FM ECA在电梯安全评估中的应用

2022-10-09呙娓张媛媛吴占稳

中国特种设备安全 2022年7期

呙娓张媛媛吴占稳

（中国特种设备检测研究院北京 100029）

电梯安全评估是针对在用电梯,以有效降低电梯风险、减少事故率为目的,通过安全评估结果确定电梯整机风险等级,对其进行风险分析和评定[1]。电梯安全评估通过风险识别、电梯整机综合安全状况等级判定,结合技术复杂程度和经济可行性,提出对电梯整机进行“一般修理”“重大修理”“改造”和“更新”的建议,对使用管理、日常维护保养方面存在的安全隐患提出改进措施。

我国自20世纪80年代中期开始对电梯实行安全监察制度,目的是预防和减少事故,保障电梯安全运行。经过多年的努力,电梯事故得到有效控制,万台事故率呈稳中有降趋势。然而,近年来发生的若干起造成重大社会影响的电梯事故表明,电梯安全风险依然存在,电梯事故隐患仍需要治理,尤其是既有电梯“老龄化”程度也在逐年加深,这些电梯故障多,停梯困人现象频繁,其中部分电梯制造安装时执行的国家标准目前已经更新换版,电梯安全性能不能满足现版标准的全部要求,这些问题困扰着电梯使用单位,也给特种设备安全监督管理部门带来不小的压力。传统的安全监察和检验“双轨制”,无法满足电梯隐患治理的需要,不足以撬动电梯隐患治理资金的投入。

2015年10月14日,原质检总局特种设备局印发了《在用电梯安全评估导则——曳引驱动电梯（试行）》（简称导则）,在全国范围内推广电梯安全评估工作,提出了以实现电梯安全为目的,通过查找设备本体、使用管理、日常维护保养等一个或多个环节中存在的风险,对其进行风险分析和评定,并提出合理可行的安全对策的电梯安全评估工作[2]。全国各个地方积极响应号召,陆续开展了安全评估工作。根据导则指导,自2015年起,新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、上海市、陕西省、河南省、安徽省、四川省、辽宁省、贵州省、北京市、天津市、湖南省、山东省等省、自治区、直辖市陆续发布了有关电梯安全评估的地方标准。安全评估工作对电梯安全监察和检验工作提供了有力补充。与检验相比,安全评估具有多标准、多维度、多项目、多措施的特点,更加全面、客观地反映了电梯的运行状态,推动电梯产权、使用单位深入开展隐患治理,收到良好成效。

1 FMECA电梯安全评估程序

1.1 FMECA方法

故障类型、影响和危险度分析（FMECA）基于故障类型和影响分析（FMEA）,在定性分析的基础上包括了故障发生难易程度的评价或发生的概率,从而把故障类型和影响分析（FMEA）与危险度分析（CA）结合起来。这样,若确定了每个元件的故障发生概率,就可以确定设备、系统或装置的故障发生概率,从而定量地描述故障的影响[3]。FMECA评估程序如图1所示。

图1 FMECA电梯安全评估程序

1.2 FMECA分析

●1.2.1 子系统划分

在进行电梯故障类型及原因分析前,宜将电梯分解为若干个子系统,如：

1）与电梯本体相关的子系统,如：

曳引与强制驱动电梯：曳引系统、导向系统、门系统、轿厢系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统等[4]。

自动扶梯与自动人行道：梯路导轨系统、传动系统、梯级系统、扶手和支撑系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统等[4]。

2）与电梯使用管理相关的子系统,如：

故障因素：历年出现的故障情况；环境因素：电梯使用环境中的限制因素；使用工况因素：流量、载荷统计与预测；部件因素：已经停产的部件情况等；使用单位安全管理机构和人员岗位责任制度因素；维保质量及维保人员能力与工作情况因素,及相关工作记录。

