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大型游乐设施使用原则

类别:游乐设备行业咨讯 文章出处:金博游艺发布时间:2019-01-12 浏览人次:

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大型游乐设施概述


《游乐设施安全技术监察规程》规定:“设计单位应在设计文件明确主要受力部件,并规定整机及关键零部件设计使用寿命”。国家质检总局责令运营使用单位联系原制造单位确认设备设计使用期限。达到设计使用期限且无改造、维修价值的设备,运管使用单位应按《特种设备安全监察条例》规定及时予以报废并办理注销手续。达到设计使用期限仍有改造、维修价值的设备,运营使用单位可委托设备原制造单位或具备相应制造许可资格的单位进行维修、重大维修或改造,确定继续使用期限和使用条件。

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大型游乐设施设计原则


大型游乐设施设计单位应当按照《游乐设施安全技术监察规程(试行)》等相关安全技术规范和相应国家标准的安全技术要求进行设计,对设计的大型游乐设施的安全技术性能负责。设计时应遵循安全第一原则和审慎保守原则。


安全第一原则主要体现为:保证人身安全。设计产品的任何经济或技术性能指标都应绝对服从安全指标要求;不允许游乐设施设计存在任何涉及人身安全方面的不确定性;对于可能影响乘客人身安全的主要受力部件、机械或电气系统或部件,必须留有足够的安全冗余,绝不能有导致设备严重损坏或造成人员严重伤害的不可检测的单一失效点或潜在的单一失效点。


审慎保守原则主要体现为:采用成熟技术优于采用新开发技术;开发的全新游乐设施产品或新技术用于游乐设施,必须经过严格论证、多程序和多种方法检验与试验,以及足够的时间考验;重要设计就繁不就简(对于重要产品、部件或较大的不确定性,应通过不同方法计算或从不同角度进行分析并增加计算项目,不应只采取单一方法进行计算分析或消除不确定性);考虑安全系数影响因素就多不就少;载荷或载荷组合选取就重不就轻;选取材料强度值就低不就高等原则。


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疲劳寿命


游乐设施的零部件和构件在运行中承受循环应力,根据疲劳强度理论和疲劳试验数据,决定其合理的结构和尺寸。机械零件和构件对疲劳破坏的抗力,称为零件和构件的疲劳强度。常规疲劳强度设计是以名义应力为基础的,可分为无限寿命设计和有限寿命设计。


无限寿命设计


游乐设施安全监察规程第七条,重要轴(销轴)类零部件,其设计寿命应大于12年(在设计说明书中有特殊规定的除外),不易拆卸的轴类(指拆装工作量占整机安装工作量的50%以上)按无限寿命设计。当循环载荷的最大计算应力小于材料的疲劳极限时,零部件为无限寿命,计算的疲劳安全系数满足下表。


表1轴类疲劳安全系数表

零部件

对称循环

脉动循环

材料较均匀,载荷及应力计算较精确

≥1.3

≥1.73

材料不够均匀,载荷及应力计算较差

≥1.5-1.8

≥2.0-2.4

材料均匀度很差,计算精度很差

≥1.8-2.5

≥2.4-3.3


将工作应力限制在疲劳极限以下,即应用S-N曲线的水平段进行设计,零件的疲劳寿命假设是无限的。


有限寿命设计


当循环载荷的最大计算应力大于材料的疲劳极限时,用疲劳载荷谱计算零部件的使用寿命。通常采用超过疲劳极限的工作应力,以减小零件截面,减轻重量或者采用廉价的材质,以降低成本。假设零件承受循环应力,当其最大和最小应力的数值固定不变时,有限寿命设计的方法与无限寿命设计相同,只是在强度判据中,以有限寿命的条件疲劳极限替代疲劳极限。


中国地域辽阔,分为4个气候带,寒带、北温带地区的游乐设备使用时间与热带、亚热带地区游乐设备的使用时间是不同的。如我国的东北地区的游乐设备半年闲置半年使用。又如激流勇进设备在北方地区每年只使用3—4个月的时间。设计使用寿命不能太短,最低设计使用寿命是12年,且其设计使用期限不得低于整机设计使用期限。低于这个标准,就说明这个产品质量太差。


游乐设施设备设计使用年限不能等同自然年限,《游乐设施安全规范》GB8408—2018中标明游乐设施的整机使用寿命不小于35000h。不同的游乐设备使用率是不一样的,要根据不同的游乐设施设备,事实求是的计算游乐设施设备使用年限。如石景山游乐园的原子滑车。每次运行时间1分25秒,按每天8小时满负荷运行,每次接待5分钟,每小时接待12次,每天接待96次,一天的设备运行时间是2.25小时。全年365天实际运行时间为821.25小时,用35000小时的国家标准计算,这台设备实际使用年限最少可达212年。因此要科学的对待游乐设备的设计使用年限。


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游乐设施设计使用寿命与实际需要相结合


我国大部分地方,特别是经济较落后的地区,还是以个体经营模式为主,经济效益不好,操作人员均以中老年为主,普遍素质偏低,99%未购买设备及人员保险,基本无事故责任承受能力。一些问题较为突出,制造厂家资料缺失,甚至有些连使用说明书都没有,更没有制造厂家的日常维护保养记录表格;大部份设备未进行定期大修检查,大修时主要受力焊缝及主要销轴未进行必要的无损检测;乘人设施所用玻钢件老化破损的较多;主要结构件的锈蚀、磨损疏于检查;设备每天运行前的检查、空载运行工作未得到有效执行,设备运行记录造假;电气设备的金属外壳未接地现象较多,特别是较旧的设备;有个别人为短接电气安全装置现象(如遨游太空的移动平台);有的设备过于陈旧,设计满足不了现在的标准要求。


