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机电类特种设备基础知识学习与交流河北省特种设备监督检验院王晓六2010年6月9日 特种设备安全监察条例 定义为机电类特种设备有5类 电梯 起重机械 客运索道 大型游乐设施和场 厂 内专用机动车辆 电梯 一 电梯的基本概念是指动力驱动 利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定路线运行的梯级 踏步 进行升降或者平行运送人 货物的机电设备 包括载人 货 电梯 自动扶梯 自动人行道等 狭义的电梯是指服务于规定的楼层 有轿箱有层门的垂直或倾斜升降输送乘客的固定电力驱动设备 自动扶梯是带有循环运行梯级用于向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备 自动人行道是带有循环运行 板式或带式 走道 用于水平或微倾斜角输送乘客的固定电力驱动设备 曳引摩擦式电梯是目前最为广泛适用的一种垂直升降电梯 电梯的工作原理非常简单 电动机驱动曳引轮旋转 通过曳引轮绳槽与钢丝绳的摩擦传动 实现钢丝绳两端的电梯轿箱和对重上升或下降运行 但是 为了确保电梯安全 舒适 高效 电梯必须配备相当复杂的安全保护装置 门系统 电力拖动系统 电气控制系统等 而为了安全和结构紧凑 曳引摩擦式电梯一般都采用4根以上独立曳引钢丝绳 二 电梯的分类 一 电梯的基本分类1 按用途分类 1 乘客电梯 代号 TK为乘客而设计的电梯 轿内有装饰 要求运行过程的舒适感较好 主要用于高层建筑 宾馆 饭店 办公楼 额定载重量有 630 800 1000 1250 1600 2000Kg速度有 0 63 1 0 1 6 2 5 7 10m s 2 载货 客货两用 电梯 代号 TH 主要为运送货物而设计的电梯 通常有人伴随 一般不注重轿厢装饰 而更注重轿厢的载重能力 额定载重量有 630 1000 1600 2000Kg速度有 1 0m s以下 3 病床电梯 代号 TB 又称为医用电梯 主要为运送病床 包括病人 及医疗设备而设计的电梯 有较为简洁的内装饰 轿厢的尺寸较长而窄 额定载重量有 1000 1600 2000Kg速度有 0 63 1 0 1 6 2m s 4 杂物电梯 代号 TW主要以运送一些轻便货物图书 文件 食品等 但不许人员进入轿厢 由门外按钮控制 轿厢面积较小1米X1米 高度不超过1 2米 5 观光电梯 代号 TG 和客梯一样 只不过轿厢是透明的 乘客从电梯内能看到外面供乘客观光用 一般都设在建筑物的外面 额定载重量有 630 800 1000 1250 1600 2000Kg速度有 0 63 1 0 1 6 2 5 m s 6 车辆电梯 代号 TQ用作各种车辆的垂直运输 如高层或多层车库 仓库都有使用 这种电梯的轿厢面积较大 额定载重量有 5000Kg速度有 1 0m s以下 2 按拖动方式分类 1 直流电梯 代号 Z其曳引电动机为直流电机 通常用可控硅励磁装置的直流发电机 电动机拖动系统和采用可控硅直接供电的可控硅 电动机拖动系统两种 目前主要为后者 其特点为性能优良 梯速较快 通常用于高速电梯 2 交流电梯 代号 Ja 双速 三速电梯b 交流调压调速电梯c 交流调频调压电梯俗称为VVVF电梯 3 液压电梯 代号 Y 靠液压传动 其油缸柱塞直接支撑轿厢 使轿厢升降 