“云霄跳跃”钢丝绳断裂事故分析及建议.pdf

56特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 4 期（4）机械损伤设备运行中由于脱出滑轮绳槽或者挂到坚固的障碍物导致的钢丝绳断裂。（5）超负荷运行时导向轮卡阻、安全保护装置误动作或两侧气缸的严重不同步，会使得钢丝绳受力不平衡，超出破断拉力，导致断裂。（6）钢丝绳系统质量问题钢丝绳或绳头存在制造缺陷，经过不断运行，扩大缺陷，导致断裂。3现场勘查情况根据上面的分析，勘查现场时重点对整体钢结构和导向轮组、安全保护装置、气路系统、滑轮组及钢丝绳等部位进行了技术勘查。具体情况如下：（1）整体钢结构未见异常，在运行全程中无障碍物。（2）安全保护装置未见异常。（3）由于故障发生后设备不能正常运行，静止状态下对气路系统充气，手动检查电磁阀及角座阀，未见堵塞和失效。（4）滑轮组存在均匀磨损，磨损在正常范围内。防跳绳装置位置正常，无脱槽的痕迹。（5）钢丝绳有厂家的合格证和破断拉力证明，均在制造厂家要求的使用寿命内。断裂处和断裂延伸段以外的钢丝绳存在均匀磨损，磨损在正常范围内。左侧两根承载钢丝绳未见异常。右侧两根承载钢丝绳均在在巴氏合金接头处断裂（图 1），其中一根捆扎钢丝脱落绳股散开，钢丝断裂主要聚集在两个断面处（图 2）。另外一根钢丝绳断裂面平整，绳头捆扎钢丝完好未移位（图3）。测量捆扎钢丝至断裂面长度约为10cm左右（图4）。某游乐园大型游乐设施“云霄跳跃”在正常运行过程中，4 根座舱主承载钢丝绳其中 2 根突然发生断裂，导致 7 名乘客受到惊吓，索性未造成人员受伤。1设备介绍“云霄跳跃”俗称“跳楼机”，属于飞行塔类，是近几年非常火爆的刺激类大型游乐设施。运动形式为乘人部分沿着竖直轨道做上升、下降和连贯的跳跃运动，游客感受到忽而冲入云霄，忽而飞流直下，在超重和失重之间体验惊险刺激的一种大型游艺机。该台设备为气动式，由两根同步气缸驱动，乘人部分由四根相互独立的 32mm 钢丝绳牵引，每根钢丝绳在塔架上固定的端部为自锁紧楔块式，在乘人部分上的绳头为巴氏合金式。2钢丝绳断裂的原因分析钢丝绳断裂的可能原因主要有以下方面：（1）磨损钢丝绳在通过滑轮时，会与滑轮产生挤压，也会使钢丝绳产生弯曲，这时钢丝绳中的钢丝会产生横向和纵向的滑动，造成钢丝绳的磨损，弯曲次数越多，弯曲半径越小，磨损会越严重，积累到一定程度导致断裂。（2）疲劳在反复弯曲和拉伸的情况下，钢丝绳与滑轮经常接触的地方，会产生疲劳失效。（3）腐蚀钢丝绳受淋、潮湿和酸性体、杂散电流等作，在应集中处，产裂纹、金属变脆，钢丝绳抗拉强度和抗冲击强度降低，导致断裂。“云霄跳跃”钢丝绳断裂事故分析及建议刘懿杨新明刘涛刘冰摘要本文通过一起大型游乐设施“云霄跳跃”的承载钢丝绳断裂事故，分析和验证该事故的形成原因，指出设备制造和检验中的漏洞，希望对游乐设施的制造和检验起到一定的促进作用。关键词大型游乐设施跳楼机钢丝绳断裂巴氏合金绳头事故分析收稿日期：2023-03-1257特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 4 期测量钢丝绳锚杯长度 10.5cm（图 5），杯底外部残余少量断裂钢丝，锚杯未见异常。杯口处巴氏合金未见异常（图 6）。从杯底向内部观察可见内部存留断丝和钢丝拔出后巴氏合金孔洞（图 7）（图 8）。图 1图 2图 3图 4图 5图 6图 7图 84技术分析（1）通过钢结构、滑轮和防脱装置的勘查，排除运行过程中钢丝绳机械损伤的可能性；（2）导向轮组、安全保护装置、启动系统正常，58特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 4 期排除运行中超负荷，导致钢丝绳破断的可能性；（3）通过钢丝绳的仔细检查，排除因磨损、腐蚀和疲劳导致的断裂。