对深井提升系统故障的分析与思考

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都，610023)

1 提升系统布置及事故情况

该事故发生在电缆竖井开挖扩挖施工作业现场。电缆竖井设计断面为11m×12m，深度约270m，采用导井二次扩挖施工方法。导井全断面扩挖采取从上至下的开挖方式，井壁支护紧跟开挖进行。因支护材料垂直运输及人员上下通行需要，施工单位设计了一个钢结构载物平台，并布置了相应的提升系统，用于开挖支护施工。

该提升系统主要由4台10t国标卷扬机组成，分别布置于竖井四角。单台卷扬机钢绳长300m，直径选用21.5mm的国标钢绳。设计者专门对载物平台进行了力学设计和验证，采用工字钢作为结构件、φ50mm钢管作为支撑件，竹马道板作为载物平台面板。经过研究和论证，该卷扬机负载能力及各种钢结构的力学性能和钢绳材料材质，均满足设计和使用要求。

通过对事故现场的仔细检查和了解，存在以下情况：(1)4台卷扬机中1台钢绳断裂，3台钢绳完好；(2)断裂钢绳断头较整齐，钢绳存在环绕交错现象；(3)钢绳跑出卷筒(跳槽)，断裂在卷扬机支架上；(4)事故发生时载物平台处于上升状态，载物平台发生倾斜；(5)载物平台空载；(6)4台卷扬机由1名操作工人联动控制运行；(7)井下井上有对讲机通信联系。

2 系统事故原因分析

2.1 四台卷扬机提升速度存在差异

载物平台在上升过程中有倾斜，说明四台卷扬机的提升速度存在差异。在卷扬机选用的是同规格型号，卷筒外形尺寸设计完全一致的情况下，可能是电机的转速存在差异。经了解，同一厂家生产的同型号规格的电机转速可能不完全一致，存在一定(极小)的差异。四台卷扬机电机转速差异，会导致卷筒上的钢绳经过较长时间使用产生较大累积差异，导致载物平台上升过程中提升钢绳长度不一致，载物平台出现倾斜。

2.2 钢绳存在跑出卷筒的现象

钢绳被卷断在卷扬机基础支架上，说明钢绳有跑出卷扬机卷筒的情况。分析原因可能有以下几种：(1)卷扬机电机转速不一致，其他三台卷扬机转速较快时，第四台卷扬机钢绳上升速度慢于另外三台，这时第四台卷扬机的钢绳就会松动，甚至出现钢绳跑出卷筒的情况；(2)钢绳未松劲，存在扭力，导致钢绳跑出卷筒，被卷到卷扬机基础支架上；(3)操作人员未及时发现钢绳被卷在基础支架上，致使钢绳强行在支架上被卷断，故断头较齐；(4)卷扬机未安装防过卷装置(电机过流保护器)，与发生该次事故有较大关系。

2.3 钢绳跑出卷筒时，操作员未能及时发现

四台卷扬机分别布置在竖井四角，而操作人员只有一名。虽然1名卷扬机操作员通过联动控制可以达到运行操作要求，但一个人的视野范围有限、精力有限，根本不可能同时观察到四台卷扬机的运行情况(竖井断面较大)。所以，当卷扬机钢绳跑出卷筒被卷在支架上时，操作员未及时发现。

2.4 钢绳在卷筒中存在交错现象

分析原因是钢绳没有专门的排绳装置，没有给钢绳卸载(松劲)导致钢绳排列不整齐、盘绳不均匀，出现钢绳层间交错和钢绳之间交错，容易使钢绳受伤而断裂。

该钢绳长达300m，卷扬机的容绳量增加，钢绳越长，未松劲的情况下产生的扭力越大，越容易使钢绳跑出卷筒。

2.5 卷筒挡板高度可能不够

钢绳使用量较大时，卷筒钢绳挡板设计高度可能不够，导致钢绳跳出卷筒卷在支架上被强行卷断。

2.6 没有设置监控人员

载物平台无监控人员，导致载物平台发生异常情况时未及时进行控制停机。

3 关于提升系统运用的几点思考

3.1 针对国内现在生产卷扬机的厂家太多、太杂，而且生产技术水平不一致，或者加工技术和精度有差异，都有可能导致卷扬机的转速和提升时的速度不一致。异步电动机本来都存在一定的转速差异，要改变这种不同步的情况，卷扬机的驱动电机最好使用完全一样的同步电机，相关零部件最好购买精度较高的同一厂家生产、同一批次的国标正规产品。

3.2 在卷扬机运行过程中，1名操作人员无法监视多台卷扬机运行，建议修建专门的运行监控台，设置监控人员，便于操作和观察运行情况。

3.3 卷扬机钢绳排列不均匀，有交错现象，建议安装专业合格的排绳装置，使其在钢绳自身不带力的情况下可以排列均匀，不会发生交错损伤钢绳及跳槽的情况。

3.4 在安装卷扬机钢绳时，要求给钢绳卸载(松劲)，尤其是钢绳使用长度越长时越要卸载，使钢绳在无扭力的情况下能均匀地排列在卷扬机卷筒上。这样，钢绳才不会因为扭力的作用而跑出卷筒(跳槽)、出现钢绳之间交错、层间交错的情况，保证了钢绳不受损伤，也不会跑出卷筒被绞断导致事故发生。

3.5 卷扬机的卷筒应该按照使用方的要求进行设计和改进优化，在保证使用方容绳量的情况下，保证钢绳依次排列不跑出卷筒，加装限绳装置避免发生跳槽现象。

3.6 在卷扬机电机上加装电机过流保护装置，使电机在超负荷的情况下自动停机，不会发生电机继续运行而卷断钢丝绳的现象。

3.7 在载物平台上加装防倾斜装置，通过水平仪控制加装光电感应制作成防倾斜装置，使载物平台在发生倾斜的情况下，使电机工作或者停止工作，确保载物平台始终在平衡的状态下运行。

4 深井提升系统施工运用建议

4.1 在深井施工中使用卷扬机，保证操作员、通信员及安全员之间的通信畅通非常重要。深井开挖施工能见度非常低，必须用无线电通讯方式保证操作员和信号员之间的通讯畅通，在发生事故时能及时阻止或处理。在常用的无线电通讯中，选择性能良好的对讲机，备用有线电话加警示电铃或者其他警示信号(手电筒或者敲钟)，随时保证信号员和操作员的通讯。

4.2 卷扬机使用和维修人员的专业技术技能有待提高，联动控制多台卷扬机同时动作的操作技术要十分熟练；要加强操作人员相关知识的培训并取得相应的操作证；操作人员应加强设备维护保养，尤其是变速箱和其它转动

部件的维护和保养。

4.3 针对卷扬机提升系统建立竖向轨道，采用双轨或者四轨的方式运行；或利用电梯工作原理运行提升系统，加装轨道限位及安全防坠装置，参照电梯设计以满足运行提升系统的安全要求及载物重量要求。

4.4 本提升系统设计，采用一台或者两台大功率卷扬机通过机械传动的方式，给其他三台或者两台卷扬机提供动力，机械传动可以通过加工精度控制误差，使提升机构能够保持以同样的提升速度上升或者下降。

4.5 减少提升系统钢绳使用数量，采用一根符合承载设计能力的钢绳作为主提升绳，另加一根安全保护钢绳(但长度不变)，避免载物平台发生倾斜导致安全事故发生。

4.6 卷扬机投入使用前，加强对关键部位的检查；安装和运行关键环节全程狠抓安全检查、监控；同时，注重提高卷杨机使用人员的技术水平，特种设备设计、生产、使用相关各方应严格按照特种设备管理法进行相关管理。