硫化機設備安全的技術改造和管理提升

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摘要：本文介紹了全鋼硫化工序設備本質安全的技術改造及管理升級。通過改善設備安全性能，從根本上降低事故發生的可能性、減輕事故發生后的傷害程度，從而強化硫化工序操作、維保人員的人身安全保障。在提升設備本質安全的同時提高整體設備管理水平。

關鍵詞：硫化機；本質安全；技術改造；設備管理

0引言

設備本質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，設備能開啟防范措施，避免事故的發生；后者是指設備出現故障時，設備能自動停機或轉化為安全狀態。設備本質安全既是企業重視員工職業健康的有效體現，更是企業穩定發展的基石。為響應本公司“大安全建設”的號召，營造“以人為本”的安全氛圍，我們通過結合硫化工序現場生產遇到的安全問題、深挖員工誤操作和設備故障等情況下可能產生的危險因素,有針對性地提出技術措施并加以科學合理地改造。達到從源頭入手控制事故發生，強化設備本質安全的目的。

1開合模安全桿強制點檢

1.1問題原由

按照安全生產操作流程要求，當班操作員工必須在生產前對轄區內每臺設備開合模安全桿進行一次點檢，并將結果填寫在紙質點檢表內。由于員工安全意識和責任心的不同，經常出現漏檢或隨意打鉤確認的現象，致使安全點檢工作流于形式。如果安全裝置失效而沒有被及時發現，設備就存在著極大的安全隱患。

1.2技術改造

在人機界面中設計增加“安全桿強制點檢”提示彈窗，根據生產班組交接時間節點自動彈出提醒，并附加倒計時功能（見圖1）。點檢彈窗出現時，無法在界面內點擊關閉，需要員工觸碰開合模安全桿，觸發行程開關將信號傳給輸入模塊。在PLC檢測到有該信號輸入，彈窗內對應“安全桿”條形框變成綠色。如果觸碰安全桿，條形框仍為紅色，則對應的安全裝置可能存在機械或線路問題，需通知維保人員恢復安全裝置完好性。只有當左右兩個“安全桿”條形框都顯示綠色，點檢彈窗自動消除，否則在點檢倒計時結束后設備將鎖定無法繼續操作。通過以上改造取消紙質點檢模式，有效落實安全裝置功能性完好檢查，避免漏檢、整改不及時等人為主觀因素帶來的弊端，切實提升安全管理水平。

2設備機械動作急停控制

2.1設備原有缺陷及危害

現場硫化機以2.5MPa動力水為介質驅動執行機構完成機械動作。由于原控制系統設計存在缺陷（急停按鈕僅為切斷PLC輸出信號、定型斷功能控制），機械手、卸胎小車、中心機構在受動力水驅動時無法實現中途暫停的控制。在出現碰撞、擠壓等機械傷害時，執行機構由于受外力干涉未能運動到位，對應限位開關無法反饋信號，動力介質仍然驅動部件執行動作，致使傷害損失進一步擴大。處理該狀況需要關閉動力水進總閥，拆卸對應閥門、管路釋放壓力介質，整個操作過程所需時間較長。

2.2技術改造

突遇危險狀況，員工若在第一時間切斷動力介質，就能防止傷害惡化和事態升級，給現場異常處置贏得更多時間。我們在動力水閥組（不包括活絡模控制部分）進、回管路各加裝一個三通切斷閥，新增切斷閥由一個兩位三通單電控先導閥控制（見圖2）。當按下急停按鈕，PLC控制先導閥得電通氣，三通切斷閥從直角通切換成直通狀態。兩個三通切斷閥之間的動力水介質被完全封鎖，可實現對執行機構運動過程中的暫停控制；當急停按鈕復位，先導閥失電氣路斷開，切斷閥恢復直角通狀態，消除對動力水介質封鎖。另外，為規范急停按鈕的操作，在操作面板中新增“定型斷”功能控制按鈕。改造后可有效彌補設備原有控制缺陷，提升設備本質安全。

3開合模電器系統程序保護聯鎖

3.1現狀問題

硫化機開合模周期間隔一般為整個輪胎硫化時間（每缸硫化時間一般在30~50min），但是在設備維修、模具更換、噸位調整等工作中需要頻繁開合模來配合完成作業。由于設備使用年限久遠，部分電器元件開始老化，開合模電器系統無限制地連續啟停工作，將造成接觸器觸頭特性變壞（見圖3）、觸頭熔焊黏連甚至線路過熱引發電器消防隱患。

3.2管理跟進與技術防范

（1）檢查設備開合模接觸器觸點特性狀況，根據檢查結果更換備件。采用熱成像儀檢測開合模接觸器進、出線纜工作負載溫度（見圖4）。對在負荷運行時溫度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開展。（2）在PLC數據區寫入額定時間內，輸入模塊接受開合模信號次數的限制要求，且每次開合模信號輸入時單獨啟動一次額定時間計時。在實際操作時，一旦任意一次額定計時中的開合模信號輸入次數超過限制要求，PLC將屏蔽接受合模輸入信號并彈窗提醒操作人員（見圖5）直至倒計時結束（考慮到可能存在合模擠壓傷害，此時允許有開模信號輸入）。由此避免員工頻繁開合模操作帶來的設備、安全問題。

