起重機械風險評估方法與預防性檢修策略研究

劉立星

【摘 要】起重機械是隱藏危險因素最多，發生事故幾率最大，事故后果最嚴重的機電類特種設備之一。目前，我國起重機械數量年均増長約20%左右，各類起重機械保有量己超過250萬臺。與此同時，涉及起重機械的傷亡事故占各類傷亡事故的比例也逐年上升。目前我國各地區、各行業發生在起重作業中的傷亡事故約占全部傷亡事故的25%左右。每年涉及起重機械事故的死亡人數在所有機械類事故死亡人數中居首位。因此，加強起重機械的安全管理和事故預防刻不容緩。風險評估是事故預防的前提和基礎，目前針對起重機械的系統性安全評估方法欠缺，對于在役尤其是超期服役的起重設備而言，系統而實用的風險評估方法研究具有較大的理論意義和王程實用價值。

【關鍵詞】起重機械；風險評估；檢修策略

引言

提高在用起重機械使用環節的事故預防、風險評估的研究及設備管理水平，探索一種新的檢驗和監管模式具有重要的工程意義和迫切的現實需求。對此，國家質檢總局要求"十二五"期間需開展適應特種設備發展和使用需要的基于風險的安全和壽命評價技術研究，開展適應特種設備安全檢測腔測需耍和檢測監測技術發展的現代檢測監測技術研究；加強風險分析理論及應用研究，在全國特種設備科技協作平臺科研項目中設立風險分析課題，逐步完善風險管理制度，建立設備風險分析報告制度；構建設備風險監測技術體系。所以提高我國起重機械的安全監管水平，能夠有效減少事故故障的發生提供指導，具有重要的理論意義、迫切的現實價值和較高的經濟效益。

1.起重機械的特點及應用

起重機械具有間歇、重復、循環作業的工作特征，其特殊的功能和特殊的結構形式，使起重機械及其作業方式本身具有以下特點：

（1）一般情況下是具有比較龐大的機構以及結構的，在一次作業過程中能夠同時對起升、變副、回轉以及行走進行不同方向的操作，提升了技術操作的難度；

（2）在調運過程中所遇到的重物具有較多的種類，其中載荷的性質以及狀態十分得不容，并且在調運過程中也會面對比較復雜的危險；

（3）實際的工作是需要在較大的空間內進行作業的，所需要的活動空間較大，并且在實際的工作過程中需要有密集的工作人員以及貴重的設備；

（4）需要活動以及暴露的零部件比較多，并且在調運操作過程中需要與作業人員進行直接的接觸；

（5）所處的作業環境十分復雜，其中主要會涉及到工地、企業、港口等一些特殊的場所等存有一些危險因素；

（6）作業中常常需要多人配合，共同進斤。作業人員應有處理現場紫急情況的能力。隨著我國國民經濟的快速發展，起重機械作為現代化生產中的重要基礎裝備，起重機械廣泛應用于各種物料的起重、運輸、裝卸、安裝和人員運輸的作業場合，具有巨大的市場需求。目前，我國起重機械數量年均増長約20%左右，各類起重機械保有量已超過250萬臺。

綜上可見：起重機械無論從保有數量上，還是從經濟比重上，都在國民經濟中占有重要地位。但起重機械在工作過程中存在許多危險因素，一旦發生事故必然造成重大的人員傷亡和經濟損失，因此保障起重機械的安全運行意義重大。

2.起重機械定性風險評估方法

起重機械零部件眾多，以橋口式起重機為例，共有主要零部件40多，相應的故障模式170多種，故障原因370多種。簡單有效的定性分析能夠辨明零部件的風險等級，減少定量分析的工作量。定性風險評估通過輸入描述性信息，并以工程推斷和實踐經驗作為失效概率和失效后果的分析基礎，給出定性評估結果：如"高"、"中高"、"中低"。定性分析能夠在缺乏具體定量數據的情況下完成風險評估，篩選高風險零部件，為起重機械定量風險評估確定研究工作重點

