硫化机设备安全的技术改造和管理提升

摘要：本文介绍了全钢硫化工序设备本质安全的技术改造及管理升级。通过改善设备安全性能，从根本上降低事故发生的可能性、减轻事故发生后的伤害程度，从而强化硫化工序操作、维保人员的人身安全保障。在提升设备本质安全的同时提高整体设备管理水平。

关键词：硫化机；本质安全；技术改造；设备管理

0引言

设备本质安全包含失误安全功能和故障安全功能，前者是指员工在操作失误时，设备能开启防范措施，避免事故的发生；后者是指设备出现故障时，设备能自动停机或转化为安全状态。设备本质安全既是企业重视员工职业健康的有效体现，更是企业稳定发展的基石。为响应本公司“大安全建设”的号召，营造“以人为本”的安全氛围，我们通过结合硫化工序现场生产遇到的安全问题、深挖员工误操作和设备故障等情况下可能产生的危险因素,有针对性地提出技术措施并加以科学合理地改造。达到从源头入手控制事故发生，强化设备本质安全的目的。

1开合模安全杆强制点检

1.1问题原由

按照安全生产操作流程要求，当班操作员工必须在生产前对辖区内每台设备开合模安全杆进行一次点检，并将结果填写在纸质点检表内。由于员工安全意识和责任心的不同，经常出现漏检或随意打钩确认的现象，致使安全点检工作流于形式。如果安全装置失效而没有被及时发现，设备就存在着极大的安全隐患。

1.2技术改造

在人机界面中设计增加“安全杆强制点检”提示弹窗，根据生产班组交接时间节点自动弹出提醒，并附加倒计时功能（见图1）。点检弹窗出现时，无法在界面内点击关闭，需要员工触碰开合模安全杆，触发行程开关将信号传给输入模块。在PLC检测到有该信号输入，弹窗内对应“安全杆”条形框变成绿色。如果触碰安全杆，条形框仍为红色，则对应的安全装置可能存在机械或线路问题，需通知维保人员恢复安全装置完好性。只有当左右两个“安全杆”条形框都显示绿色，点检弹窗自动消除，否则在点检倒计时结束后设备将锁定无法继续操作。通过以上改造取消纸质点检模式，有效落实安全装置功能性完好检查，避免漏检、整改不及时等人为主观因素带来的弊端，切实提升安全管理水平。

2设备机械动作急停控制

2.1设备原有缺陷及危害

现场硫化机以2.5MPa动力水为介质驱动执行机构完成机械动作。由于原控制系统设计存在缺陷（急停按钮仅为切断PLC输出信号、定型断功能控制），机械手、卸胎小车、中心机构在受动力水驱动时无法实现中途暂停的控制。在出现碰撞、挤压等机械伤害时，执行机构由于受外力干涉未能运动到位，对应限位开关无法反馈信号，动力介质仍然驱动部件执行动作，致使伤害损失进一步扩大。处理该状况需要关闭动力水进总阀，拆卸对应阀门、管路释放压力介质，整个操作过程所需时间较长。

2.2技术改造

突遇危险状况，员工若在第一时间切断动力介质，就能防止伤害恶化和事态升级，给现场异常处置赢得更多时间。我们在动力水阀组（不包括活络模控制部分）进、回管路各加装一个三通切断阀，新增切断阀由一个两位三通单电控先导阀控制（见图2）。当按下急停按钮，PLC控制先导阀得电通气，三通切断阀从直角通切换成直通状态。两个三通切断阀之间的动力水介质被完全封锁，可实现对执行机构运动过程中的暂停控制；当急停按钮复位，先导阀失电气路断开，切断阀恢复直角通状态，消除对动力水介质封锁。另外，为规范急停按钮的操作，在操作面板中新增“定型断”功能控制按钮。改造后可有效弥补设备原有控制缺陷，提升设备本质安全。

3开合模电器系统程序保护联锁

3.1现状问题

硫化机开合模周期间隔一般为整个轮胎硫化时间（每缸硫化时间一般在30~50min），但是在设备维修、模具更换、吨位调整等工作中需要频繁开合模来配合完成作业。由于设备使用年限久远，部分电器元件开始老化，开合模电器系统无限制地连续启停工作，将造成接触器触头特性变坏（见图3）、触头熔焊黏连甚至线路过热引发电器消防隐患。

3.2管理跟进与技术防范

（1）检查设备开合模接触器触点特性状况，根据检查结果更换备件。采用热成像仪检测开合模接触器进、出线缆工作负载温度（见图4）。对在负荷运行时温度50℃以上、三相温度最大差值在10℃以上的线缆做重新紧固或更换。以上工作周期性重复开展。（2）在PLC数据区写入额定时间内，输入模块接受开合模信号次数的限制要求，且每次开合模信号输入时单独启动一次额定时间计时。在实际操作时，一旦任意一次额定计时中的开合模信号输入次数超过限制要求，PLC将屏蔽接受合模输入信号并弹窗提醒操作人员（见图5）直至倒计时结束（考虑到可能存在合模挤压伤害，此时允许有开模信号输入）。由此避免员工频繁开合模操作带来的设备、安全问题。

