起重機(jī)械安全評(píng)估方法分析

摘要：大型起重機(jī)械是工業(yè)生產(chǎn)和工程建設(shè)中必不可少的重要設(shè)備，其運(yùn)行性能對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行具有十分重要的意義。科學(xué)的評(píng)估方法可以對(duì)起重機(jī)械的工作狀態(tài)和工作壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)加強(qiáng)設(shè)備的管理水平，從而避免重大事故的發(fā)生。本文重點(diǎn)介紹幾種應(yīng)用于起重機(jī)械的安全評(píng)估模型。

關(guān)鍵詞：起重機(jī)械；安全評(píng)估；事故分析

0.引言

起重機(jī)安全性評(píng)價(jià)的原理就是通過(guò)對(duì)起重機(jī)械的危險(xiǎn)有害因素的區(qū)分，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)陌踩栽u(píng)價(jià)方法，比如安全檢查表，事故樹(shù)分析法，風(fēng)險(xiǎn)分析法等形式，得出起重機(jī)危險(xiǎn)程度等級(jí)，并提出合理可行的措施，指導(dǎo)危險(xiǎn)源監(jiān)控和事故預(yù)防，使起重機(jī)械安全狀況達(dá)到可接受的安全水平。根據(jù)對(duì)安全檢查中有相關(guān)內(nèi)容的評(píng)價(jià)，我們可以清楚了解起重機(jī)械目前使用和管理水平，從而避免在用起重機(jī)械處于一種低水平的管理狀態(tài)。

1.安全檢查表

安全檢查表是將一系列項(xiàng)目列出檢查表進(jìn)行分析，以確定系統(tǒng)、場(chǎng)所的狀態(tài)這些項(xiàng)目可以包括場(chǎng)地、周邊環(huán)境、設(shè)施、設(shè)備、操作和管理等各方面。

目前，安全檢查表有3種類型：定性檢查表、半定量檢查表和否決型檢查表。定性安全檢查表是列出檢查要點(diǎn)逐項(xiàng)檢查，檢查結(jié)果以“對(duì)”、“否”表示，檢查結(jié)果不能量化；半定量檢查表是給每個(gè)檢查要點(diǎn)賦以分值，檢查結(jié)果以總分表示，有了量的概念，這樣，不同的檢查對(duì)象也可以相互比較，但缺點(diǎn)是檢查要點(diǎn)的準(zhǔn)確賦值比較困難，而且個(gè)別十分突出的危險(xiǎn)不能充分地表現(xiàn)出來(lái)；否決型檢查是給一些特別重要的檢查要點(diǎn)作出標(biāo)記，這些檢查要點(diǎn)如不滿足，檢查結(jié)果視為不合格，即具一票否決的作用，這樣可以做到重點(diǎn)突出。

檢查表有各種形式，不論何種形式的檢查表，總體的要求是第一內(nèi)容必須全面，以避免遺漏主要的潛在危險(xiǎn)。第二要重點(diǎn)突出，簡(jiǎn)明扼要，否則的話，檢查要點(diǎn)太多，容易掩蓋主要危險(xiǎn)，分散人們的注意力，反而使評(píng)價(jià)不確切。為此，重要的檢查條款可作出標(biāo)記，以便認(rèn)真查對(duì)。

