dòng)。此時(shí)減速、制動(dòng)裝置投入運(yùn)行,迫使船體逐漸減速直至完全停止。制動(dòng)裝置是通過氣壓系統(tǒng)送氣至頂升氣缸來工作的。某游樂園內(nèi)一臺(tái)進(jìn)口的海盜船在進(jìn)行當(dāng)日的第39次運(yùn)行,船體逐漸到達(dá)最高點(diǎn)。此時(shí),電氣操作臺(tái)面板上的故障燈突然亮起,操作人員馬上按下急停按鈕后,發(fā)現(xiàn)制動(dòng)裝置不動(dòng)作,已經(jīng)失靈。海盜船還在不停地?fù)u擺中,原來設(shè)定運(yùn)行120s就停船的,變成足足搖擺了20多分鐘,最后經(jīng)過游樂園內(nèi)工作人員的人工剎車,海盜船才逐漸停穩(wěn)。這時(shí)船上多名乘客都已出現(xiàn)不同程度的惡心目眩反應(yīng),其中有兩名身體反應(yīng)較重的乘客被緊急送往醫(yī)院治療。事件發(fā)生后,游樂園組織有關(guān)技術(shù)人員對(duì)事故原因進(jìn)行了排查。檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致此次設(shè)備故障的主要原因是控制制動(dòng)裝置頂升氣缸的進(jìn)氣管(PU軟管)突然漏氣,氣缸無(wú)法正常工作造成的。該事件發(fā)生前,設(shè)備剛通過檢測(cè)單位進(jìn)行的定期檢驗(yàn),之前也未發(fā)生過故障,質(zhì)監(jiān)部門對(duì)事故調(diào)查后,將此次設(shè)備事故確定為突發(fā)故障。事后游樂園對(duì)制動(dòng)裝置進(jìn)行了改造維修,在原裝置氣缸旁增設(shè)一手動(dòng)液壓千斤頂,如果再次發(fā)生該處氣動(dòng)系統(tǒng)失靈,就能通過手動(dòng)操作千斤頂來工作,在2min內(nèi)就可迅速將設(shè)備停止。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)海盜船在設(shè)計(jì)、制造與安裝、使用中出現(xiàn)的各種典型問題,進(jìn)行了深入細(xì)致的分析,查找出了產(chǎn)生問題的根源所在,并給出了改進(jìn)措施。作為載人娛樂的特種設(shè)備——海盜船,由于其載客量大,多為青少年及家庭成員群體,必須確保樹立安全第一理念,時(shí)刻將設(shè)備安全放在第一位來認(rèn)真對(duì)待。否則,易引起安全生產(chǎn)事故,甚至出現(xiàn)人身傷亡慘劇,造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失和負(fù)面的社會(huì)影響?，F(xiàn)給出如下建議及對(duì)策:

1)目前國(guó)內(nèi)制造海盜船設(shè)備的廠家眾多,規(guī)模大小均有,產(chǎn)品質(zhì)量性能差距很大。售價(jià)較低的廠家,往往是在材料的選用上以次代優(yōu),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上盡量簡(jiǎn)化,安全系數(shù)取為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小值,標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電產(chǎn)品選配,均采用質(zhì)量中等偏下的小公司產(chǎn)品,以盡可能地壓縮整機(jī)成本,這樣才能以較低的售價(jià)取得訂單。換來的是用戶只能勉強(qiáng)使用,突發(fā)故障增多,安全隱患暗藏,維護(hù)費(fèi)用增加,綜合投資成本并不低。所以,用戶在采購(gòu)新設(shè)備時(shí),一定要認(rèn)真把關(guān),仔細(xì)審查供貨廠家的資質(zhì)、規(guī)模、技術(shù)水平、用戶業(yè)績(jī)(評(píng)價(jià)),現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察,多方面權(quán)衡后,再選擇能保質(zhì)保量,售后服務(wù)好,業(yè)界口碑佳,按期交貨的供貨廠家,從源頭上解決好設(shè)備的供貨問題,以消除后患。