4维修作业安全保障

4.1现状问题

设备维修时，维修人员将设备切换为“停机维修”或“计划检修”状态，并把设备手自动控制旋钮打到“手动”，挂好检修指示牌，按照各项维修安全操作规程执行作业。在实际作业中通常存在以下问题和隐患：维修人员对设备误操作；维修人员单独在硫化地沟作业时，其他人员因不明情况或无视指示牌擅自进行设备操作。这些都极易造成现场设备故障和安全事故。

4.2技术改造

（1）在硫化机两侧通道安装安全隔离门，门上带报警灯（见图6）。当维保人员开门进入硫化地沟，报警灯触发声光报警提醒其他人员。维保人员离开地沟关闭隔离门，报警灯自动消除声光报警。（2）修改设备程序设定，一旦设备状态切换为“停机维修”或“计划检修”，PLC将禁止动作信号输出且自动控制切断动力介质流通，确保设备停止现有动作并进入无法操作状态。在电控柜控制柜面板上，增加自复位检修钥匙旋钮开关。需要操作设备，必须旋转检修钥匙旋钮开关，同时按下所需操作的动作按钮；当放开检修钥匙旋钮开关时，设备再次进入停止现有动作和无法操作状态。以上改造有效降低了设备误操作可能性，同时达到提醒操作人员需确认维修人员状态及设备安全后再作业的目的。

5胶囊定型防爆

5.1问题原由

硫化机定型时，定型压力的大小需要员工根据胶囊新旧程度、使用次数等情况进行判断，再通过手动操作调压阀进行调节控制。然而，员工操作失误导致胶囊定型压力过高现象时有发生。过高的定型压力会使胎胚出现部件接头脱开、严重形变等工艺病疵，而且容易引发胶囊炸裂的安全问题。

5.2技术改造

（1）用PLC数据区记录设备左右两个胶囊的使用次数（按正硫化次数进行数据更新），更换胶囊时可通过人机界面将原记录数值清除并重新开始计数。在满足工艺条要求的前提下，通过程序改造，将各种规格的胶囊分别按照使用次数变化关联不同的定型压力数值。采用比例阀代替原先的手动调压阀控制氮气平衡阀进气。开始定型时，PLC根据当前规格胶囊的使用次数，调取对应定型压力数值，通过D/A模块处理后将相应的电流信号传输至比例阀，实现设备根据胶囊使用次数变更自动调节对应定型压力值的功能。设备智能化定型可有效避免员工定型操作失误所带来的工艺和安全问题。（2）用PLC对硫化机正常开模状态时（检维修状态除外）定型压力进行监测，如果内压超过二次定型压力峰值（一般约0.12MPa），PLC自动切断定型进气并锁定设备（见图7）。

6开模条件加码

胶囊内部余压是轮胎完成硫化后能否安全开模的关键参数。现场所用内压检测元器件为：仙童TD8500压力变送器和G&L压力开关。压力变送器和零压开关分别与内压管回路连接（见图8）。在原设备控制设定中，零压开关是在硫化结束后检测内压低于设定值（0.03MPa）时，将开模信号传输给PLC；压力变送器只是将介质压力大小转换为电流信号强弱，再通过模拟量模块处理，最后将检测压力数显在人机界面中，并没有参与开模余压条件比对运算。通过程序改造，对压力变送器反馈、处理后的数据做运算比较，高于安全要求压力（0.03MPa）将无法开模。开模余压确认条件对象由原先的两个增加为四个，且零压开关与压力变送器为两对互补的开模安全条件。可防止零压开关出现故障导致开模安全隐患。按照计量设备管理要求，压力变送器和零压开关都需要定期进行送检调校，确保其工作性能可靠。

7结语

《中华人民共和国安全生产法》第三条：安全生产工作应当以人为本，坚持人民至上、生命至上，把保护人民生命安全摆在首位，树牢安全发展理念，坚持安全第一、预防为主、综合治理的方针，从源头上防范化解重大安全风险。设备本质安全是保护人民生命财产安全的坚实基础，通过设备技术创新与隐患治理有机结合，改变物的不安全状态、阻止人的不安全行为，持续增强设备本质安全管理，才能真正实现设备效益最大化。

参考文献：

［1］危晓琴.设备安全在本质安全管理中的重要性［J］．设备管理与维修．2021,(2)：21-23．

［2］王小克，杨光露.基于设备本质安全的实例探索［J］．内燃机与配件．2017,(11)：76-77．

作者：郑万利 李刚 王小燕 羊洋 陈伟 楼鑫 林元表 单位：杭州朝阳橡胶有限公司