1 Chương 4 KỸ THUẬT AN TOÀN TRONG CƠ KHÍ, THIẾT BỊ CHỊU ÁP LỰC VÀ THIẾT BỊ NÂNG 4.1. Kỹ thuật an toàn trong cơ khí 4.1.1 Khái niệm về vùng nguy hiểm trong các thiết bị cơ khí Vùng nguy hiểm là khoảng không gian trong đó, các yếu tố nguy hiểm đối với sức khoẻ và tính mạng của con người có thể xuất hiện một cách thường xuyên, theo chu kỳ hoặc bất ngờ. Tuỳ theo ngành nghề và quá trình công nghệ mà vùng nguy hiểm có thể bao gồm: + Không gian có những bộ phận chuyển động như các bộ truyền bánh răng, bánh đai, cánh quạt, máy khuấy, băng tải, … Đặc biệt nguy hiểm đối với các b ộ phận quay nhanh mà bên ngoài lồi lõm, không có dạng tròn xoay như các khớp nối, đồ gá trên máy tiện,… Những bộ phận có chuyển động khác. + Không gian xuất hiện các vật một cách bất ngờ như có các mảnh dụng cụ cắt, vật liệu chi tiết gia công, mảnh vỡ đá mài,… + Không gian nguy hiểm về nhiệt từ vật có nhiệt độ cao: Không gian nơi đúc kim loại: kim loại lỏng bị văng bắn khi vận chuyể n, khi rót, khi đúc trên nền xưởng có nhiều hơi nước,…Vật nóng khi rèn, dập bị văng ra,… + Không gian nguy hiểm vì điện: Vùng có điện áp cao hoặc có thể bị chạm điện ra vỏ thiết bị,… 4.1.2 Những nguyên nhân gây ra sự cố, tai nạn khi sử dụng máy và thiết bị a) Các nguyên nhân do thiết kế Lựa chọn vật liệu không phù hợp với yêu cầu làm việc và tính tính toán bền không đúng. Không có các cơ cấu an toàn để tránh xảy ra sự cố hoặc không có cơ cấu che chắn để bảo vệ người lao động. b) Các nguyên nhân do chế tạo, lắp ráp không chính xác. Dùng nhầm vật liệu hoặc sai cơ tính, không đảm bảo kích thước so với thiết kế,…Lắp ráp không đủ độ chắ c, độ kín hoặc khe hở quá lớn,… c) Do bảo quản và sử dụng Tai nạn và sự cố chủ yếu là do nguyên nhân này gây ra Bảo quản không tốt làm hư hỏng các chi tiết bộ phận đặc biệt nguy hiểm khi các cơ cấu an toàn, cơ cấu chỉ báo, cơ cấu điều khiển làm việc sai lệch hoặc không hoạt động. 2 Do sử dụng: Làm bừa, làm ẩu, không kiểm tra thường xuyên để phát hiện hư hỏng và không kịp thời điều chỉnh sửa chữa hoặc thay thế,… 4.2. Kỹ thuật an toàn đối với thiết bị chịu áp lực 4.2.1 Khái quát về thiết bị chịu áp lực Các thiết bị dùng để tiến hành các quá trình nhiệt học, hoá học cũng như dùng để chứa, vận chuyển, bảo quản các chất ở trạng thái có áp suất cao hơn áp suất khí quyển. Theo kỹ thuật an toàn, những thiết bị làm việc với áp suất từ 0,7 kG/cm 2 trở lên được coi là thiết bị chịu áp lực. Các thiết bị chịu áp lực được phân loại chủ yếu theo nhiệt độ làm việc và gồm hai loại: Các thiết bị đốt nóng và các thiết bị không bị đốt nóng. a) Các thiết bị đốt nóng Nồi hơi và các bộ phận của nó (bao hơi, ống dẫn hơi), nồi chưng cất, nồi hấp,…áp suất được tạo ra là do hơi n ước bị đun quá nhiệt (trên 100 o C) trong bình kín. b) Các thiết bị không bị đốt nóng Bao gồm nhiều loại khác nhau: - Thiết bị (máy) nén khí: hút không khí và nén lại với áp suất cao. - Thiết bị sử dụng khí nén. - Bình chứa các chất khí: chứa