直动式行程开关安全联锁可靠性分析和对策
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作者:常莎
摘 要：直动式行程开关结构简单，适用范围广，广泛应用于各类机床和机械装置，用于控制其行程、進行终端限位保护，比如机械设备的开盖联锁装置就是利用直动式行程开关来实现。该文应用故障树分析方式对直动式行程开关进行了失效分析，同时通过对事故案例的收集和分析，对造成行程开关失效的固有因素以外的环境影响，如温度、湿度、油污、粉尘等方面也进行了分析。论文最后提出了在使用直动式行程开关过程中保证安全联锁可靠性的管控对策，对直动式行程开关的选取、运行、检查、维护的规范要求提出了笔者的建议。
关键词：直动式行程开关 安全联锁可靠性 失效分析 管控对策
直动式行程开关主要由顶杆、弹簧、常闭触头、触头弹簧和常开触头组成。通过将机械（位移）信号转换为电信号二实现了对机械的运动方向、行程大小的控制和置位保护。
1 直动式行程开关故障树分析
直动式行程开关各构件的动作灵敏性、强度和弹性、寿命等将直接影响其可靠性，该文以直动式行程开关失效作为故障树分析的顶事件，绘制故障树，如图1所示。
根据故障树分析，直动式行程开关失效的主要原因是顶杆、弹簧、触头等关键机构发生失效，其影响因素主要有接触压力、接触频率、负载电流，其主要失效表现形式为接触电阻超限、操动时间超限，具体见表1。
表1中列举了行程开关主要失效机理及影响因素。另外，直动式行程开关失效除了固有因素外，还受到温度、湿度、油污、粉尘等环境因素的影响。
（1）温度。
直动式行程开关的各个构件均有使用温度的范围要求。长时间的高温、低温，会导致构件的载荷能力及使用寿命的降低。
（2）湿度。
环境中的水分可能会影响触头的接触面积，从而影响接触电阻的阻值，最终影响操动时间。
（3）油污、粉尘。
由于油污的黏稠度高且不能自然分解，粉尘的颗粒直径较小，一旦油污或粉尘进入行程开关的安装孔后易增加弹簧负荷，影响弹簧挠性。将直动式行程开关安装在粉尘环境下，且未对安装孔进行封堵处理，使用一段时间后，粉尘通过安装孔进入行程开关弹簧部位，与弹簧所加的润滑油混合形成了油污，导致弹簧不能正常动作，行程开关失灵。
2 提高直动式行程开关有效性的对策
2.1 加强采购管理，正确选择供应商
供应商是指为公司提供物资的个人或团体，如提供危险化学品、气瓶、劳动防护用品等的单位。供应商管理内容至少包括以下内容。
（1）建立供应商名录，明确归口管理部门、属地管理部门、安全管理部门及其管理职责。
（2）审查供应商的营业执照、行政许可、人员资质等，确保其符合国家和地方法规要求，具备相应安全生产条件。
（3）关注供应商的业务活动可能带来的安全风险，根据辨识、评价结果确定相应的风险控制措施。
（4）在与其签订的服务合同或单独签订的安全协议中应依据风险特点和风险程度，明确双方的安全管理职责、人员管理、设备管理、作业管理、原辅材料管理、风险管控和隐患排查治理、违章和事故处置、相应的违约责任追究、考核和合同终止条款等个性化内容。
（5）对供应商进行绩效评价，包括制度和要求的执行情况、设备设施和作业活动的风险控制措施有效性、隐患排查治理情况、未遂事件和事故发生情况等。
另一方面应对产品质量严格把关。不同厂家生产的产品其寿命、动作敏感度存在差异。在某机械制造企业就发现过控制设备安全门的直动式行程开关经常发生延时停止的情况，其原因是行程开关的顶柱尺寸比正常值短。
2.2 正确操作运行，提升装置可靠性
直动式行程开关往往不是单独运行，而是被安装在某台设备或设施上，操作者的日常活动对其可靠性也会有影响。在某机械加工企业一名员工在操作时发现行程开关在一个班次出现多次失灵。经过调查发现，造成这种现象是因为操作者将加工用具正好放置在直动式行程开关的上方，导致行程开关的顶柱长时间受压，导致直动式行程开关内的弹簧产生工作疲劳造成弹簧弹性不足，致使其动作速度降低，甚至失灵。
因此，作业人员是否正确操作设备、是否养成正确的作业习惯，以及作业现场监督管理人员是否将风险辨识到位、是否有效纠正不符合行为尤为重要。
2.3 定期检查维护，及时消除隐患
行程开关本身也是设备设施的一种，在定期检查维护过程中应关注以下几点。
（1）行程开关的日常检查宜与设备设施同时进行。在检查时可用工具进行测试，严禁用身体作为测试工具，必要时可根据《行程开关》（JB/T 5553-2017）中介绍的试验方法进行测试。发现行程开关损坏、动作速度降低或失灵等故障，应立即报修，严禁自行维修或带病作业。
（2）作业过程中，发现运行异常，应立即停机报修，等待专业人员进行修理。
（3）作业结束后，按操作规程或产品说明书的维护保养要求进行维保，并注意清理行程开关周边油污，关注行程开关的固定螺钉是否紧固。在设备本身在运行时会产生振动的企业，有发生过行程开关固定螺钉松动的现象。
2.4 确定报废条件，落实更换标准
采购部门在采购产品时，应关注其产品寿命，并提供给设备设施管理部门，以供其完善设备设施完好标准和检维修计划等。
设备设施管理部门或使用部门在日常使用、检查、维修、维保等过程中应关注行程开关的工作状态，按照报废条件及时更换。同时在相关标准更新后，应与采购部门协商调整供应商选择条件，对现有设备设施进行排查，制订更新方案，逐步进行调整完善。
3 结论
该文对直动式行程开关开展了失效分析，并提出提高可靠性的对策，为直动式行程开关的使用单位的日常管理提供了必要的参考。由于各方面条件所限，该文尚存在一些不足具体如下。
（1）可靠性分析除了进行系统分析外，应设计相关试验，以便采集数据，验证失效原因对直动式行程开关的影响。可以考虑从接触电阻、操动时间两个因素制定试验方案，设计软件与试验设备相连接，以方便记录、统计、分析数据。
（2）收集的故障、事故案例主要集中在机械加工行业，收集案例的领域有点局限，因此在失效分析和提出对策的过程中会有缺失。
（3）未开展故障树定量分析，得出真实有效的顶事件发生概率。
（4）故障树分析法不能诊断不可预知的故障，受分析人主观影响较大。
参考文献
[1] 侯宝佳.市场需求倒逼工程机械企业和用户转型[J].工程机械文摘，2016（1）：40-42.
[2] 宗关忠，程建棠，吕光清.1998—2015年国内外60起起重机械事故[J].工程机械与维修，2016（3）：79-84.
[3] 荆凯.浅析电梯事故发生的原因及预防救援措施[J].企业技术开发，2015，29（34）：94-95.
[4] 陆斌.电梯常见事故分析[J].品牌与标准化，2009（24）：25-27.
[5] 朱斌强.工程机械中压力开关可靠性试验研究[D].浙江大学，2012.
[6] 吴海超，吴宇飞.地铁车辆门锁位置行程开关的故障剖析[J].城市轨道交通研究，2011，14（11）：97-99.
[7] 冯阳.故障树分析和模糊理论在柴油机故障诊断中的应用[D].北京理工大学，2008.
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