起重機多級模糊綜合評價風險分析方法研究

丁高耀

（寧波市特種設備檢驗研究院 浙江寧波）

近年來，造船、港口裝卸等行業越來越趨向大型化和專業化，門座起重機使用率也越來越高。門座起重機給生產帶來靈活、高效、方便、快捷的同時，因結構、機械、電氣等方面的不安全因素，頻頻發生事故。開展門座起重機風險分析方法研究，有助于降低事故發生的頻率和事故后果的嚴重程度。

一、評價原理

起重機整機風險分析是一個多級模糊綜合評價過程，基本原則是從最低級開始進行一級模糊綜合評價，將低級評判結果作為上一級的評價值，即將低級的結果當成上級的單因素，然后再根據層次分析法賦予其權重，再進行上次模糊綜合評判；如此反復直至最高級得到最后的評判結果。單級模糊綜合評價涉及的 5個要素（圖1），指標、評價指標值、評價集、權重、模糊關系矩陣。多級模糊綜合評判是在單級模糊綜合評判的基礎累積進行。

圖1 模糊評價原理圖

二、門座起重機的安全性評價體系

以某港口10 t門座起重機作為風險評價實例，對整體構建了安全性評價體系（圖2）。該10 t門座起重機為4連桿門座起重機，整機評價體系可劃分為5個子系統：金屬結構子系統、機構子系統、關鍵零部件子系統、電氣設備子系統、安全裝置子系統。由于子系統中金屬結構相對單一，子系統中構件數目不多，也可以考慮省去單構件評價層的模糊評價，直接由單因素評價層的模糊綜合評判得到子系統的評價值，再由子系統的模糊綜合評判來估計整機的安全性。

圖2 門座起重機安全性評價體系圖

三、評價方法

1.安全性評價過程

（1）單因素評價層的綜合評判，如金屬結構中的由最底層指標中的強度、剛度、穩定性、裂紋、變形等指標的評價值，與其相應的權重組合，計算得到構件的評價值。

（2）單構件評價層的綜合評判，即由構件的評價值與相應的權重組合運算，得到子系統的評價值（圖3）。

圖3 單因素評價層的具體實現過程圖

（3）子系統評價層的綜合評判，即由子系統的評價值與相應權重向上推算，得到整機的安全指數，從而評定出整機的安全狀態。步驟（2）和（3）是的過程與步驟（1）相似。

2.評價指標選取

（1）門座起重機金屬結構評價層指標。主要包括強度指標、剛度指標、裂紋指標、變形指標、銹蝕指標、維修指標。

（2）門座起重機機構評價層指標。主要包括各機構的軸承（內部）損傷指標、齒輪（內部）損傷指標。

（3）門座起重機關鍵零部件評價層。主要包括吊鉤狀況指標、鋼絲繩狀況指標、滑輪狀況指標、制動器狀況指標、減速器狀況指標、開式齒輪狀況指標、車輪狀況指標、聯軸器狀況指標等。

（4）門座起重機電氣設備評價層。主要包括電機、接觸器、控制器、時間繼電器、供電裝置、電阻器、接地及防雷裝置、電氣保護裝置等

（5）門座起重機安全裝置及防護措施評價層。主要包括超載、防風、超速保護、各機構限位、后傾保護、緩沖器和止擋、速度聯鎖、防護罩等。

3.評價值的確定

指標評價值的確定包括2大步驟（圖4），①各評價值狀態值的測量或計算。②指標狀態值的無量綱化處理，得到評價值。

圖4 測量原始數據到評價值的過程圖

評價指標的狀態值是指各指標的測量或檢測數據，這些評價指標狀態值所包含的量綱有MPa、mm等。這些不同的量綱不具備可比性，必須經過無量綱化處理。指標無量綱化處理的目的就是解決指標間量綱不同，不能進行合成運算的問題。同時，使得指標數據的取值區間統一化，均處于[0，1]中，即為指標的評價值。如強度指標的評價值可按式（1）確定。

當my≤0.15時，指標狀態值距離材料的屈服極限很近，強度很弱。0.15＜my≤0.25時，指標狀態值距離材料的屈服極限較近、強度較弱。0.25＜my≤0.4時，指標狀態值距離材料的屈服極限適中、強度一般。0.4＜my≤0.6時，指標狀態值距離材料的屈服極限較遠、強度較好。0.6＜my≤1時，指標狀態值距離材料的屈服極限很遠、強度很好。