速度有 1 0m s以下3 按速度分类 1 低速电梯 速度不大于1m s为低速电梯 2 中速电梯 速度大于1m s小于2 5m s为中速电梯 3 高速电梯 速度大于2 5m s小于6m s为高速电梯 4 超高速电梯 速度大于6m s以上为超高速电梯 4 按控制方式分类 1 按钮控制电梯 代号 AZ 2 信号控制电梯 代号 XH 3 集选控制电梯 代号 JX 4 并联控制电梯 代号 BL 5 梯群控制电梯 代号 QK 6 微机控制电梯 代号 W 三 电梯的基本技术特点 一 电梯的八大系统1 曳引驱动系统曳引驱动系统主要包括电动机 联轴器 制动器 减速器 曳引轮导向轮等 2 导向系统轿厢的导轨 对重的导轨及导轨架 3 轿厢轿厢架和轿厢体4 门系统轿厢门 层门 开门机 联动机构 门锁 5 重量平衡系统对重和重量补偿装置 6 电力拖动系统曳引电动机 供电系统 速度反馈装置 调速装置 7 电气控制系统操纵装置 位置显示装置 控制屏 柜 平层装置 选层器 8 安全保护系统 二 电梯安全保护装置 1 限速器限速器是当轿厢速度超过设定速度时来操纵安全钳的装置 一般安装在机房 当轿厢上行和下行超速时 通过电气触点使电梯停止运动 2 安全钳装置安全钳是一种使轿厢 或对重 停止向下运行的机械装置 一般安装在轿厢的底梁上 3 门锁装置每一层门上都装有一把门锁 门锁作用是在轿厢离开时 确保层门不被随意打开的重要安全保护装置 许多电梯事故都是因为层门没有关闭妥当使层门口的人员坠落井道所致 4 缓冲装置当轿厢或对重发生蹲底时 缓冲器将吸收轿厢或对重的动能减少冲击 提供最后的保护 尽量减少损失 5 电气安全装置电梯上需要由一个以上电气安全装置监控 电气安全装置中有一个动作 应防止电梯启动或停止 6 机械旋转设备的防护对有些可能产生危险并可能接近的旋转部件 应该加装防护罩 四 电梯基本规格及型号 电梯产品型号示例1 TKJ1000 2 5 JX表示 交流调速乘客电梯 额定载重量1000kg 额定速度2 5m s 集选控制2 TKZ1000 1 6 JX表示 直流乘客电梯 额定载重量1000kg 额定速度1 6m s 集选控制3 TKJ1000 1 6 JXW表示 微机控制 交流调速乘客电梯 额定载重量1000kg 额定速度1 6m s 微处理机的集选控制 4 THY1000 0 63 AZ表示 液压货梯 额定载重量1000kg 额定速度0 63m s 按钮控制 自动门的结构组成如图1 2所示 起重机械 一 起重机基本概念起重机是用来对物件起重 运输 装卸等作业的动力驱动机械设备 是现代工业生产不可缺少的设备 被广泛地应用于各种物质的起重 运输 装卸 安装和人员输送等作业中 从而大大减轻了体力劳动强度 提高了劳动生产率 有些起重机还能在生产过程中进行某些特殊的工艺操作 使生产过程实现机械化和自动化 起重机定义 是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备 其范围规定为额定起重量大于或者等于0 5t的升降机 额定起重量大于或者等于1t 且提升高度大于或者等于2m的起重机和承重形式固定的电动葫芦等 二 起重机的基本构成 起重机一般由机械 金属结构和电气三大部分构成机械方面指起升 行走 变幅和回转 金属结构方面指起重机的桥架 门架 臂架 塔架 电气系统包括主回路和控制回路 三 起重机的基本分类 四 起重机的主要参数 一 