起重機械安全評估方法分析

摘要：大型起重機械是工業(yè)生產(chǎn)和工程建設中必不可少的重要設備，其運行性能對于工業(yè)生產(chǎn)的正常進行具有十分重要的意義。科學的評估方法可以對起重機械的工作狀態(tài)和工作壽命進行預測，同時加強設備的管理水平，從而避免重大事故的發(fā)生。本文重點介紹幾種應用于起重機械的安全評估模型。

關鍵詞：起重機械；安全評估；事故分析

0.引言

起重機安全性評價的原理就是通過對起重機械的危險有害因素的區(qū)分，運用恰當?shù)陌踩栽u價方法，比如安全檢查表，事故樹分析法，風險分析法等形式，得出起重機危險程度等級，并提出合理可行的措施，指導危險源監(jiān)控和事故預防，使起重機械安全狀況達到可接受的安全水平。根據(jù)對安全檢查中有相關內容的評價，我們可以清楚了解起重機械目前使用和管理水平，從而避免在用起重機械處于一種低水平的管理狀態(tài)。

1.安全檢查表

安全檢查表是將一系列項目列出檢查表進行分析，以確定系統(tǒng)、場所的狀態(tài)這些項目可以包括場地、周邊環(huán)境、設施、設備、操作和管理等各方面。

目前，安全檢查表有3種類型：定性檢查表、半定量檢查表和否決型檢查表。定性安全檢查表是列出檢查要點逐項檢查，檢查結果以“對”、“否”表示，檢查結果不能量化；半定量檢查表是給每個檢查要點賦以分值，檢查結果以總分表示，有了量的概念，這樣，不同的檢查對象也可以相互比較，但缺點是檢查要點的準確賦值比較困難，而且個別十分突出的危險不能充分地表現(xiàn)出來；否決型檢查是給一些特別重要的檢查要點作出標記，這些檢查要點如不滿足，檢查結果視為不合格，即具一票否決的作用，這樣可以做到重點突出。

檢查表有各種形式，不論何種形式的檢查表，總體的要求是第一內容必須全面，以避免遺漏主要的潛在危險。第二要重點突出，簡明扼要，否則的話，檢查要點太多，容易掩蓋主要危險，分散人們的注意力，反而使評價不確切。為此，重要的檢查條款可作出標記，以便認真查對。

2.故障樹分析法

故障樹分析又稱事故樹分析為或事故邏輯分析，它是對系統(tǒng)安全性進行定性與定量分析評價的一種科學的和先進的方法，已被廣泛地運用到現(xiàn)代設計的多個領域之中。事故樹分析評價是運用由事件符號和邏輯符號組成的一種圖形模式，來分析人機系統(tǒng)中導致災害事故的各種因素之間的因果關系和邏輯關系，從而判明系統(tǒng)運行當中，各種事故發(fā)生的途徑和重點環(huán)節(jié)，為有效地控制，提供一個簡潔而形象的途徑。在作業(yè)過程中，由于人的失誤、機器故障、環(huán)境影響，隨時都有可能發(fā)生不同程度的事故。為了不使這些事故導致災害性后果就要對系統(tǒng)中可能發(fā)生事故的各種不安全因素進行分析和預測，以采取相應的措施和手段來防止和消除危險。因此一個系統(tǒng)的事故分析應包括：系統(tǒng)可能發(fā)生災害事故，也稱為頂上事件；系統(tǒng)內固有的或潛在的事故因素，包括人、機器、環(huán)境因素；各個子系統(tǒng)及各因素之間的相互聯(lián)系與制約關系，即輸入—輸出的因果邏輯關系，并用專門的符號表示；計算系統(tǒng)的頂上事件的發(fā)生概率，進行定量分析與評價。

從系統(tǒng)的角度來說，故障既有因設備中具體部件（硬件）的缺陷和性能惡化所引起的，也有因軟件，如自控裝置中的程序錯誤等引起的。此外，還有因為操作人員操作不當或不經(jīng)心而引起的損壞故障。顯然，故障樹分析法也存在一些缺點。其中主要是構造故障樹的多余量相當繁重，難度也較大，對分析人員的要求也較高，因而限制了它的推廣和普及。在構造故障樹時要運用邏輯運算，在其未被一般分析人員充分掌握的情況下，很容易發(fā)生錯誤和失察。例如，很有可能把重大影響系統(tǒng)故障的事件漏掉；同時，由于每個分析人員所取的研究范圍各有不同，其所得結論的可信性也就有所不同。

3.結構安全評估法

對于金屬結構的安全評估技術的研究，美國、德國、法國和俄羅斯等國在這一領域的工作開展己久，并有多項科研成果公布，這些成果在汽車、航空等工業(yè)領域有成功的應用。

