起重机械风险评估方法与预防性检修策略研究

刘立星

【摘 要】起重机械是隐藏危险因素最多，发生事故几率最大，事故后果最严重的机电类特种设备之一。目前，我国起重机械数量年均増长约20%左右，各类起重机械保有量己超过250万台。与此同时，涉及起重机械的伤亡事故占各类伤亡事故的比例也逐年上升。目前我国各地区、各行业发生在起重作业中的伤亡事故约占全部伤亡事故的25%左右。每年涉及起重机械事故的死亡人数在所有机械类事故死亡人数中居首位。因此，加强起重机械的安全管理和事故预防刻不容缓。风险评估是事故预防的前提和基础，目前针对起重机械的系统性安全评估方法欠缺，对于在役尤其是超期服役的起重设备而言，系統而实用的风险评估方法研究具有较大的理论意义和王程实用价值。

【关键词】起重机械；风险评估；检修策略

引言

提高在用起重机械使用环节的事故预防、风险评估的研究及设备管理水平，探索一种新的检验和监管模式具有重要的工程意义和迫切的现实需求。对此，国家质检总局要求"十二五"期间需开展适应特种设备发展和使用需要的基于风险的安全和寿命评价技术研究，开展适应特种设备安全检测腔测需耍和检测监测技术发展的现代检测监测技术研究；加强风险分析理论及应用研究，在全国特种设备科技协作平台科研项目中设立风险分析课题，逐步完善风险管理制度，建立设备风险分析报告制度；构建设备风险监测技术体系。所以提高我国起重机械的安全监管水平，能够有效减少事故故障的发生提供指导，具有重要的理论意义、迫切的现实价值和较高的经济效益。

1.起重机械的特点及应用

起重机械具有间歇、重复、循环作业的工作特征，其特殊的功能和特殊的结构形式，使起重机械及其作业方式本身具有以下特点：

（1）一般情况下是具有比较庞大的机构以及结构的，在一次作业过程中能够同时对起升、变副、回转以及行走进行不同方向的操作，提升了技术操作的难度；

（2）在调运过程中所遇到的重物具有较多的种类，其中载荷的性质以及状态十分得不容，并且在调运过程中也会面对比较复杂的危险；

（3）实际的工作是需要在较大的空间内进行作业的，所需要的活动空间较大，并且在实际的工作过程中需要有密集的工作人员以及贵重的设备；

（4）需要活动以及暴露的零部件比较多，并且在调运操作过程中需要与作业人员进行直接的接触；

（5）所处的作业环境十分复杂，其中主要会涉及到工地、企业、港口等一些特殊的场所等存有一些危险因素；

（6）作业中常常需要多人配合，共同进斤。作业人员应有处理现场紫急情况的能力。随着我国国民经济的快速发展，起重机械作为现代化生产中的重要基础装备，起重机械广泛应用于各种物料的起重、运输、装卸、安装和人员运输的作业场合，具有巨大的市场需求。目前，我国起重机械数量年均増长约20%左右，各类起重机械保有量已超过250万台。

综上可见：起重机械无论从保有数量上，还是从经济比重上，都在国民经济中占有重要地位。但起重机械在工作过程中存在许多危险因素，一旦发生事故必然造成重大的人员伤亡和经济损失，因此保障起重机械的安全运行意义重大。

2.起重机械定性风险评估方法

起重机械零部件众多，以桥口式起重机为例，共有主要零部件40多，相应的故障模式170多种，故障原因370多种。简单有效的定性分析能够辨明零部件的风险等级，减少定量分析的工作量。定性风险评估通过输入描述性信息，并以工程推断和实践经验作为失效概率和失效后果的分析基础，给出定性评估结果：如"高"、"中高"、"中低"。定性分析能够在缺乏具体定量数据的情况下完成风险评估，筛选高风险零部件，为起重机械定量风险评估确定研究工作重点