2.故障樹(shù)分析法

故障樹(shù)分析又稱事故樹(shù)分析為或事故邏輯分析，它是對(duì)系統(tǒng)安全性進(jìn)行定性與定量分析評(píng)價(jià)的一種科學(xué)的和先進(jìn)的方法，已被廣泛地運(yùn)用到現(xiàn)代設(shè)計(jì)的多個(gè)領(lǐng)域之中。事故樹(shù)分析評(píng)價(jià)是運(yùn)用由事件符號(hào)和邏輯符號(hào)組成的一種圖形模式，來(lái)分析人機(jī)系統(tǒng)中導(dǎo)致災(zāi)害事故的各種因素之間的因果關(guān)系和邏輯關(guān)系，從而判明系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中，各種事故發(fā)生的途徑和重點(diǎn)環(huán)節(jié)，為有效地控制，提供一個(gè)簡(jiǎn)潔而形象的途徑。在作業(yè)過(guò)程中，由于人的失誤、機(jī)器故障、環(huán)境影響，隨時(shí)都有可能發(fā)生不同程度的事故。為了不使這些事故導(dǎo)致災(zāi)害性后果就要對(duì)系統(tǒng)中可能發(fā)生事故的各種不安全因素進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，以采取相應(yīng)的措施和手段來(lái)防止和消除危險(xiǎn)。因此一個(gè)系統(tǒng)的事故分析應(yīng)包括：系統(tǒng)可能發(fā)生災(zāi)害事故，也稱為頂上事件；系統(tǒng)內(nèi)固有的或潛在的事故因素，包括人、機(jī)器、環(huán)境因素；各個(gè)子系統(tǒng)及各因素之間的相互聯(lián)系與制約關(guān)系，即輸入—輸出的因果邏輯關(guān)系，并用專門的符號(hào)表示；計(jì)算系統(tǒng)的頂上事件的發(fā)生概率，進(jìn)行定量分析與評(píng)價(jià)。

從系統(tǒng)的角度來(lái)說(shuō)，故障既有因設(shè)備中具體部件（硬件）的缺陷和性能惡化所引起的，也有因軟件，如自控裝置中的程序錯(cuò)誤等引起的。此外，還有因?yàn)椴僮魅藛T操作不當(dāng)或不經(jīng)心而引起的損壞故障。顯然，故障樹(shù)分析法也存在一些缺點(diǎn)。其中主要是構(gòu)造故障樹(shù)的多余量相當(dāng)繁重，難度也較大，對(duì)分析人員的要求也較高，因而限制了它的推廣和普及。在構(gòu)造故障樹(shù)時(shí)要運(yùn)用邏輯運(yùn)算，在其未被一般分析人員充分掌握的情況下，很容易發(fā)生錯(cuò)誤和失察。例如，很有可能把重大影響系統(tǒng)故障的事件漏掉；同時(shí)，由于每個(gè)分析人員所取的研究范圍各有不同，其所得結(jié)論的可信性也就有所不同。

3.結(jié)構(gòu)安全評(píng)估法

對(duì)于金屬結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估技術(shù)的研究，美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和俄羅斯等國(guó)在這一領(lǐng)域的工作開(kāi)展己久，并有多項(xiàng)科研成果公布，這些成果在汽車、航空等工業(yè)領(lǐng)域有成功的應(yīng)用。

疲勞破壞是起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)失效的主要形式，而起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)作為一個(gè)承載結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它的失效不僅使起重機(jī)失去功能，而且容易導(dǎo)致斷臂等重大事故。引起起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)失效的故障主要有裂紋、局部或整體變形、折斷、銹蝕、剛度不足等，其中裂紋是目前起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)的主要故障形式，在門座起重機(jī)的轉(zhuǎn)柱、門架、人字架、小拉桿、大拉桿、象鼻梁、臂架等主要構(gòu)件上經(jīng)常出現(xiàn)。裂紋主要出現(xiàn)在焊縫或焊縫附近的母材上，它在一定的變化載荷作用下往往會(huì)擴(kuò)展，致使金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障。

使用較頻繁的、工作較繁重的建筑起重機(jī)械的金屬結(jié)構(gòu)、各工作機(jī)構(gòu)的主要受力部件， 如吊臂上、下弦桿與斜拉桿的焊縫和熱影響區(qū)，吊臂銷接座及銷接頭與上、下弦桿的對(duì)接焊縫， 吊臂、平衡臂拉桿焊縫；標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和頂升套架的焊縫和熱影響區(qū)等部位，短則3、5年，長(zhǎng)則10年在無(wú)損檢測(cè)中都發(fā)現(xiàn)過(guò)有不同程度的疲勞裂紋存在。這種疲勞裂紋比較細(xì)小，大多出現(xiàn)在工件表面，僅憑肉眼較難發(fā)現(xiàn)。在裂紋形成的初期，對(duì)于設(shè)備的正常使用無(wú)任何影響，不會(huì)出現(xiàn)異常狀況導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破斷。但是對(duì)于使用年限較長(zhǎng)的起重機(jī)，主要受力構(gòu)件的焊縫及其熱影響區(qū)長(zhǎng)期受到交變應(yīng)力的作用。疲勞裂紋會(huì)大量增加并不斷擴(kuò)展，當(dāng)結(jié)構(gòu)疲勞損傷積累到一定程度后， 遇到超載、超力矩， 大風(fēng)等偶發(fā)事件，細(xì)小的疲勞裂紋就可能迅速擴(kuò)展，造成主要受力構(gòu)件的焊縫或熱影響區(qū)撕裂，導(dǎo)致受力截面減小，當(dāng)缺陷處承受的最大應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)引發(fā)突然斷裂的事故。建筑起重機(jī)械的安全技術(shù)性能評(píng)估，就是針對(duì)使用年限較長(zhǎng)的建筑起重機(jī)械的金屬結(jié)構(gòu)、各工作機(jī)構(gòu)、重要零部件、電氣元器件、安全保護(hù)裝置等，根據(jù)國(guó)家或行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)、檢測(cè)與評(píng)定。