（4）通过绳头和断裂部位的勘查和分析，确定巴氏合金绳头存在质量问题，应为此次事件的直接原因。依据有以下两点：断裂位置断裂，应该发生在应力最集中处。根据大型游乐设施安全规范GB8408-2018 的规定，巴氏合金固定绳头效率应为 100%，楔块固定绳头效率为 65%-70%，绳头处只承受垂直的拉力，而钢丝绳工作段既承受拉力，还承受弯曲疲劳和磨损，通过受力分析，断裂点应该在钢丝绳磨损、弯曲最严重处，或者在效率较低的楔块绳头处。而在巴氏合金绳头处断裂，这就证明该处为最薄弱处，也就是说巴氏合金绳头的质量存在问题。断口处的外观特征现场断裂部位可看出，钢丝绳侧，外圈钢丝断口平齐，为机械轧断的断面特征，长度 10cm 左右，应为裁剪钢丝绳时导致；内圈钢丝缩入绳芯，有颈缩现象；巴氏合金绳头侧，锚杯长约 10.5cm，底部可见内圈钢丝残留，有明显颈缩现象，为典型的韧性断口，应是受到超出破断拉力的力而拉断的；外圈有钢丝拔出的孔洞。从长度和断口的钢丝特征推断，该巴氏合金绳头浇铸时，外层钢丝未进行折弯浇铸，导致实际受力的钢丝数量大大减少，绳头的效率达不到标准要求，导致巴氏合金绳头成为整根钢丝绳最薄弱的环节。5结论“跳跃云霄”钢丝绳是制造厂家根据用户需求，裁剪好长度，制作好绳头后整体出厂的，而破断拉力试验仅仅测试了钢丝绳部分，并未对加工好的整个钢丝绳系统进行测试，这就导致了绳头的效率没有经过检验，质量无法保证，出现了上述的事件。6对检验和设计方面的建议游乐设施检验规程上并未规定钢丝绳巴氏合金浇筑绳头的具体检验要求，而且巴氏合金浇筑绳头为隐蔽工程，浇筑好后检验比较困难。在此类设备现场检验中，检验人员的检查重点一般都在钢丝绳的运行段，对巴氏合金绳头只是外观检查，观测锚杯中巴氏合金的高度和是否有裂纹。因此，建议制造厂对巴氏合金浇筑绳头的质量作为特殊过程的停止点严格把关，监督检验人员现场检验时也应当对巴氏合金绳头质量重点关注。同时在设计阶段，也建议将主钢丝绳和二次保护钢丝绳的绳头采取不同类型的固定方式，避免一种固定方式导致一批次绳头同时失效。作者刘懿杨新明刘涛刘冰陕西省特种设备检验检测研究院陕西西安邮编710054义见表 2，建立判断矩阵，得管道腐蚀防护系统等级为 2 级。4结论本文介绍层次分析法计算外防腐层状况等级的数学模型，并将该方法应用于计算子因素的评价向量及外防腐层状况最终等级，结果表明层次分析法能够客观、准确、全面的反应各因素对腐蚀防护系统的影响。参考文献1 王宗军.综合评价的方法、问题及其研究趋势 J.管理科学学报，1988，1（1）：75-79.2 陈衍泰.综合评价方法分类及研究进展 J.管理科学学报，2004，7（2）：70-76.3 许树柏.实用决策方法：层次分析法原理 M.天津大学出版社，1988.4 张逸昕.产业资源承载力界定及其技术方法支持 J.管理现代化，2011，5：33-35.5 汪应洛.系统工程 M.第二版.北京：机械工业出版社，2003，130-140.6 高尚.三种计算层次分析法中权值的方法 J.科学技术与工程，2007，7（20）：5204 5207.7 邓雪.层次分析法权重计算方法分析及其应用研究 J.数学的实践与认识，2012，42（7）：93-100.8 陈敬和.埋地长输管道外检测技术现状及发展方向 J.管道技术与设备，2011，4：1-5+11.作者江峰1于磊1卓亮21安徽省特种设备检测院 安徽合肥邮编2300412滁州中石油昆仑燃气有限公司 安徽滁州邮编239400（上接第 28 页）