起重量G是指被起升重物的质量 单位为千克 或吨 t 一般分为额定起重量 最大起重量 总起重量 有效起重量 1 额定起重量Gn额定起重量 不含钢丝绳 吊钩和滑轮组的质量 是指起重机能吊起的重物或物料连同可分吊具或属具 如抓斗 电磁吸盘平衡梁等 质量的总和 对于幅度可变的起重机 如塔式起重机 汽车起重机门座起重机等 其额定起重量是随幅度而变化的 2 总起重量Gt 总起重量 是指起重机能吊起的重物或物料连同可分吊具和长期固定在起重机上的吊具或属具 含钢丝绳 吊钩和滑轮组的质量 的质量总和 3 有效起重量Gp有效起重量 是指起重机能吊起的重物或物料的净质量 如带有可分吊具抓斗的起重机 允许抓斗抓取物料的质量就是有效起重量 抓斗与物料的质量之和则是额定起重量 二 跨度S桥架型起重机大车运行轮中心线之间的水平距离称为跨度 单位为m 三 轨距 轨距按下列两种情况定义 1 对于小车 为小车轨道中心线之间的距离 2 对于大车 为大车轨道中心线之间的距离 四 幅度L空载吊具垂直中心线至回转中心线之间的水平距离 单位为m 五 起重力矩M起重力矩是幅度L与其相对应的起吊物品重力G的乘积M G L 六 起重倾覆力矩MA起重倾覆力矩是指起吊物品重力G与倾覆线距离A的乘积 五 起重机安全保护装置 一 位置限制装置1 上升极限位置限制器当起升机构上升 吊具超越工作高度范围仍不能停止时 就会发生吊具顶到上方的支撑结构 从而造成拉断钢丝绳并使吊具坠落的事故 为了避免这类事故的发生 采用上升极限限制器来保护 常见的型式有2种 1 重锤式2 螺杆式2 运行极限位置限制器当起重机大车或小车运行到行程的极限位置时 应停止运行 否则车体将与轨端止挡和缓冲器碰撞 造成事故 为了避免这类事故的发生 采用运行极限限制器来保护 行程限位器一般由一个行程开关和触发开关的安全尺构成 3 缓冲器 起重机运行至行程终点附近时 由于运行速度大或者惯性作用 当行程开关失灵操作又失误时 不能使起重机停下来时 由缓冲器起到一定的保护作用 常用的缓冲器有 橡胶缓冲器 弹簧缓冲器 液压缓冲器3种类型 二 防风防爬装置露天工作在轨道上运行的起重机 处于非工作状态时受到强风的吹袭时 可能克服大车运行机构制动器的制停力而发生滑动 这种失控的滑行 可能使起重机在轨道端部造成强烈的冲击以致整体倾翻的可能 要求均应装设防风防爬装置 常用的防风防爬装置有 夹轨器 锚定装置和铁鞋3种类型 三 安全钩 防后倾和回转锁定装置 1 安全钩单主梁起重机 由于起吊重物是在主梁的一侧进行 重物对小车产生一个倾翻力矩 为了保证在风灾 意外冲击 车轮破碎 检修等情况下的安全应加装安全钩 2 防后倾装置用柔性钢丝绳牵引吊臂进行变幅的起重机 当遇到突然卸载等情况时 会产生使吊臂后倾的力 会发生吊臂后倾事故 防后倾装置先通过变幅限位开关限制变幅位置 在通过一个机械装置对吊臂进行止挡 常用的防后倾装置有 固定保险绳长度限定吊臂的倾角 保险杠2种类型3 回转锁定装置是指臂架起重机处于运输 行驶或非工作状态时 锁住回转部分 使之不能转动的装置 常用的装置有 机械锁定器 液压锁定器2种类型 四 超载保护装置 超载保护装包括起重量限制器和起重力矩限制器两种型式1 起重量限制器主要是用于桥架型起重机上 用来限制起重量 当载荷超过额定起重量时 使起重机停止向上起升 只能向下达到安全保护作用 2 力矩限制器力矩限制器分为动臂变幅力矩限制器和小车变幅力矩限制器 对于流动式起重机一般采用动臂进行变幅的 