●1.2.2 电梯本体风险等级

1）故障严重程度

通过考虑人身伤害、社会影响和经济损失3个方面评价故障严重程度。引入人身伤害系数HF、社会影响系数SIF和经济损失系数ELF作为评价指标[5]。

故障后果严重程度系数α=HF+SIF+ELF。故障后果严重程度系数应被评估为下列之一：1-高,α≥16或X（X代表造成人员死亡）；2-中,α取9～15；3-低,α取3～8；4-可忽略,α取0～2[5]。

2）故障发生的概率等级

通过考虑设备故障情况、自检和维护保养情况2个方面评价故障发生的概率等级。引入故障系数DF,故障模式发生系数DF1,引发故障原因发生系数DF2,故障原因发生概率DF3,故障原因发生的速率DF4及自检和维护保养系数IMF作为评价指标[5]。

故障发生概率等级β=DF+IMF,其中DF=DF1×DF2+DF3×DF4。故障发生的概率等级应被评估为下列之一：A-频繁,β≥15或X（X代表故障模式发生）；B-很可能,β取11～14；C-偶尔,β取7～10；D-极少,β取5～6；E-不太可能,β取3～4；F-几乎不可能,β≤2[5]。

3）故障模式风险类别评定

按照表1评定设备本体每个故障模式的风险类别。风险类别分为高、中高、中、低。

表1 电梯设备本体故障模式风险类别

4）电梯设备本体子系统风险等级评定

电梯设备本体子系统风险等级应被评估为下列之一：

（1）高风险：子系统存在高风险类别故障模式；

（2）中高风险：子系统存在超过子系统故障模式总数30%的中高风险类别故障模式；

（3）中风险：子系统存在中高风险或中风险类别故障模式,且中高风险数量不超过子系统故障模式总数的30%；

（4）低风险：子系统故障模式均为低风险类别。

5）电梯设备本体风险等级评定

九一八以后，帝国主义的炮火打碎了中国的和平，狂飙的时代撼着整个远东，惊破了沉醉的梦魂，太平洋的潮流和群众的呐喊一致地怒吼了，戏剧底责任，是负有严重性的宣传，在这垂危的国难期间，它当然不能再落后了，所以复活后的戏剧，剧社像雨后春笋一般成立，完成一条坚固的阵线。

电梯设备本体风险等级分为I级、II级、III级、IV级,应被评估为下列之一：

（1）I级：各子系统全部为低风险等级；

（2）II级：子系统存在中风险或低风险等级,且低风险子系统数量不为0；

（3）III级：子系统存在不超过3个中高风险等级并且没有高风险等级；

（4）IV级：子系统存在超过3个中高风险等级或存在高风险等级[6]。

●1.2.3 电梯使用管理风险等级

表2 电梯使用管理风险等级

●1.2.4 电梯综合风险评估等级

根据电梯本体风险等级和使用管理风险等级,按照表3判定电梯综合安全风险评估等级,划分为一级、二级、三级、四级。

表3 电梯综合风险评估等级

根据综合安全风险评估等级,可按照图2所列原则给出相应的安全评估结论。

图2 电梯安全评估结论划分

1.3 降低风险的措施

根据设备本体风险类别和风险等级评定结果,结合电梯安全管理中存在的安全隐患,提出降低风险应采取的措施：

1）风险评定为一级的,应提出使用中加强维护保养的建议；

2）风险评定为二级的,通过更换或调整零部件可以恢复其安全功能的,应提出对该电梯进行修理的建议；

3）风险评定为三级的,通过修理不能恢复其功能安全的,应提出对该电梯进行改造的建议；

4）风险评定为四级的,不能通过修理、改造恢复其安全功能的,或修理、改造需要更换零部件总价值高于同类整机价值的50%的,宜提出对该电梯进行更新。

2 应用实例

应用FMECA电梯安全评估方法,于2020年12月10日至12月17日期间对市场监管总局某办公区办公楼内共16台电梯进行了安全评估及适用性研究。成立了由3人组成的评估工作组,评估组3人皆具有10年以上电梯检验工作经验,且具备电梯检验员及以上资格,组长具有高级工程师职称。通过向使用单位、维保单位了解电梯使用情况和故障记录,利用电梯综合性能测试仪、电梯平衡系数测试仪等检测仪器现场采集数据。在此基础上,评估人员进行了电梯设备本体和使用管理的风险等级评估,并给出了电梯总体风险等级和降低风险的措施建议。