2)對(duì)于制造、安裝單位,設(shè)備在廠內(nèi)制造過程中,一定要嚴(yán)格按照質(zhì)量保證體系進(jìn)行,加強(qiáng)產(chǎn)品的全過程控制,確保按照各作業(yè)規(guī)程、工藝流程來實(shí)施。特別是針對(duì)一些重要零部件本應(yīng)該加工的部位,必須按照?qǐng)D紙、工藝等規(guī)定進(jìn)行加工,以確保形狀與位置精度上的要求?？梢酝ㄟ^對(duì)外協(xié)作加工或新購(gòu)工藝裝備來實(shí)現(xiàn),絕不可為片面節(jié)省加工費(fèi)用而降低制造精度。安裝單位在用戶現(xiàn)場(chǎng)安裝作業(yè)時(shí),要嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)定實(shí)施,牢固樹立安全責(zé)任意識(shí),要加強(qiáng)安裝人員技能培訓(xùn)、考核,不斷提升技術(shù)水平,不可為追趕工期而忽視安裝質(zhì)量。要建立健全安裝現(xiàn)場(chǎng)的施工監(jiān)理制度,確保落到實(shí)處,并做好現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)質(zhì)量記錄及調(diào)試、試驗(yàn)、檢驗(yàn)、驗(yàn)收等工作。

3)加強(qiáng)設(shè)備的使用管理,健全設(shè)備使用管理制度,建立設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)、檢修等管理規(guī)范。特別是強(qiáng)化落實(shí)設(shè)備的日檢、周檢、月檢等定期檢查工作,不能流于形式,時(shí)緊時(shí)松。機(jī)電設(shè)備隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng),都有可能產(chǎn)生某些預(yù)想不到的突發(fā)故障,平時(shí)針對(duì)設(shè)備上頻繁工作的部件應(yīng)儲(chǔ)備另一套冗余裝置,這樣才能確保事故發(fā)生時(shí),及時(shí)有效應(yīng)對(duì),化險(xiǎn)為夷。要制定針對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急處理預(yù)案,并定期實(shí)施演練,達(dá)到預(yù)設(shè)效果。

［1］ JB/T 8680—2008 Y2系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件［S ］．

［2］ JB/T 9577—2011 Z系列中型直流電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件［S］．

［3］ GB 755—2008 旋轉(zhuǎn)電機(jī) 定額和性能［S］．

［4］ GB 50231—2009 機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范 ［S］．

［5］ 鄭志濤，劉喜旺，陳建生，等．大型游樂設(shè)施制造與安裝［M］．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2015．

［6］ 邊城雨．驚險(xiǎn)一幕 海盜船搖擺約20分鐘才停［N］．寧波晚報(bào)，2011．

Analysis and Countermeasures of Typical Problems of the Pirate Ship

Ma Weixiao
(Lianyungang city, Jiangsu Province and Yaqiao Machinery Manufacturing Co., LTD. Lianyungang 222023)

Pirate ships is a large-scale amusement equipment, the safety during runtime must be reliable guaranteed. In view of the pirate ship typical problems exposed in the actual operation, the reasons are analyzes in the aspects of design, manufacture and installation, use and other, to fi nd out the sticking point and put forward the corresponding countermeasures, and the guidance suggestions is given in this thesis.

Pirate ship Typical problems Large-scale amusement equipment Countermeasures and suggestions

X924

：B

1673-257X(2017)07-0069-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.07.016

馬為孝（1971～)，男，本科，技術(shù)部長(zhǎng)，工程師，從事游藝設(shè)備新產(chǎn)品的研發(fā)及設(shè)計(jì)、制造等方面的技術(shù)管理工作。

馬為孝，E-mail： 908032164@qq．com。

2017-04-24）