电梯失效分析技术与典型事故案例研讨 上海院 施鸿钧

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故障树分析
• 利用布尔代数法求得该故障树最小割集为： • {X1}、{X2X3}、{X4X5}、{X4X6}、
{X4X7}、{X4X8}、{X4X9}、 {X4X10}、{X4X11}、{X2X12}、 {X13X14}、{X13X15}、{X2X16}。 该故障树中有13割最小割集，其中任意一个割 集的基本事件发生，则顶上事件将会发生，
• 按GB8903-2005标准， 8×19S+FC结构类，直径φ10mm的 钢丝绳强度级别为1770MPa（最高） 时，最小破断力应为51.9kN。
化学分析
元素
C
S
Si
Mn
P
Mo
Cr
Ni
Cu
粗钢丝 0.55
0.010
0.23
0.60
0.018
0.023
0.010
0.013
0.010
细钢丝 0.61
失效
金属构件
非金属零部件
电子元器件
失效原因
• 机电类设备的金属零部件或构件在设计寿命内 发生失效的原因是多方面的，归纳起来大致是 由设计不合理、选材不当及材料缺陷、制造工 艺不合理、使用操作和维修不当等四方面引起 的，可以是单方面的原因，也可能是交错影响， 要具体分析。
失效机理
• 尽管，机电类设备金属零部件或构件失效在宏观上有 很多表征形式，但是其失效的机理在微观方面主要表 现为磨损、断裂和腐蚀。一个金属构件的失效可以是 其中一种微观机理引起，也可以是几种之间的组合和 综合作用的结果。了解了这些微观机理，就有助于我 们透过金属构件失效的宏观表征，认识其发生的内在 本质。
原因分析
• （1）轿厢安装工艺分析 • （2）实际安装工艺风险分析
– 1）改装使用手拉葫芦的风险。 – 2）悬挂钢丝绳使用不当的风险。 – 3）安全作业风险。
主要结论
• 本起事故直接原因系电梯安装作业人员 违反西子奥的斯的安装工艺规定，在轿 厢内和轿顶采用手拉葫芦进行提升作业 时，悬挂轿厢的钢丝绳发生过载性断裂， 致使轿厢连同4名安装作业人员一同坠落 底坑。
故障树分析
• 根据布尔代数法求的该故障树的最小径集为： • {X1X2X4X13}、{X1X2X4X14X15}、
{X1X2X5X6X7X8X9X10X11X13}、 {X1X2X5X6X7X8X9X10X11X14X15}、 {X1X3X4X12X13X16}、{X1X3X4X12X14X15X16}、 {X1X3X5X6X7X8X9X10X11X12X13X16}、 { X1X3X5X6X7X8X9X10X11X12X14 X15X16}。 • 对事件最小径集加以控制即可控制顶上事件的发生，由此故障树 的最小径集可以看出控制事件X1X2X3X13的发生即可控制顶 上事件的发生。
• 抽查方法：
– 总量10%抽查，共计44台 – 随机抽样，全线路每个地铁站点均不少于1台
7、事故促进类似问题改进
结束语
• 每一次事故都是电梯安全改进和提升的机 会，每一次伤害都是我们直面生死和教训 的警示，每一次关注都是积极和有益的探 索。只要你我携手，从小事做起，万涓成 水，汇聚成河，终归能为众生安全使用电 梯撑起一片蓝色天空！
分析主线
1、安装作业违章 2、吊装手拉葫芦问题 3、吊装钢丝绳伪劣 4、现场安全管理不善
吊装钢丝绳的受力分析
wenku.baidu.com
模拟计算
6、断裂钢丝绳 失效分析
断裂的钢丝绳部分钢丝股断裂宏 观形貌
近断口钢丝颈缩形貌
事故钢丝绳横截面形貌
拉伸试验
• 在事故钢丝绳未损伤段取样，进行破断 拉力测试，在大于53kN时未破断。
主要内容
失效(Failure)
• 失效(Failure)是指一台装置(或其零部件)丧 失了在预定期限内的正常功能。
• 失效分析(故障分析): 分析失效的原因、对策 和预防的技术行为和管理行为称为失效分析或 故障分析。失效分析的目的在于减少设备失效 事件或故障的重复发生，提高其安全可靠性。
机电类设备失效类型
• 机械失效
– 主要是机械部件磨损、断裂、腐蚀损害以及操作不 当等导致
• 电气失效
– 环境条件变化、操作不当以及自身老化等原因导致 的设备损坏、性能、参数发生改变。
（详见特种设备安全技术丛书-《特种设备事故应急与调
查处理》机电类分册）
无损检测
声振检测
油液分析
理化分析
电子元器件 失效分析
无损 检测
目视 射线 超声 磁粉 渗透 声发射
理化 分析
机械 性能
金相
成分 分析
应力 应变
电子元器件 失效分析
宏观光学 观测
电性能 测试
试验应力 分析
金相分析
微观形貌 观察
声发射监视法(AEM) 阴极发光法(CL) 电致发光法(EL) 光致发光法(PL)
深化能级瞬态能谱法(DLTS) 场离子显微镜法(FIM) 原子力显微镜法(AFM) 热激电流法(TSC) 热激电容法(TSCAP) 热激表面电位法(TSSP)
4、附加制动器能不能动作？
附加制动器制停 后，制动轮上可 见明显擦痕
5、多排链失效分析
6、多排链为什么会失效？
GB12432006传动 用短节距 精密滚子 链、套筒 链、附件 和链轮
类似问题抽查（4.23-5.5）
• 抽查内容：
– 多排链条的润滑保养状况 – 附加制动器功能是否有效 – 非操纵逆转保护装置
• 电梯违章安装作业事故：
– 事故简介 – 安装工艺手册 – 吊具钢丝绳分析报告 – 手拉葫芦技术参数 – 现场施工情况介绍 – 责任认定 – 预防措施 – 检验的风险点
事故概况
可能的原因
• 违章作业？ • 吊装用的钢丝绳假冒伪劣？ • 吊装用手拉葫芦有问题？ • 现场安全管理不善？ • ？？？
1、驱动站情况
1、驱动站情况
2、事故扶梯断链保护结构
3、附加制动器为什么没有动作？
导 套 压链滑块
断链保护装置的压 链滑块已经弹出
附加制动器制动 轮上未见擦痕
3、附加制动器为什么没有动作？
附加制动器制 动块已经上移
4、附加制动器能不能动作？
附加制动器处于工作状态， 自动扶梯装载43%（1440kg） 的总制动载荷，梯级向下移 动了60mm
• 磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损 和微动磨损五种形式
失效机理
• 断裂是零件在机械、热、磁、腐蚀等单 独作用或者联合作用下，其本身连续性 遭到破坏，发生局部开裂或分裂成几部 分的现象。
• 机电类特种设备常见的其中的延性断裂、 脆性断裂、疲劳断裂和环境断裂四种
失效机理
• 腐蚀失效
– 按金属与介质作用机理，腐蚀可分为两大类： 化学腐蚀和电化学腐蚀
预防措施
1、西奥电梯公司应吸取事故教训，加强对协作单位电梯 安装环节的监督和管理，核查协作单位的资质、人员 及实际施工能力，确保施工现场严格按照施工方案执 行，杜绝施工中的违章操作，同时应强化杜绝类似事 故发生。
2、盈联物流公司应吸取事故教训，切实加强对本单位在 建工程的管理，加强特种设备安装环节的监督和管理， 杜绝出现违章作业，防范事故发生。
使用不当有关。由于钢丝绳布设不当，在早期发生松散、绳芯断裂现象，使钢丝 绳承载力大幅下降；同时承力夹角过大致钢丝绳承载过大，在挂钩处受挤压股先 期破断，随即各股相继瞬断。
分析主线
1、安装作业违章 2、吊装手拉葫芦问题 3、吊装钢丝绳伪劣 4、现场安全管理不善
工艺过程 安全防护 质量OK 擅自改装 符合标准 使用不当 纠错纠违 管理缺失
3．由宏观检测可看到，断裂（弯折）段总长占钢丝绳套索周长约一半，表明吊装时 钢丝绳吊挂点两侧的夹角很大（约为119°，且不对称）。并由断裂区段的钢丝 绳松散、绳芯外露、挤出多处破断的形态可推断，该段钢丝绳在使用中先期受到 异常损伤。
4. 由断口的宏观检测和扫描电镜分析可看到，事故钢丝的断裂均为过载断裂。 5. 综合上述各项分析可推断，事故钢丝绳的断裂为过载性断裂，主要与钢丝绳布设、
电梯失效分析技术 与典型事故案例研讨
施鸿均 上海市特种设备监督检验技术研究院
导语
• 电梯事故，不仅是我们所有电梯人心头上的 “雾霾”，更是电梯安全领域里的“雾霾”， 在座的各位都是这个领域里的“治霾”高手， 正是有了大家共同持续努力和推动，电梯安全 水平才有了不断提升。为此，我们关注事故、 探讨事故、研究事故，正是借事故警示，拜事 故为师，治事故之“霾”。
检验风险思考
• 施工方案？ • 施工人员资质？ • 施工过程记录？ • 谁施工告知？谁具体施工？
地铁自动扶梯倒溜事故
• 事故视频 • 可能原因 • 失效分析报告 • 后期随机抽查情况报告 • 整改预防 • 检验的风险点
地铁自动扶梯逆转
事故视频
倒溜有哪几种可能
• 主机移位？ • 传动多排链条断裂？ • 超载倒溜？ • 梯级链条断裂？ • 齿轮箱失效？ • ？？？
0.007
0.23
0.61
0.032
0.018
0.012
0.013
0.013
失效分析结论
1．由化学分析结果可知，事故钢丝绳的粗钢丝材质相当于55钢，细钢丝材质相当 于60钢（GB/T699-1999）。
2． 由宏观检测及由拉伸试验结果可知，事故钢丝绳为8×19S+FC类组，外径为φ 10mm，强度级别为1770MPa（GB8903-2005）。