ôxy, nitơ, hydrô, axêtylen,… - Các ống dẫn môi chất có áp suất cao như ống dẫn hơi, khí đốt. - Các thiết bị chịu áp lực nếu bị nổ, bị vỡ sẽ gây ra tác hại rất nghiêm trọng nên có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn lao độ ng. 4.2.2 Nguyên nhân gây ra sự cố đối với thiết bị chịu áp lực Các thiết bị áp lực bị nổ vì khi độ bền của nó không chịu nổi tác dụng của áp suất môi chất trong bình. Có hai dạng nổ: nổ lý học và nổ hóa học. Nổ hóa học có mối nguy hiểm gấp nhiều lần do quá trình gia tăng áp suất trước khi thiết bị bị phá hủy diễn ra rất nhanh và áp suất nổ lớn hơn nhiều lần áp suất ban đầu trong thiết bị. Hiệ n tượng nổ hóa học có thể xảy ra tịa nhiều điểm của thiết bị, còn nổ lý học chỉ làm vỡ thiết bị tại khu vực kém bền nhất của thiết bị. 4.2.3 Yêu cầu và các biện pháp an toàn đối với thiết bị chịu áp lực - Chấp hành các quy phạm về vận hành các thiết bị chịu áp lực (có tài liệu kỹ thuật về thiết bị, phải có hồ sơ đăng ký tại cơ quan thanh tra kỹ thuật an toàn). - Trên tất các các thiết bị áp lực phải đặt áp kế để đo áp suất trong bình. Áp kế phải chính xác, thường dùng loại 2 kim trong đó một kim chỉ áp suất thực, còn kim kia chỉ áp suất lớn nhất mà thiết bị từ ng làm việc. 3 - Sử dụng các van an toàn để phòng ngừa quá áp. - Thực hiện chế tạo và sửa chữa theo đúng quy phạm, thực hiện quy phạm về an toàn phòng chống cháy nổ. - Thường xuyên khám nghiệm, kiểm tra định kỳ giám sát việc thực hiện quy phạm về an toàn lao động (bình áp lực 3 năm khám nghiệm một lần, 1 năm thử áp lực một lần). - Trang bị các thiết bị kiểm tra hiện đại và cơ cấu van an toàn. Trên tấ t cả các bình phải đặt áp kế để biết áp suất trong bình. - Đào tạo, huấn luyện công nhân vận hành máy về kỹ thuật an toàn. 4.3. Kỹ thuật an toàn thiết bị nâng Thiết bị nâng là những thiết bị dùng để nâng, hạ tải như bốc, xếp hàng hoá ở kho tàng bến bãi, lắp đặt thiết bị máy móc, nâng hạ thùng kim loại lỏng, tháo lắp vận chuyển chi tiết gia công,… Thiết bị nâng gồm các loạ i chính: - Máy trục. - Xe tời chạy trên đường ray ở trên cao. - Pa lăng điện, thủ công. - Tời điện, thủ công. - Máy nâng. 4.3.1 Những sự cố, tai nạn chủ yếu xảy ra ở thiết bị nâng a) Rơi tải trọng Rơi tải trọng có thể xảy ra ở một trong các trường hợp sau: - Nâng quá tải làm đứt cáp nâng cần, cáp buộc tải, móc treo tải (đây là những trường hợp chủ yếu). - Khi nâng tải hoặc quay cần bị vướng vào các vật xung quanh. - Cơ cấu phanh bị hỏng, má phanh bị mòn quá quy định, mômen phanh quá bé. - Dây cáp bị mòn hoặc số sợi bị đứt quá tiêu chuẩn cho phép, mối nối dây cáp không đảm b ảo chắc chắn. b) Sập cần Đây là sự cố xảy ra nhiều hơn cả và thường gây ra chết người, các nguyên nhân chính gây ra: - Nối cáp không đúng kỹ thuật. - Phanh bị hỏng. - Cẩu quá tải ở vị trí xa nhất làm cáp chằng cần bị đứt. 4 c) Đổ cẩu Đổ cẩu có thể xảy ra trong các trường hợp sau: - Vùng đất đặt cẩu không ổn định, đất bị lún hoặc mặt bằng có góc nghiêng quá