FM ECA在電梯安全評(píng)估中的應(yīng)用

咼娓 張媛媛 吳占穩(wěn)

（中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院 北京 100029）

電梯安全評(píng)估是針對(duì)在用電梯,以有效降低電梯風(fēng)險(xiǎn)、減少事故率為目的,通過(guò)安全評(píng)估結(jié)果確定電梯整機(jī)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)定[1]。電梯安全評(píng)估通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、電梯整機(jī)綜合安全狀況等級(jí)判定,結(jié)合技術(shù)復(fù)雜程度和經(jīng)濟(jì)可行性,提出對(duì)電梯整機(jī)進(jìn)行“一般修理”“重大修理”“改造”和“更新”的建議,對(duì)使用管理、日常維護(hù)保養(yǎng)方面存在的安全隱患提出改進(jìn)措施。

我國(guó)自20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始對(duì)電梯實(shí)行安全監(jiān)察制度,目的是預(yù)防和減少事故,保障電梯安全運(yùn)行。經(jīng)過(guò)多年的努力,電梯事故得到有效控制,萬(wàn)臺(tái)事故率呈穩(wěn)中有降趨勢(shì)。然而,近年來(lái)發(fā)生的若干起造成重大社會(huì)影響的電梯事故表明,電梯安全風(fēng)險(xiǎn)依然存在,電梯事故隱患仍需要治理,尤其是既有電梯“老齡化”程度也在逐年加深,這些電梯故障多,停梯困人現(xiàn)象頻繁,其中部分電梯制造安裝時(shí)執(zhí)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)目前已經(jīng)更新?lián)Q版,電梯安全性能不能滿足現(xiàn)版標(biāo)準(zhǔn)的全部要求,這些問(wèn)題困擾著電梯使用單位,也給特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門帶來(lái)不小的壓力。傳統(tǒng)的安全監(jiān)察和檢驗(yàn)“雙軌制”,無(wú)法滿足電梯隱患治理的需要,不足以撬動(dòng)電梯隱患治理資金的投入。

2015年10月14日,原質(zhì)檢總局特種設(shè)備局印發(fā)了《在用電梯安全評(píng)估導(dǎo)則——曳引驅(qū)動(dòng)電梯（試行）》（簡(jiǎn)稱導(dǎo)則）,在全國(guó)范圍內(nèi)推廣電梯安全評(píng)估工作,提出了以實(shí)現(xiàn)電梯安全為目的,通過(guò)查找設(shè)備本體、使用管理、日常維護(hù)保養(yǎng)等一個(gè)或多個(gè)環(huán)節(jié)中存在的風(fēng)險(xiǎn),對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)定,并提出合理可行的安全對(duì)策的電梯安全評(píng)估工作[2]。全國(guó)各個(gè)地方積極響應(yīng)號(hào)召,陸續(xù)開(kāi)展了安全評(píng)估工作。根據(jù)導(dǎo)則指導(dǎo),自2015年起,新疆維吾爾自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)、上海市、陜西省、河南省、安徽省、四川省、遼寧省、貴州省、北京市、天津市、湖南省、山東省等省、自治區(qū)、直轄市陸續(xù)發(fā)布了有關(guān)電梯安全評(píng)估的地方標(biāo)準(zhǔn)。安全評(píng)估工作對(duì)電梯安全監(jiān)察和檢驗(yàn)工作提供了有力補(bǔ)充。與檢驗(yàn)相比,安全評(píng)估具有多標(biāo)準(zhǔn)、多維度、多項(xiàng)目、多措施的特點(diǎn),更加全面、客觀地反映了電梯的運(yùn)行狀態(tài),推動(dòng)電梯產(chǎn)權(quán)、使用單位深入開(kāi)展隱患治理,收到良好成效。

1 FMECA電梯安全評(píng)估程序

1.1 FMECA方法

故障類型、影響和危險(xiǎn)度分析（FMECA）基于故障類型和影響分析（FMEA）,在定性分析的基礎(chǔ)上包括了故障發(fā)生難易程度的評(píng)價(jià)或發(fā)生的概率,從而把故障類型和影響分析（FMEA）與危險(xiǎn)度分析（CA）結(jié)合起來(lái)。這樣,若確定了每個(gè)元件的故障發(fā)生概率,就可以確定設(shè)備、系統(tǒng)或裝置的故障發(fā)生概率,從而定量地描述故障的影響[3]。FMECA評(píng)估程序如圖1所示。

圖1 FMECA電梯安全評(píng)估程序

1.2 FMECA分析

●1.2.1 子系統(tǒng)劃分

在進(jìn)行電梯故障類型及原因分析前,宜將電梯分解為若干個(gè)子系統(tǒng),如：

1）與電梯本體相關(guān)的子系統(tǒng),如：

曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯：曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、門系統(tǒng)、轎廂系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等[4]。