4維修作業安全保障

4.1現狀問題

設備維修時，維修人員將設備切換為“停機維修”或“計劃檢修”狀態，并把設備手自動控制旋鈕打到“手動”，掛好檢修指示牌，按照各項維修安全操作規程執行作業。在實際作業中通常存在以下問題和隱患：維修人員對設備誤操作；維修人員單獨在硫化地溝作業時，其他人員因不明情況或無視指示牌擅自進行設備操作。這些都極易造成現場設備故障和安全事故。

4.2技術改造

（1）在硫化機兩側通道安裝安全隔離門，門上帶報警燈（見圖6）。當維保人員開門進入硫化地溝，報警燈觸發聲光報警提醒其他人員。維保人員離開地溝關閉隔離門，報警燈自動消除聲光報警。（2）修改設備程序設定，一旦設備狀態切換為“停機維修”或“計劃檢修”，PLC將禁止動作信號輸出且自動控制切斷動力介質流通，確保設備停止現有動作并進入無法操作狀態。在電控柜控制柜面板上，增加自復位檢修鑰匙旋鈕開關。需要操作設備，必須旋轉檢修鑰匙旋鈕開關，同時按下所需操作的動作按鈕；當放開檢修鑰匙旋鈕開關時，設備再次進入停止現有動作和無法操作狀態。以上改造有效降低了設備誤操作可能性，同時達到提醒操作人員需確認維修人員狀態及設備安全后再作業的目的。

5膠囊定型防爆

5.1問題原由

硫化機定型時，定型壓力的大小需要員工根據膠囊新舊程度、使用次數等情況進行判斷，再通過手動操作調壓閥進行調節控制。然而，員工操作失誤導致膠囊定型壓力過高現象時有發生。過高的定型壓力會使胎胚出現部件接頭脫開、嚴重形變等工藝病疵，而且容易引發膠囊炸裂的安全問題。

5.2技術改造

（1）用PLC數據區記錄設備左右兩個膠囊的使用次數（按正硫化次數進行數據更新），更換膠囊時可通過人機界面將原記錄數值清除并重新開始計數。在滿足工藝條要求的前提下，通過程序改造，將各種規格的膠囊分別按照使用次數變化關聯不同的定型壓力數值。采用比例閥代替原先的手動調壓閥控制氮氣平衡閥進氣。開始定型時，PLC根據當前規格膠囊的使用次數，調取對應定型壓力數值，通過D/A模塊處理后將相應的電流信號傳輸至比例閥，實現設備根據膠囊使用次數變更自動調節對應定型壓力值的功能。設備智能化定型可有效避免員工定型操作失誤所帶來的工藝和安全問題。（2）用PLC對硫化機正常開模狀態時（檢維修狀態除外）定型壓力進行監測，如果內壓超過二次定型壓力峰值（一般約0.12MPa），PLC自動切斷定型進氣并鎖定設備（見圖7）。

6開模條件加碼

膠囊內部余壓是輪胎完成硫化后能否安全開模的關鍵參數。現場所用內壓檢測元器件為：仙童TD8500壓力變送器和G&L壓力開關。壓力變送器和零壓開關分別與內壓管回路連接（見圖8）。在原設備控制設定中，零壓開關是在硫化結束后檢測內壓低于設定值（0.03MPa）時，將開模信號傳輸給PLC；壓力變送器只是將介質壓力大小轉換為電流信號強弱，再通過模擬量模塊處理，最后將檢測壓力數顯在人機界面中，并沒有參與開模余壓條件比對運算。通過程序改造，對壓力變送器反饋、處理后的數據做運算比較，高于安全要求壓力（0.03MPa）將無法開模。開模余壓確認條件對象由原先的兩個增加為四個，且零壓開關與壓力變送器為兩對互補的開模安全條件。可防止零壓開關出現故障導致開模安全隱患。按照計量設備管理要求，壓力變送器和零壓開關都需要定期進行送檢調校，確保其工作性能可靠。

7結語

《中華人民共和國安全生產法》第三條：安全生產工作應當以人為本，堅持人民至上、生命至上，把保護人民生命安全擺在首位，樹牢安全發展理念，堅持安全第一、預防為主、綜合治理的方針，從源頭上防范化解重大安全風險。設備本質安全是保護人民生命財產安全的堅實基礎，通過設備技術創新與隱患治理有機結合，改變物的不安全狀態、阻止人的不安全行為，持續增強設備本質安全管理，才能真正實現設備效益最大化。

參考文獻：

［1］危曉琴.設備安全在本質安全管理中的重要性［J］．設備管理與維修．2021,(2)：21-23．

［2］王小克，楊光露.基于設備本質安全的實例探索［J］．內燃機與配件．2017,(11)：76-77．

作者：鄭萬利 李剛 王小燕 羊洋 陳偉 樓鑫 林元表 單位：杭州朝陽橡膠有限公司