trị số cho phép. - Đặt máy gần dốc hoặc hào hố sâu làm đất bị sập. - Cẩu quá tải hoặc vướng vào vật khác. - Một số trường hợp do vi phạm nội quy an toàn như dùng cẩu để nhổ cây hoặc móc các kết cấu b ị vùi dưới đất. d) Tai nạn điện - Thiết bị nâng có điện chạm vỏ. - Cần cẩu chạm vào đường dây có điện hoặc bị phóng hồ quang do vi phạm khoảng cách an toàn điện. - Thiết bị nâng đè dập cáp mang điện. - Vi phạm các biện pháp kỹ thuật an toàn 4.3.2 Yêu cầu an toàn đối với một số chi tiết cơ cấu quan trọng 4.3.2.1 Cáp Cáp là chi tiết rất quan trọng của bất kỳ thiết bị nâng nào. Cáp phải có khả năng dễ uốn, độ bền kéo cao, chịu mài mòn, chịu nhiệt tốt đồng thời các sợi nhỏ cũng phải có độ cứng nhất định,…Dây cáp đã được tiêu chuẩn hoá và thống nhất hoá. a) Chọn cáp Cáp được chọn theo các yêu cầu cơ bản sau đây: - Chọn theo hệ số an toàn K, phải thoả mãn công th ức: K S P ≥ Trong đó: P – lực kéo đứt cáp. S – Lực kéo lớn nhất tác dụng lên cáp trong quá trình làm việc. K– hệ số an toàn phụ thuộc vào loại thiết bị, công dụng và chế độ làm việc. Ví dụ cáp chằng cần K = 3,5 ; cáp nâng tải K = 5 – 6 ; cáp của thiết bị nâng người K = 9. - Chọn kết cấu của cáp phù hợp với chức năng làm việc, bao gồm: chọn đường kính của cáp, chọn sợi nhỏ, chọn cáp con và chọn chiều xoắ n. 5 - Chọn đủ chiều dài cần thiết. Với cáp buộc tải phải đảm bảo góc tạo bởi các nhánh dây ≤ 90 o , cáp của cơ cấu nâng hạ khi làm việc ở vị trí giới hạn vẫn còn một số vòng dự trữ trên tang theo yêu cầu,… b) Loại bỏ cáp Trong quá trình làm việc cáp bị hư hỏng dần như bị mòn, bị ô xy hoá, bị gẫy, bị đứt dần các sợi nhỏ,…Ngoài ra còn có thể bị dập, bị thắt nút vì vậy phải tiến hành kiểm tra thường xuyên, đối chiều với tiêu chuẩn để k ịp thời loại bỏ cáp trước khi bị đứt. 4.3.2.2 Xích Chọn xích cũng tương tự như chọn cáp. Loại bỏ xích khi mắt xích bị mòn quá 10% đường kính ban đầu. 4.3.2.3 Tang và ròng rọc Chọn đường kính của tang và ròng rọc theo công thức: D ≥ d(e – 1) Trong đó: D - đường kính của tang, ròng rọc (mm). d - đường kính của cáp (mm). e – hệ số phụ thuộc vào loại thiết bị và chế độ làm việc. Ví dụ các thiết bị nâng, hạ có tải trọng trung bình thì e = 25. Chọn kết cấu hình học và vật liệu của tang, ròng rọc phù hợp với yêu cầu làm việc. Loại bỏ tang và ròng rọc khi bị vỡ, bị rạn nứt hoặc bị mòn sâu quá 10% đường kính của cáp. 4.3.2.4 Phanh Hầu hết các cơ cấu của thiết bị nâng đều có phanh. Phanh có hai nhiệm vụ: + Ngừng chuyển động. + Hạn chế vận tốc của cơ cấu. Phanh có thể phân loại theo nhiều cách khác nhau. Theo nguyên lý làm việc chia thành hai loại: phanh thường đóng và phanh thường mở. Theo cấu tạo chia thành bốn loại: Phanh má, phanh đai, phanh côn , phanh đĩa. Theo nguồn dẫn động chia thành: Phanh cơ, phanh điện, phanh thuỷ lực, phanh khí nén. a) Chọn phanh Chọn trị số mômen ma sát theo công thức: P t P K M M ≥ 6 Trong đó: M P – mômen ma sát sinh ra khi phanh. M T – mômen ở trục cần phanh. K P – hệ số dự trữ, phụ thuộc vào dạng chuyển động và chế độ làm việc K P = 1,5- 2,5. b) Loại bỏ phanh Phanh phải được loại bỏ khi xảy ra một trong những hiện tượng sau: + Đối với phanh má: - Má phanh mòn không đều. - Má phanh mở không đều. - Má phanh mòn tới vít giữ má phanh. - Bánh phanh bị mòn sâu quá 1mm. - Phanh có vết nứt, rạn. - Góc tiếp xúc giữa má phanh bánh phanh < 80% góc quy định. - Khe hở giữa má phanh bánh phanh lớn quá trị số quy định. + Đối với phanh đai: - Có vết nứt trên đai phanh. - Bánh phanh bị mòn quá 30% chiều dầy. - Đai phanh mòn không đều hoặc mòn quá 50% chi ều dầy ban đầu. - Góc tiếp xúc giữa đai phanh bánh phanh <80% góc quy định. - Khe hở giữa đai phanh bánh phanh nằm ngoài khoảng (2-4)mm. Phanh côn và phanh đĩa có thể sửa chữa điều chỉnh trong quá trình sử dụng. 4.3.3 Danh mục các thiết bị an toàn của thiết bị nâng - Thiết bị khống chế quá tải. - Thiết bị hạn chế góc nâng cần. - Thiết bị hạn chế hành trình xe con máy trục. - Thiết bị hạn chế góc quay. - Thiết bị chống máy trục di chuyển tự do. - Thiết bị hạn chế độ cao nâng tải. - Thiết bị đo góc nghiêng của mặt bằng đặt máy trục và báo hiệu góc nghiêng lớn quá trị số cho phép. - Thiết bị báo hiệ u máy trục đi vào vùng nguy hiểm của đường dây tải điện. - Thiết bị đo gió và tín hiệu thông báo khi gió đạt tới vận tốc giới hạn quy định. 7 - Thiết bị chỉ tâm tương ứng với tải trọng cho phép. 4.3.4 Khám nghiệm thiết bị nâng Tất cả các thiết bị nâng đều phải tiến hành khám nghiệm bắt buộc theo kế hoạch đặt ra từ trước. 4.3.4.1 Hệ thống khám nghiệm Việc khám nghiệm được tiến hành theo hai hệ thống: khám nghiệm trước khi sử dụng và khám nghiệm định kỳ. a) Khám nghiệm trước khi sử dụng Hệ thống này được thực hiện đối với các trường hợp: - Máy mới s ản xuất. - Máy mới lắp đặt xong. - Máy sau khi sửa chữa. b) Khám nghiệm định kỳ Là khám nghiệm theo chu kỳ thời gian làm việc đã được định trước. 4.3.4.2 Nội dung khám nghiệm - Kiểm tra bên ngoài: kiểm tra sự đầy đủ, sự toàn vẹn của các chi tiết và bộ phận bên ngoài. - Thử không tải: tiến hành cho tất cả các chi tiết và bộ phận hoạt động không có tải trọng. - Thử tả i tĩnh: treo tải tĩnh bằng 125% tải trọng làm việc cho phép ở vị trí bất lợi nhất trong thời gian 10 phút sau đó hạ xuống kiểm tra phát hiện hư hỏng và biến dạng. - Thử tải động: cho máy làm việc với tải trọng bằng 110% tải trọng làm việc cho phép lên cao 1 mét, hạ xuống rồi phanh đột ngột, thực hiện ba lần. - Thử cơ cấu nâng cần, cơ cấu quay cần và c ơ cấu di chuyển: cũng đặt tải trọng bằng 110% tải trọng làm việc cho phép, cho các cơ cấu hoạt động rồi phanh đột ngột, thực hiện ba lần. . phạm về an toàn lao động (bình áp lực 3 năm khám nghiệm một lần, 1 năm thử áp lực một lần). - Trang bị các thiết bị kiểm tra hiện đại và cơ cấu van an toàn. . phóng hồ quang do vi phạm khoảng cách an toàn điện. - Thiết bị nâng đè dập cáp mang điện. - Vi phạm các biện pháp kỹ thuật an toàn 4.3.2 Yêu cầu an toàn đối