定量風險評估在起重機技術安全評估中的應用

劉自秤

(海洋石油工程股份有限公司，廣東 深圳 518054)

港口起重機械結構復雜、工作任務繁重且長期工作在露天環境下，作業時間長，工作條件惡劣。大多數起重機械使用時間長達十余年，受當時設計思路、制造工藝、使用年限、工作環境等因素的影響，導致設備故障頻發。需要針對安全技術狀況進行評估，判斷其是否滿足繼續安全使用的要求。

本文以馬尼托瓦克2250型履帶式起重機為例，運用定量風險評估方法，通過對一定使用年限的起重設備的安全技術條件的狀況進行檢查驗證，分析結構部件和機電系統可能發生的故障，進而對故障造成的安全風險進行評價，為港口企業制定維修管理計劃提供參考。

1 定量風險評價方法

定量風險評估(quantitative risk assessment，QRA)是指使用技術手段將與一特定活動相關聯的風險以一種絕對的、定量的方式而非一種相對的方式來估算的風險評估方法[1]。

定量風險評估主要解決以下4個問題：①可能發生什么意外事件；②意外事件發生的可能性或失效頻率；③發生意外事件后會產生什么樣的后果；④這種意外事件的風險是否可以被接受[2]。

定量風險評估通常有一整套正式明確的流程，即危險辨識→頻率分析→后果評估→風險疊加→風險評估→風險管理。

2 起重機技術安全評估實例

2.1 危險辨識

參照GB/T 13861-2009《生產過程危險和有害因素分類與代碼》，評估對象包括：馬尼托瓦克履帶式起重機的物的因素中有關的物理性危險及有害因素，具體是指：行走機構、承載機構、吊臂結構、門座結構、鋼絲繩、吊鉤等結構的強度條件；動力系統(發動機、液壓系統)的機械性能；報警、限位、制動等系統的功能完好性；以及其他的物理性危險及有害因素等。結構部分的缺陷清單如表1所示，機電部分的的缺陷清單如表2所示，實際缺陷內容包括但不限于表1、表2所列。

表1 結構部分缺陷清單

表2 機電部分缺陷清單

2.2 頻率分析

失效頻率指在特定時間內，故障類型出現的次數，主要通過查詢起重機維修、保養、檢驗記錄，起重機測厚報告、無損探傷(NDT)檢測報告，起重機操作手冊、總體說明書、結構圖紙，歷年維修項目，相似產品失效數據等確定。以Pi作為失效頻率的數值，當Pi≥0.2時，為“極高頻率”；當0.1≤Pi<0.2時，為“高頻率”；當0.01≤Pi<0.1時，為“中等頻率”；當0.001≤Pi<0.01時，為“低頻率”；當0≤Pi<0.001時，為“極低頻率”。

通過統計得出各類別項目相應的失效頻率，結論如下：①結構失效頻率為“高頻率”；②動力系統失效頻率為“中等頻率”；③液壓系統失效頻率為“高頻率”；④電氣系統失效頻率為“高頻率”；⑤控制系統失效頻率為“高頻率”；⑥機構和零部件失效頻率為“高頻率”。

2.3 后果評估

后果評估是對失效狀態影響設備使用的嚴重程度的評價，主要通過外觀檢驗、測量、測厚、無損檢測等方式，并結合起重機使用過程中的功能特性、國家和行業標準規范的安全要求、設備使用說明書中包含的要求，確定給出各檢查項目相應的很好、良好、一般、不好4個等級的評價，對應為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級，通過現場檢驗得出如下結論：①結構等級為Ⅳ級，評估為“不好”；②動力系統等級為Ⅲ級，評估為“一般”；③液壓系統等級為Ⅳ級，評估為“不好”；④電氣系統等級為Ⅳ級，評估為“不好”；⑤控制系統等級為Ⅳ級，評估為“不好”；⑥機構和零部件等級為Ⅳ級，評估為“不好”。

2.4 風險疊加及風險評估

風險疊加采用的是風險矩陣，這一矩陣可用失效頻率和后果等級構成的表格來表示，風險矩陣表如表3所示。

表3 風險矩陣表

依據頻率分析和后果評估結果，結合風險矩陣得出如下結論：①結構失效程度為“不可接受”；②動力系統失效程度為“不可接受”；③液壓系統失效程度為“不可接受”；④電氣系統失效程度為“不可接受”；⑤控制系統失效程度為“不可接受”；⑥機構和零部件失效程度為“不可接受”。

2.5 風險管理

由定量風險評估結論可知，履帶式起重機的失效程度均為不可接受，存在嚴重安全隱患，無法繼續安全使用，且無改造、維修價值。

3 結束語

QRA是對某一設備或作業活動中發生事故的頻率和后果進行表達的系統方法，它是一種對風險進行量化管理的技術手段。在分析過程中，不僅要求對事故的原因、過程、后果等進行定性分析，而且要求對事故發生的頻率和后果進行定量計算，并將計算出的風險與風險標準相比較，判斷風險的可接受性，提出降低風險的建議措施。

基于QRA的起重機技術安全評估，能夠很好的從物的不安全狀態的角度進行分析，可有效提升起重機的管理形態，從而降低或消除事故發生率，減少運行維護成本，提升企業的經濟效益。