关于游乐设施使用寿命的探讨

1问题的提出

目前我国游乐设施报废条件只是在《特种设备安全监察条例》上的有相应规定，“特种设备存在严重事故隐患，无改造、维修价值，或者超过安全技术规范规定使用年限，应及时予以报废”，而我们游乐设施安全技术规范上没有规定整机使用年限，只是在《游乐设施安全技术监察规程（试行）》中规定“重要轴（销轴）类零部件，其设计寿命应大于8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”。GB8408-2008《游乐设施安全规范》中规定“游乐设施设计应规定其整机及主要部件设计使用寿命，整机使用寿命不小于23000h”。目前设备在出厂时，厂家自行设定一个使用寿命，基本都在8年左右，这种年限有种一刀切的嫌疑。显然，这几种描述都在表达“使用寿命”的问题，有的使用年限表达，有的使用工作时间表达，这几种表达方式合理不合理，很值得我们探讨。

2几个概念的理解

条例中的使用年限我们通常认为是设计使用寿命，它是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的年限。设计使用寿命是设计规定的一个年限，在这一规定年限内，只需进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用，完成预定的功能。即游乐设施在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限，如达不到这个年限则意味着在设计、施工、使用与维护的某一环节上出现了非正常情况，应查找原因。所谓“正常维护”包括必要的检测、防护及维修。设计使用寿命是游乐设施合理使用年限的具体化。

游乐设施使用寿命是指达到的安全而经济的最大服役期限。使用寿命分有限寿命和无限使用寿命。无限使用寿命并不等于设备可以“无限使用”，主要是说设备的疲劳对设备寿命的影响不大，但设备的实体性、经济性、和技术性贬值还是存在的。它主要侧重于疲劳对设备寿命的影响。有限寿命是指在交变应力的作用下，在经过一定循环次数后，主要结构发生破坏，导致不能继续使用，这循环次数就是有限寿命工作次数，有限寿命通常也可认为是疲劳寿命。通过下图可以很方便的理解有限寿命和无限寿命。

图中M对应的应力值叫做疲劳极限。对应M 点的横坐标叫做循环基数，用符号N0来表示。在N0点右边的部分，是无限寿命区，如果承受的应力小于疲劳极限，试件就可以承受无限次应力循环而不发生疲劳破坏。M点左边的区域为有限寿命区，又称为条件疲劳极限，即当材料所承受的最大应力大于它的疲劳极限时，只能承受有限次应力循环，而不能是无限次。有限使用寿命的计算，用疲劳载荷谱计算零部件的使用寿命。在游乐设施中，几乎所有设备的结构部分都承受疲劳载荷，它们的主要失效形式是疲劳破坏。设备的结构寿命是决定整个设备自然使用寿命的基础。

3寿命表达方式

目前使用寿命有的是按日表达的，有的是按工作时间表达的，有的是按工作循环次数表达的。按日表达的，大部分都规定了使用多少天，这种表达方式不太科学，我们游乐设施由于工况不一样，有的每天实际工作时间长一点，有的短一点，所以实际使用时间不一样，用天来计算的话，每天工作时间短一点的设备有可能实际使用寿命远远超过规定的使用天数。所以按日表达很不科学；有的按工作时间表达，例如GB8408-2008《游乐设施安全规范》中规定“游乐设施设计应规定其整机及主要部件设计使用寿命，整机使用寿命不小于23000h”，这种表达方式比前一种有了明显的进步，与设备的使用时间结合起来，相对比较科学。这个要求用于确保一台游乐设施里的所有主要结构都被设计成至少有一个最小疲劳寿命。但这个数据容易引起歧义，到底是指运行小时，还是指实际工作小时？因为运行小时是指游乐设施正常运转的一个小时时间。正常运转包括起动、运转、停机。而实际工作小时包括起动、运转、停机和上下客时间。所以此处用小时表述的有点含糊；还有一种表述方式，是按总的工作循环次数来表达的，这种方法最科学、合理，对于大多数游乐设施来说，其结构件和机械零件都受到交变载荷的作用，这时不只是作简单的断裂验算，还要作疲劳分析。我们刚才已研究过图1所示的S-N疲劳曲线，它是通过工作循环次数来表达疲劳使用寿命的。

3举例说明

《游乐设施安全技术监察规程（试行）》中规定“重要轴（销轴）类零部件，其设计寿命应大于8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”。好多游乐设施制造出厂时，说明书上都按照此要求标注重要销轴设计寿命，例如滑行类游乐设施的车轮轴，有的厂家设计寿命为8年。我们游乐设施使用过程中，有的工作循环次数多，有的工作循环次数少，当超过8年后，工作循环次数少的轴应该还能继续使用，那我们检验时怎么区分呢？首先我们要了解日常运行情况，基本上是通过记录了解设备的运行次数和载荷状况，如设备有状态监测功能的，可通过状态监测系统得到工作循环次数和载荷情况。但大部分游乐设施使用单位管理上要求不严，日常运行记录形同虚设，检验人员无法统计运行次数，虽然经无损检测合格，但超过8年的轴只能强制报废。