自動(dòng)扶梯與自動(dòng)人行道：梯路導(dǎo)軌系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、梯級(jí)系統(tǒng)、扶手和支撐系統(tǒng)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等[4]。

2）與電梯使用管理相關(guān)的子系統(tǒng),如：

故障因素：歷年出現(xiàn)的故障情況；環(huán)境因素：電梯使用環(huán)境中的限制因素；使用工況因素：流量、載荷統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)；部件因素：已經(jīng)停產(chǎn)的部件情況等；使用單位安全管理機(jī)構(gòu)和人員崗位責(zé)任制度因素；維保質(zhì)量及維保人員能力與工作情況因素,及相關(guān)工作記錄。

●1.2.2 電梯本體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

1）故障嚴(yán)重程度

通過(guò)考慮人身傷害、社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失3個(gè)方面評(píng)價(jià)故障嚴(yán)重程度。引入人身傷害系數(shù)HF、社會(huì)影響系數(shù)SIF和經(jīng)濟(jì)損失系數(shù)ELF作為評(píng)價(jià)指標(biāo)[5]。

故障后果嚴(yán)重程度系數(shù)α=HF+SIF+ELF。故障后果嚴(yán)重程度系數(shù)應(yīng)被評(píng)估為下列之一：1-高,α≥16或X（X代表造成人員死亡）；2-中,α取9～15；3-低,α取3～8；4-可忽略,α取0～2[5]。

2）故障發(fā)生的概率等級(jí)

通過(guò)考慮設(shè)備故障情況、自檢和維護(hù)保養(yǎng)情況2個(gè)方面評(píng)價(jià)故障發(fā)生的概率等級(jí)。引入故障系數(shù)DF,故障模式發(fā)生系數(shù)DF1,引發(fā)故障原因發(fā)生系數(shù)DF2,故障原因發(fā)生概率DF3,故障原因發(fā)生的速率DF4及自檢和維護(hù)保養(yǎng)系數(shù)IMF作為評(píng)價(jià)指標(biāo)[5]。

故障發(fā)生概率等級(jí)β=DF+IMF,其中DF=DF1×DF2+DF3×DF4。故障發(fā)生的概率等級(jí)應(yīng)被評(píng)估為下列之一：A-頻繁,β≥15或X（X代表故障模式發(fā)生）；B-很可能,β取11～14；C-偶爾,β取7～10；D-極少,β取5～6；E-不太可能,β取3～4；F-幾乎不可能,β≤2[5]。

3）故障模式風(fēng)險(xiǎn)類別評(píng)定

按照表1評(píng)定設(shè)備本體每個(gè)故障模式的風(fēng)險(xiǎn)類別。風(fēng)險(xiǎn)類別分為高、中高、中、低。

表1 電梯設(shè)備本體故障模式風(fēng)險(xiǎn)類別

4）電梯設(shè)備本體子系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定

電梯設(shè)備本體子系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)應(yīng)被評(píng)估為下列之一：

（1）高風(fēng)險(xiǎn)：子系統(tǒng)存在高風(fēng)險(xiǎn)類別故障模式；

（2）中高風(fēng)險(xiǎn)：子系統(tǒng)存在超過(guò)子系統(tǒng)故障模式總數(shù)30%的中高風(fēng)險(xiǎn)類別故障模式；

（3）中風(fēng)險(xiǎn)：子系統(tǒng)存在中高風(fēng)險(xiǎn)或中風(fēng)險(xiǎn)類別故障模式,且中高風(fēng)險(xiǎn)數(shù)量不超過(guò)子系統(tǒng)故障模式總數(shù)的30%；

（4）低風(fēng)險(xiǎn)：子系統(tǒng)故障模式均為低風(fēng)險(xiǎn)類別。

5）電梯設(shè)備本體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定

九一八以后，帝國(guó)主義的炮火打碎了中國(guó)的和平，狂飆的時(shí)代撼著整個(gè)遠(yuǎn)東，驚破了沉醉的夢(mèng)魂，太平洋的潮流和群眾的吶喊一致地怒吼了，戲劇底責(zé)任，是負(fù)有嚴(yán)重性的宣傳，在這垂危的國(guó)難期間，它當(dāng)然不能再落后了，所以復(fù)活后的戲劇，劇社像雨后春筍一般成立，完成一條堅(jiān)固的陣線。

電梯設(shè)備本體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分為I級(jí)、II級(jí)、III級(jí)、IV級(jí),應(yīng)被評(píng)估為下列之一：

（1）I級(jí)：各子系統(tǒng)全部為低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；

（2）II級(jí)：子系統(tǒng)存在中風(fēng)險(xiǎn)或低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),且低風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)數(shù)量不為0；

（3）III級(jí)：子系統(tǒng)存在不超過(guò)3個(gè)中高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并且沒(méi)有高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；