常采用力矩限制器进行超载保护 对于利用小车进行变幅的塔式起重机 一般使用起重量限制器和力矩限制器来共同实施超载保护 五 防碰装置 随着科学技术的发展 起重机的使用密度不断加大 在好多企业一个车间里面有多台起重机在作业 避免不了起重机之间发生碰撞 当然在每台起重机上都装有安全尺 行程限位开关和司机目测方式防止发生相互碰撞 目前已研制出光线 超声波 微波等无触点式起重机防碰撞装置已得到广泛应用 场 厂 内专用机动车辆 一 场 厂 内专用机动车辆基本概念场 厂 内专用机动车辆 是指除道路交通 农用车辆以外仅在工厂厂区 旅游景区 游乐场所等特定区域使用的专用机动车辆 二 场 厂 内专用机动车辆分类 一 按动力特点分类1 内燃车辆它由内燃机 包括柴油机 汽油机和代用燃料发动机 驱动 2 电动车辆它由电动机驱动 由蓄电池供给能量或由电网供给能量 3 内燃电动车辆它由内燃机带动发电机 再由发电机驱动 二 按功能 结构特征分类 1 汽车我们所说的汽车本质上和我们常见的汽车没有区别 它只限于机场 港口 工矿企业场内载货运行的车辆 2 工业搬运车辆 进行短距离运输或进行装卸作业车辆 主要有固定平板运输车 电瓶车 拖拉机 进行装卸作业的起升车辆 平衡重式叉车 前移式叉车 侧面式叉车 伸缩臂式叉车等 固定平板运输车 电瓶车 主要用于货物短距离运输 固定平台搬运车如 电瓶车 棉纺厂运输面纱和布匹主要用的较多 进行装卸作业的起升车辆 平衡重式叉车 具有起升和搬运货物功能的工业车辆 具有平台 货叉装置 可把货物起升到一定高度进行堆垛和堆放作业的车辆 三 厂内机动车辆的构造 厂内机动车辆构造一般有五部分组成 动力装置 地盘 工作装置 液压系统和电气设备 一 动力装置目前厂内机动车辆动力装置主要有电动机和内燃机两类 内燃机又分柴油机和汽油机两种 内燃机一般由机体 曲柄连杆机构 配气机构 供给系 润滑系 冷却系 点火系启动系等部分组成 二 地盘底盘是车辆的基体 用来在其上安装车辆的动力装置 工作装置及其各种附属设备 使车辆能够正常工作 底盘由传动系 行驶系 转向系和制动系四部分组成 三 工作装置 工作装置是厂内机动车辆进行各种作业的直接机构 货物的叉取 升降堆码 都靠工作装置来完成 常用的叉车工作装置主要部分是 货叉 叉架 门架 链条和滑轮等 四 液压系统由四部分组成1 动力机构 油泵 将机械能转变为液体的压力能 2 执行机构 包括油缸或油马达 把液体的压力能转换为直线运动或旋转运动的机械能 3 操纵机构 又称为控制调节装置 通过它们来控制和调节液流的压力 流量 速度 及方向 以满足车辆工作性能的需要 4 电气系统 启动电动机 点火系 照明及信号设备 空调设备 仪器仪表设备等 客运索道 一 客运索道基本概念客运索道是指动力驱动 利用柔性绳索 钢丝绳 牵引运载工具 吊椅或吊箱 运送人员的一种机电设备 包括客运架空索道 客运缆车 客运拖牵索道 客运架空索道适用于复杂地形 跨越山川 克服地面障碍 建立在名山大川峡谷风景区之间 可以运送乘客登山游览观光 拖牵索道主要是建在滑雪场 可以将穿着滑雪板的滑雪者运送到雪道的高处 由高处向低处滑行 二 架空索道的分类 架空索道有三种基本类型 客运架空索道 客运缆车 拖牵索道架空索道按其运行方式可以分为 往复式架空索道和循环式架空索道两大类 一 往复式架空索道又分为2种型式1 单线往复式2 双线往复式 二 循环式架空索道又分为2种型式1 脉动循环式2 