疲勞破壞是起重機金屬結構失效的主要形式，而起重機金屬結構作為一個承載結構系統(tǒng)，它的失效不僅使起重機失去功能，而且容易導致斷臂等重大事故。引起起重機金屬結構失效的故障主要有裂紋、局部或整體變形、折斷、銹蝕、剛度不足等，其中裂紋是目前起重機械金屬結構的主要故障形式，在門座起重機的轉柱、門架、人字架、小拉桿、大拉桿、象鼻梁、臂架等主要構件上經(jīng)常出現(xiàn)。裂紋主要出現(xiàn)在焊縫或焊縫附近的母材上，它在一定的變化載荷作用下往往會擴展，致使金屬結構出現(xiàn)故障。

使用較頻繁的、工作較繁重的建筑起重機械的金屬結構、各工作機構的主要受力部件， 如吊臂上、下弦桿與斜拉桿的焊縫和熱影響區(qū)，吊臂銷接座及銷接頭與上、下弦桿的對接焊縫， 吊臂、平衡臂拉桿焊縫；標準節(jié)和頂升套架的焊縫和熱影響區(qū)等部位，短則3、5年，長則10年在無損檢測中都發(fā)現(xiàn)過有不同程度的疲勞裂紋存在。這種疲勞裂紋比較細小，大多出現(xiàn)在工件表面，僅憑肉眼較難發(fā)現(xiàn)。在裂紋形成的初期，對于設備的正常使用無任何影響，不會出現(xiàn)異常狀況導致結構破斷。但是對于使用年限較長的起重機，主要受力構件的焊縫及其熱影響區(qū)長期受到交變應力的作用。疲勞裂紋會大量增加并不斷擴展，當結構疲勞損傷積累到一定程度后， 遇到超載、超力矩， 大風等偶發(fā)事件，細小的疲勞裂紋就可能迅速擴展，造成主要受力構件的焊縫或熱影響區(qū)撕裂，導致受力截面減小，當缺陷處承受的最大應力超過其抗拉強度時，就會引發(fā)突然斷裂的事故。建筑起重機械的安全技術性能評估，就是針對使用年限較長的建筑起重機械的金屬結構、各工作機構、重要零部件、電氣元器件、安全保護裝置等，根據(jù)國家或行業(yè)相關標準進行檢驗、檢測與評定。

4.模糊綜合評價方法

模糊綜合評價方法是模糊數(shù)學中應用的比較廣泛的一種方法。在對某一事務進行評價時常會遇到這樣一類問題，由于評價事務是由多方面的因素所決定的，因而要對每一因素進行評價；在每一因素作出一個單獨評語的基礎上，如何考慮所有因素而作出一個綜合評語，這就是一個綜合評價問題。模糊綜合評價是對受多種因素影響的事物做出全面評價的一種十分有效的多因素決策方法，其特點是評價結果不是絕對地肯定或否定，而是以一個模糊集合來表示。

起重機械的安全一直受到有關部門的密切關注，用模糊綜合評價法對起重機械進行安全評價，可以大大提高起重機械的安全使用及管理水平，而且還可以提高對起重機械進行安全管理的效率，是現(xiàn)代化安全管理的發(fā)展趨勢，同時也是安全系統(tǒng)工程在起重機械安全管理中的應用。模糊綜合評價法在應用中其自身也可以逐漸地發(fā)展和完善，適應起重機械自身技術的發(fā)展。

5.人、機、環(huán)境系統(tǒng)

人、機、環(huán)境3個方面的因素是事故發(fā)生的直接原因，而管理失誤是事故發(fā)生的本質原因。根據(jù)這一原理，結合設備不同危險性和往年發(fā)生事故的情況，設備的安全性用下面的公式計算：

式中， K R 為工人素質等級；K S 為機械設備等級；KH 為環(huán)境安全等級；K P 為近兩年該設備事故統(tǒng)計；λ1為管理效能系數(shù)；λ2為機械設備種類相對安全系數(shù)； D為安全等級。

該評價方法是根據(jù)數(shù)學建模的類比原理，結合上海冶金局對安全管理的等效系數(shù)安全評價法得到的。在本方法中，把導致傷亡事故發(fā)生的人、機、環(huán)境看成是并列的3 個直接因素，取它們的幾何平均值，再考慮管理方面的因素、設備種類和往年事故對結果的修正， 最終得出的評價結果。

結束語

對于大型起重機械事故，輕則造成財產(chǎn)損失，重則機毀人亡。因此，起重機械的安全評估工作很有價值。通過安全評估，可以及時掌握設備運行過程中存在的隱患，及時進行糾正、整改。同時，對于已經(jīng)發(fā)生的重大事故，在事故責任鑒定方面，本系統(tǒng)也有十分重要的積極意義。

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