办公区16台电梯使用时间均已超过18年,其中包括4台通力品牌曳引驱动乘客电梯、8台上海三菱品牌曳引驱动乘客电梯和4台上海三菱品牌自动扶梯。电梯使用环境、使用频次没有明显区别。

被评估电梯中有4台通力品牌曳引驱动乘客电梯,设备本体划分为8个子系统,存在无层门护脚板、线路老化、并联控制板老化损坏、轿厢底部存在锈蚀、层门门头钢丝绳有锈蚀、限速器旋转部分与轿壁距离不足50 mm、缓冲器支座及导轨底部锈蚀、缓冲器老化破碎等故障现象。4台电梯的门系统、轿厢系统、安全保护系统被评定为高风险等级,3个子系统被评定为中高风险等级,2个子系统被评定为中风险等级,设备本体风险等级被评估为IV级。在使用管理方面,对故障、环境、使用工况、部件4个因素进行了评估,故障因素和部件因素存在高使用管理风险,使用管理的评估结论为差。4台电梯综合风险等级被评定为四级,为保障今后电梯使用的长期安全和优化综合管理成本投入,建议对此4台电梯进行更新。

以单位内编号为L1的通力品牌曳引驱动乘客电梯的设备本体的门系统、电气控制系统为例,设备本体风险评估评定见表4。4台通力电梯使用管理风险评估见表5。

表4 单位内编号为L1的通力品牌曳引驱动乘客电梯设备本体风险等级评估

表5 4台通力品牌曳引驱动乘客电梯使用管理风险等级评估

被评估电梯中有8台上海三菱品牌曳引驱动乘客电梯,设备本体划分为8个子系统,存在抱闸接触器点烧蚀、制动铁芯磨损、曳引机底座橡胶垫老化、P1电路板表面腐蚀、层门门轮表面橡胶老化、层门门绳笼状畸变等故障现象。8台电梯的电气控制系统和安全保护系统被评定为高风险等级,1个子系统被评定为中高风险等级,5个子系统被评定为中风险等级,设备本体风险等级被评估为IV级。在使用管理方面,对故障、环境、使用工况、部件4个因素进行了评估,使用工况因素和部件因素存在高使用管理风险,使用管理的评估结论为差。8台电梯综合风险等级被评定为四级,为保障今后电梯使用的长期安全和优化综合管理成本投入,建议对此8台电梯进行改造。

被评估电梯中有4台上海三菱品牌自动扶梯,设备本体风划分为7个子系统,存在控制线路老化、工作制动器无法实现额定载荷有效制动、梯级轴塑料卡件老化破损、梯级链张紧弹簧固定螺母有脱落风险、梯级表面有破损现象、梯级滚轮老化破损等故障现象。4台扶梯的安全保护系统被评定为高风险等级,1个子系统被划分为中高风险等级,5个子系统被划分为中风险及以下等级,设备本体风险等级被评估为IV级。在使用管理方面,对故障、环境、使用工况、部件4个因素进行了评估,使用工况因素和部件因素存在高使用管理风险,使用管理的评估结论为差。4台扶梯综合风险等级被评定为四级。为保障今后自动扶梯使用的长期安全和优化综合管理成本投入,建议对此4台自动扶梯进行改造。

通过此次适用性研究,确定了FMECA电梯安全评估方法的可行性,使用单位根据评估结果对电梯进行了改造或更新,消除了电梯安全隐患。