连续循环式脉动循环式和连续循环式他们的运载工具有 吊椅 吊篮 吊箱 目前我省的索道分布情况 石家庄获鹿抱犊寨和邢台大峡谷索道属于双线往复式索道 障石岩索道属于脉动循环式索道 其它都属于连续循环式索道 三 架空索道的设备组成 客运架空索道一般由五大部分组成1 驱动装置主驱动 主电机 联轴器 驱动轮辅助驱动 辅助电机 皮带轮 减速器制动装置 工作制动器 紧急制动器2 迂回装置 迂回轮 机架3 线路设备 承载索 牵引索 支架 托压索轮 运载工具4 张紧装置 驱动轮或迂回轮 张紧小车 拉紧装置5 电气设备 供电系统 控制系统 信号传输系统通信系统 四 架空索道基本工作原理 以连续循环式索道为例这种索道的型式是用一根首尾相接的环形钢丝绳 运载索 绕于驱动轮和迂回轮上 中间支承在各支架的托 压索轮组上 并用张紧装置张紧 保证运载索具有一定的初张力 电动机的旋转运动经联轴器 减速器传至驱动轮 利用摩擦原理带动运载索作循环运动 吊具通过固定式抱索器等间距挂结于运载索上 当运载索运动时 带动固定在运载索上的吊具一起运动 从而达到运送旅客的目的 五 架空索道的安全措施 1 驱动机有主驱动和辅助驱动两套驱动系统 当断电或主驱动发生故障时 启动辅助驱动可以将乘客运回站内 2 驱动机有两套制动系统 工作制动器设在高速轴上 紧急制动器直接作用在驱动轮上 3 有两套测速装置 当电机转速超过5 时 能发出信号显示 当电机转速超过10 时能自动进行安全制动 4 张紧车轨道前后 装设行程开关及挡铁 防止超过预定行程位置 5 控制系统采用自动和手动两套操作系统 当自动系统出故障时 可启动手动操纵系统 仍能工作 6 各站台都设有紧急按钮开关 当发现事故或可能 导致事故发生迹象出现时 可直接实现紧急停车 7 在托压索轮组上设有防止钢丝绳跳出挡板 在外侧设有捕捉器及针形开关 当钢丝绳往外跳出时 打断U形破断针 索道停车 捕捉器接住钢丝绳 防止钢丝绳跳出 8 设有风速风向仪 当风速超过规定值时 发出信号将乘客迅速运回站内 9 索道各站房和各支架具有良好的接地保护装置 10 有良好的通讯条件 有自己内部的专用电话 至少有一个站房附近有外线电话 还有直接对讲设备 在各客厢内设通讯装置或在各支架上安装扬声器 遇到情况好及时通知乘客 11 索道要求有两套独立的供电电源 如果没有 双回路供电 应配备柴油发电机设备 12 有救护措施 如果停电或故障发生时 用柴油发电机组带动辅助驱动设备 低速将停留在线路上的乘客运回站内 以上两种情况都失效时 索道救护人员从支架处沿钢丝绳溜到吊具处 用缓降器将乘客营救至地面来 要求各索道公司都要有自己的救护组织 一旦发生事故 尽快将实施救护 减少损失造成影响 大型游乐设施 一 游乐设施基本概念游乐设施是指用于经营目的 承载乘客游乐的设施 其范围规定为设计最大运行线速度大于或者等于2m s 或者运行高度距地面高于或者等于2m的载人大型游乐设施 因此游乐设施具有很大的娱乐性和刺激性 游乐设施通过座位高度变化 角度的变化 速度的变化 翻滚的变化给人们呈现出变幻性的感观 因而设计者根据不同年龄阶段的人群 制造出了各式各样的游乐设施 供不同人群进行娱乐 来满足乘人在娱乐过程中对动感和惊险的感受度的需求 二 游乐设施的分类 游乐设施是一个总的定义 对于具体到某一台设备或设施的命称的命名上没有严格的界定 我们在游乐场看到的有各式各样名称的游乐设施 从名称上很难直观的判断其它的类别 