2.1起重机零部件失效可能性评估

失效可能性的定性评估通过使用"非常不可能"、"不可能"、"可能"、"经常发生"和"频繁发生"来表示起重机的失效可能性。失效可能性评估是根据当前起重机相关信息对起重机零部件的失效可能性等级进行评估。失效可能性评估过程中考虑的因素有：设备失效速率的变化、运行状态的变化等失效相关因素。结合我国起重机械行业的将点，考虑上述评估因素的影响，制定了失效可能性的定性评估方法。首先定义了起重机事故发生的五个影响系数：（1）破坏系数是与零部件的失效模式和失效原因有关的风隐的一种度量；（2）检测系数是当前检测程序识别零部件正在或潜在发生的失效模式和失效原因有效性的一种度量，此项为负数化权；（3）条件系数是从维护保养方面描述起重机的物理条件；（4）机械设计系数考虑起重机各零部件的设计对风险的影响；（5）工艺系数是与起重机运行中的实际工况有关的风险的度量，是考虑非计划中断和运行过程稳定性引起失效潜在因素的一个函数。论文通过对这五个影响系数的评定、求和，最终确定失效可能性等级。

2.2起重机零部件失效后果评估

失效后果评估是对事故引起不利影响程度的估计，将起重机的失效后果分为五个等级，分别办啡常低"、"低"、"中’、"高"、"非常高"，并用1、2、3、4、5表示。研究从经济、环境和健康三个方面评价起重机的事故后果，并通过四个影响系数来评价：设备系数，描述事故造成起重机和吊重的损坏程度；（2）经济系数，描述事故造成的经济损失程度；（3）健康系数，描述事故对人员造成的伤亡程度；（4）环境系数，描述事故对周围环境的污染程度。

3.基于RCM技术的起重机械预防性检修策略硏究

3.1起重化械设备维修方式的选择

选择合理的设备维修方式，降低设备的维修成本是目前研巧领域内的热点。设备维修方式的选择是RCM实施的前提。针对起重机械结构的复杂性以及维修方式选择的主观性和模糊性，提出了基于蒙特卡罗仿真的综合评判法，该方法首先采用层次分析法计算影响设备维修方式选择的所有影响因素的权重，建立各种因素的优先级排序；然后采用模糊判断法，建立维修方式对使用度的评估模型；最后采用蒙特卡罗仿真的方法同时改变各因素的极重值，统计各维修方式的适用度排序，根据各维修方式适用度排序的概率值确定最佳的维修方式。该方法需要的主观数据比较少，同时増加维修方式适用度排序的鲁棒性，降化主观判断的影响，能够准确的实现各维修方式对各零部件的适用度评估。应用该方法对起重机械设备内需要实施RCM的零部件进行维修方式决策，得出该零部件最佳的维修方式。

3.2维修方式影响因素的评估模型

基于RCM理论，对维修对象按部件予以分类，根据部件的可靠性、维修性、经济性等影响因素，判断设备应该采取何种维修方式。由于衡量部件重要程度的指标具有模糊性，而且衡量设备重要程度的因素是多方面的，这些因素之间存在着主次的关系，以及各因素么间的权重问题，所采用模糊数学的方式进行设备维修方式决策是合理可行的。确定因素集：因素是对象的各种属性或性能，它们综合反映出对象的质量。进行维修方式划分的第一步是确定与采用何种维修方式紧密相连的影响因素，即因素集合U。进行划分的目的是实现设备的全寿命周期费用最低，因此应从可靠性、维修性、经济性三方面予以考虑。

结语

机械风险评估与事故预防检修策略开展研究工作，以机械可靠性工程为基础提出了起重机风险评估方法的实施体系。从而更加有效地提升起重机机械风险评估整体水平。

参考文献：

[1]李红昌，慕生勇.起重机械风险评估及预防性检修方案分析[J].机械设计与制造工程，2018，47（4）.

[2]丁高耀.基于层次分析理论的岸边集装箱起重机风险评估方法研究[J].起重运输机械，2017（4）：14-18.