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寿命影响因素与计算方法


游乐设施的使用寿命,就是产品在按设计者或制造者规定的使用条件下,从设备开始使用到被淘汰的整个时间过程中,保持安全工作能力的期限。超过游乐设施的使用寿命,再继续使用就不安全。


寿命影响因素


1)游乐设施在使用中,受应力、应变影响,几乎所有结构、零部件的形状和尺寸都在相对改变承受疲劳载荷,它们的主要失效形式是疲劳破坏。常规疲劳强度设计认为:假设材料没有初始裂纹,经过一定的应力循环后,由于疲劳损伤的积累,才形成裂纹,裂纹在应力循环下继续扩展,直至发生全截面脆性断裂。裂纹形成前的应力循环数,称为无裂纹寿命;裂纹形成后直到疲劳断裂的应力循环数,称为裂纹扩展寿命。零件总寿命为两者之和。一般来讲,设备的结构寿命是决定整个设备自然使用寿命的基础。每一次应力循环都会对零部件造成一定量的损伤,这种损伤是可以积累的;当损伤积累到临界值时,零件将发生疲劳破坏。


2)在游乐设施使用中,另一种影响使用的是磨损寿命。物体相对运动时,在摩擦的作用下,摩擦面上的物质不断耗损,如轴和轴承之间、齿轮牙齿的磨损、导轮与导轨之间相对运动时的耗损,它们破坏了零部件配合尺寸和强度,当磨损量超过允许极限的时候,会导致设备的失效。


剩余使用寿命的计算方法


根据疲劳寿命理论计算设备剩余寿命时,可根据游乐设备所承受的实际载荷,统计出每天实际运行的次数(应力循环次数)和每次运行的时间,用每天实际运行的次数乘以每次运行的时间的乘积,再加上必要的维修保养所占的时间,最后按每天8小时全年运行365天折合为实际运行使用的日历年。最后用设计使用寿命减掉实际使用的日历年,就是剩余寿命。根据《条例》规定,要求大型游乐设施每日必须填写运行日志、维护保养、设备故障与事故处理记录等是使用单位的主体责任,是定期检验必查的内容,也是计算设备剩余寿命非常重要的依据。


对于零部件由于其工作环境、工作条件及使用维护保养的不同,磨损寿命也不同,当设备的磨损量超过允许极限的时候,就要报废或更新,此时零部件不存在剩余寿命。


建议与展望


在GB8408—2018《游乐设施安全规范》中也说明游乐设施的整机及主要部件设计使用寿命,整机使用寿命不小于35000h。解释为:“整机使用寿命是这样考虑的:平均每天运行7—8h,每年运行300天,使用12年。”不易拆卸的轴类(指拆装工作量占整机安装工作量的50%以上)按无限寿命设计。这就是说游乐设施设计使用期限不应该是12年,而是比12年多。平均每天运行7—8h,每年运行300天,使用12年。满12年后若继续使用,必须进行安全评估。


如何对达到游乐设施设计使用寿命的安全评估?


为保障游乐设施的安全使用,提高游乐设施安全评估技术与质量,统一评估方法,建议出台《游乐设施安全评估技术规定》。该规定应明确:


(1) 游乐设施需评估的重要零部件及部位;如关键的轴、轴承、销、关键的焊缝、主要承载的钢结构件等。


(2) 评估检测的内容应包括:

◆使用单位应提供游乐设施的设计、制造、购置、安装资料。包括购销合同、制造许可证、产品合格证、制造监督检验证明、安装使用说明书、注册登记等原始资料;

◆使用单位应提供运营、保养情况记录包括验收、定期检验报告、定期自行检查记录、定期维护保养记录、维修和技术改造记录、运行故障和生产安全事故记录、累计运转记录等运行资料;

◆对全部结构、机构、安全装置和电气系统等进行评估,规定评估内容与评估方法及评估合格结论的判定条件。

◆规定整机安全性能的载荷试验。


(3) 评估机构,必备检测检验仪器设备。

在安全评估中,发现钢结构疲劳裂纹、严重锈蚀、主材壁厚变薄、轴销磨损、齿轮磨损等情况,达到一定参数时,评估结论属于不合格,则按报废处理。如果没有上述缺陷,或对不合格的零部件进行替换,属于评估合格,规定评估合格后确定最长有效期限,并确定检验频次,达到继续安全使用的目的。


 关于大型游乐设施生产厂家认知的相关问答

1、国内那些大型游乐设施生产厂家生产的设备质量比较好?

答:其实游乐是一个特殊的行业,跟传统的消费商品不一样,普通商品品质登记不一,却各有市场,而具有大型游乐设施生产安装资质的 厂家的产品品质都是经过了严格检验测试的,品质是符合登记要求的。


2、大型游乐设施的用材标准是厂家自己制定的还是有专门的行业标准?

答:大型游乐设施的核心用材都是有严格的选用标准的,厂家在采购原材料的时候是根据选材标准来检验合格供应商的物料的呢。


3、大型游乐设施到了报废年限了是对应的厂家回收吗?

答:到了报废年限了自然是报废 处理,更汽车报废是一个道理,不存在回购一说。

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