我们国家从技术标准上是以游乐设施的运动特点和娱乐特征上进行了分类 一 旋转运动的游乐设施1 转马类 乘人部分绕垂直轴或倾斜轴转动 如 转马 旋风 小飞机 浪卷珍珠2 观览车类 乘人部分绕水平轴转动或摆动 如 观览车 龙船 太空船 海盗船 3 自控飞机类 乘人部分绕中心轴做转动和升降运动 如 自控飞机 自控飞碟 金鱼戏水 章鱼 4 陀螺类 乘人部分在变倾角的轴上旋转 如 陀螺 勇敢者转盘 双人飞天 5 飞行塔类 乘人部分用绕性件吊挂 绕垂直轴转动如 飞行塔 空中转椅 二 轨道和地面运行的游乐设施1 滑行车类 将人提升到一定的高度靠惯性沿着固定的轨道向下滑行 如 激流勇进 疯狂老鼠 滑行龙 过山车2 架空游览车类 沿着架空轨道运行如 空中列车 架空脚踏车3 小火车类 沿着地面轨道运行如 儿童小火车 龙车 4 碰碰车类 在固定场地内运行碰撞 由乘客自己操作如 碰碰车 5 赛车类 沿着一定的路线在场地上运行如 赛车 高卡车 小跑车6 电池车类 在固定场地内运行 以电池为动力 适合儿童乘坐如 电池车 马拉车 猴拉车7 无动力类 游乐设施本身无动力 由乘客自己操作或游乐如 各种摇摆机 蹦床 蹦极 弹跳飞人 滑索8 激光打靶类 由自己进行操作瞄准打靶如 激光打靶 打田鼠 守门将 9 水上游乐设施类 在固定的水域内进行游乐的设施如 碰碰船 游船 水滑梯 造浪池 漂流 转马类 观览车类 观览车类 自控飞机类 陀螺类 陀螺类 飞行塔类 滑行车类 滑行车类 滑行车类 架空游览车 小火车类 碰碰车类 电池车类 电池车类 水上类 碰碰船 三 游乐设施的安全装置 一 座舱中的安全装置1 安全带撇开式的座舱应设安全带 乘客不易从座舱中甩出 2 安全挡杆座椅式座舱应设挡杆 又可以当扶手用 又可以挡住身体 3 安全压杠主要是压住乘客的大腿部并拦住身体 4 肩式安全压杠主要是压住乘客的双肩部 防止乘客倾斜 5 双保险门 在空中运行的游乐设施若为封闭式座舱 进出口的门 必须设有两道门销锁紧 以防止在运动中冲击震动 门锁自动打开乘客受到威胁 6 座舱进出口拦挡物一般儿童乘座的小型游艺机 为了防止儿童从座舱中掉下来 应设拦挡物 二 吊挂乘坐物的保险装置1 吊挂座椅的保险装置为防止吊挂主绳断裂 还要另加一个保险绳 当一个主绳断裂时保险绳起到保护作用 三 撞击缓冲装置一个游乐设施上有多个车辆同时运行时 车与车之间容易造成撞击 所以车体的前后都应设撞击缓冲装置 弹簧或橡胶作为缓冲装置 四 其它形式的保险装置 1 牵引杆的安全装置回转臂式游艺机 为了使座舱在任何高度都能保持垂直状态 除了回转臂外 还要有牵引杆 此杆很重要 一旦拉杆断裂座舱就会倾翻 所以一定要设保险装置 通常在拉杆旁附设一条钢丝绳 2 防倒滑装置滑行车类游艺机 滑行车沿斜坡被链条牵引上升 一旦牵引链条断裂 应保证滑行车不下滑 这就要求设置防止自动下滑的当块 卡住链条使车不能向下滑行 3 升降牵引的安全保险装置座舱靠大臂带动进行升降的游艺机 当大臂升到规定的位置时 必须有限位装置 通常采用限位开关 四 游乐设施使用环节的安全监督管理 游乐设施的使用环节是安全监督管理的重点 因为游乐设施品种繁多 结构较复杂 惊险刺激 运动方式多种多样 所以给人们带来娱乐的同时也带来很大的风险 不确定的安全因素同时存在 所以就要求我们加强监管 防止事故发生 一 使用登记游乐设施在投入使用前或投入使用后30日内 应当向直辖市或者设区的市特种设备安全监督管理部门进