4.模糊綜合評(píng)價(jià)方法

模糊綜合評(píng)價(jià)方法是模糊數(shù)學(xué)中應(yīng)用的比較廣泛的一種方法。在對(duì)某一事務(wù)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)常會(huì)遇到這樣一類問(wèn)題，由于評(píng)價(jià)事務(wù)是由多方面的因素所決定的，因而要對(duì)每一因素進(jìn)行評(píng)價(jià)；在每一因素作出一個(gè)單獨(dú)評(píng)語(yǔ)的基礎(chǔ)上，如何考慮所有因素而作出一個(gè)綜合評(píng)語(yǔ)，這就是一個(gè)綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題。模糊綜合評(píng)價(jià)是對(duì)受多種因素影響的事物做出全面評(píng)價(jià)的一種十分有效的多因素決策方法，其特點(diǎn)是評(píng)價(jià)結(jié)果不是絕對(duì)地肯定或否定，而是以一個(gè)模糊集合來(lái)表示。

起重機(jī)械的安全一直受到有關(guān)部門的密切關(guān)注，用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，可以大大提高起重機(jī)械的安全使用及管理水平，而且還可以提高對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行安全管理的效率，是現(xiàn)代化安全管理的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也是安全系統(tǒng)工程在起重機(jī)械安全管理中的應(yīng)用。模糊綜合評(píng)價(jià)法在應(yīng)用中其自身也可以逐漸地發(fā)展和完善，適應(yīng)起重機(jī)械自身技術(shù)的發(fā)展。

5.人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)

人、機(jī)、環(huán)境3個(gè)方面的因素是事故發(fā)生的直接原因，而管理失誤是事故發(fā)生的本質(zhì)原因。根據(jù)這一原理，結(jié)合設(shè)備不同危險(xiǎn)性和往年發(fā)生事故的情況，設(shè)備的安全性用下面的公式計(jì)算：

式中， K R 為工人素質(zhì)等級(jí)；K S 為機(jī)械設(shè)備等級(jí)；KH 為環(huán)境安全等級(jí)；K P 為近兩年該設(shè)備事故統(tǒng)計(jì)；λ1為管理效能系數(shù)；λ2為機(jī)械設(shè)備種類相對(duì)安全系數(shù)； D為安全等級(jí)。

該評(píng)價(jià)方法是根據(jù)數(shù)學(xué)建模的類比原理，結(jié)合上海冶金局對(duì)安全管理的等效系數(shù)安全評(píng)價(jià)法得到的。在本方法中，把導(dǎo)致傷亡事故發(fā)生的人、機(jī)、環(huán)境看成是并列的3 個(gè)直接因素，取它們的幾何平均值，再考慮管理方面的因素、設(shè)備種類和往年事故對(duì)結(jié)果的修正， 最終得出的評(píng)價(jià)結(jié)果。

結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于大型起重機(jī)械事故，輕則造成財(cái)產(chǎn)損失，重則機(jī)毀人亡。因此，起重機(jī)械的安全評(píng)估工作很有價(jià)值。通過(guò)安全評(píng)估，可以及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的隱患，及時(shí)進(jìn)行糾正、整改。同時(shí)，對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的重大事故，在事故責(zé)任鑒定方面，本系統(tǒng)也有十分重要的積極意義。

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