2.1起重機零部件失效可能性評估

失效可能性的定性評估通過使用"非常不可能"、"不可能"、"可能"、"經常發生"和"頻繁發生"來表示起重機的失效可能性。失效可能性評估是根據當前起重機相關信息對起重機零部件的失效可能性等級進行評估。失效可能性評估過程中考慮的因素有：設備失效速率的變化、運行狀態的變化等失效相關因素。結合我國起重機械行業的將點，考慮上述評估因素的影響，制定了失效可能性的定性評估方法。首先定義了起重機事故發生的五個影響系數：（1）破壞系數是與零部件的失效模式和失效原因有關的風隱的一種度量；（2）檢測系數是當前檢測程序識別零部件正在或潛在發生的失效模式和失效原因有效性的一種度量，此項為負數化權；（3）條件系數是從維護保養方面描述起重機的物理條件；（4）機械設計系數考慮起重機各零部件的設計對風險的影響；（5）工藝系數是與起重機運行中的實際工況有關的風險的度量，是考慮非計劃中斷和運行過程穩定性引起失效潛在因素的一個函數。論文通過對這五個影響系數的評定、求和，最終確定失效可能性等級。

2.2起重機零部件失效后果評估

失效后果評估是對事故引起不利影響程度的估計，將起重機的失效后果分為五個等級，分別辦啡常低"、"低"、"中’、"高"、"非常高"，并用1、2、3、4、5表示。研究從經濟、環境和健康三個方面評價起重機的事故后果，并通過四個影響系數來評價：設備系數，描述事故造成起重機和吊重的損壞程度；（2）經濟系數，描述事故造成的經濟損失程度；（3）健康系數，描述事故對人員造成的傷亡程度；（4）環境系數，描述事故對周圍環境的污染程度。

3.基于RCM技術的起重機械預防性檢修策略硏究

3.1起重化械設備維修方式的選擇

選擇合理的設備維修方式，降低設備的維修成本是目前研巧領域內的熱點。設備維修方式的選擇是RCM實施的前提。針對起重機械結構的復雜性以及維修方式選擇的主觀性和模糊性，提出了基于蒙特卡羅仿真的綜合評判法，該方法首先采用層次分析法計算影響設備維修方式選擇的所有影響因素的權重，建立各種因素的優先級排序；然后采用模糊判斷法，建立維修方式對使用度的評估模型；最后采用蒙特卡羅仿真的方法同時改變各因素的極重值，統計各維修方式的適用度排序，根據各維修方式適用度排序的概率值確定最佳的維修方式。該方法需要的主觀數據比較少，同時増加維修方式適用度排序的魯棒性，降化主觀判斷的影響，能夠準確的實現各維修方式對各零部件的適用度評估。應用該方法對起重機械設備內需要實施RCM的零部件進行維修方式決策，得出該零部件最佳的維修方式。

3.2維修方式影響因素的評估模型

基于RCM理論，對維修對象按部件予以分類，根據部件的可靠性、維修性、經濟性等影響因素，判斷設備應該采取何種維修方式。由于衡量部件重要程度的指標具有模糊性，而且衡量設備重要程度的因素是多方面的，這些因素之間存在著主次的關系，以及各因素么間的權重問題，所采用模糊數學的方式進行設備維修方式決策是合理可行的。確定因素集：因素是對象的各種屬性或性能，它們綜合反映出對象的質量。進行維修方式劃分的第一步是確定與采用何種維修方式緊密相連的影響因素，即因素集合U。進行劃分的目的是實現設備的全壽命周期費用最低，因此應從可靠性、維修性、經濟性三方面予以考慮。

結語

機械風險評估與事故預防檢修策略開展研究工作，以機械可靠性工程為基礎提出了起重機風險評估方法的實施體系。從而更加有效地提升起重機機械風險評估整體水平。

參考文獻：

[1]李紅昌，慕生勇.起重機械風險評估及預防性檢修方案分析[J].機械設計與制造工程，2018，47（4）.

[2]丁高耀.基于層次分析理論的岸邊集裝箱起重機風險評估方法研究[J].起重運輸機械，2017（4）：14-18.