（4）IV級(jí)：子系統(tǒng)存在超過(guò)3個(gè)中高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)或存在高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)[6]。

●1.2.3 電梯使用管理風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

表2 電梯使用管理風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

●1.2.4 電梯綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)

根據(jù)電梯本體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和使用管理風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),按照表3判定電梯綜合安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí),劃分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)。

表3 電梯綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)

根據(jù)綜合安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí),可按照?qǐng)D2所列原則給出相應(yīng)的安全評(píng)估結(jié)論。

圖2 電梯安全評(píng)估結(jié)論劃分

1.3 降低風(fēng)險(xiǎn)的措施

根據(jù)設(shè)備本體風(fēng)險(xiǎn)類別和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定結(jié)果,結(jié)合電梯安全管理中存在的安全隱患,提出降低風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)采取的措施：

1）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定為一級(jí)的,應(yīng)提出使用中加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)的建議；

2）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定為二級(jí)的,通過(guò)更換或調(diào)整零部件可以恢復(fù)其安全功能的,應(yīng)提出對(duì)該電梯進(jìn)行修理的建議；

3）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定為三級(jí)的,通過(guò)修理不能恢復(fù)其功能安全的,應(yīng)提出對(duì)該電梯進(jìn)行改造的建議；

4）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定為四級(jí)的,不能通過(guò)修理、改造恢復(fù)其安全功能的,或修理、改造需要更換零部件總價(jià)值高于同類整機(jī)價(jià)值的50%的,宜提出對(duì)該電梯進(jìn)行更新。

2 應(yīng)用實(shí)例

應(yīng)用FMECA電梯安全評(píng)估方法,于2020年12月10日至12月17日期間對(duì)市場(chǎng)監(jiān)管總局某辦公區(qū)辦公樓內(nèi)共16臺(tái)電梯進(jìn)行了安全評(píng)估及適用性研究。成立了由3人組成的評(píng)估工作組,評(píng)估組3人皆具有10年以上電梯檢驗(yàn)工作經(jīng)驗(yàn),且具備電梯檢驗(yàn)員及以上資格,組長(zhǎng)具有高級(jí)工程師職稱。通過(guò)向使用單位、維保單位了解電梯使用情況和故障記錄,利用電梯綜合性能測(cè)試儀、電梯平衡系數(shù)測(cè)試儀等檢測(cè)儀器現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上,評(píng)估人員進(jìn)行了電梯設(shè)備本體和使用管理的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估,并給出了電梯總體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和降低風(fēng)險(xiǎn)的措施建議。

辦公區(qū)16臺(tái)電梯使用時(shí)間均已超過(guò)18年,其中包括4臺(tái)通力品牌曳引驅(qū)動(dòng)乘客電梯、8臺(tái)上海三菱品牌曳引驅(qū)動(dòng)乘客電梯和4臺(tái)上海三菱品牌自動(dòng)扶梯。電梯使用環(huán)境、使用頻次沒(méi)有明顯區(qū)別。

被評(píng)估電梯中有4臺(tái)通力品牌曳引驅(qū)動(dòng)乘客電梯,設(shè)備本體劃分為8個(gè)子系統(tǒng),存在無(wú)層門護(hù)腳板、線路老化、并聯(lián)控制板老化損壞、轎廂底部存在銹蝕、層門門頭鋼絲繩有銹蝕、限速器旋轉(zhuǎn)部分與轎壁距離不足50 mm、緩沖器支座及導(dǎo)軌底部銹蝕、緩沖器老化破碎等故障現(xiàn)象。4臺(tái)電梯的門系統(tǒng)、轎廂系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)被評(píng)定為高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),3個(gè)子系統(tǒng)被評(píng)定為中高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),2個(gè)子系統(tǒng)被評(píng)定為中風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),設(shè)備本體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)被評(píng)估為IV級(jí)。在使用管理方面,對(duì)故障、環(huán)境、使用工況、部件4個(gè)因素進(jìn)行了評(píng)估,故障因素和部件因素存在高使用管理風(fēng)險(xiǎn),使用管理的評(píng)估結(jié)論為差。4臺(tái)電梯綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)被評(píng)定為四級(jí),為保障今后電梯使用的長(zhǎng)期安全和優(yōu)化綜合管理成本投入,建議對(duì)此4臺(tái)電梯進(jìn)行更新。

以單位內(nèi)編號(hào)為L(zhǎng)1的通力品牌曳引驅(qū)動(dòng)乘客電梯的設(shè)備本體的門系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)為例,設(shè)備本體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估評(píng)定見(jiàn)表4。4臺(tái)通力電梯使用管理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估見(jiàn)表5。

表4 單位內(nèi)編號(hào)為L(zhǎng)1的通力品牌曳引驅(qū)動(dòng)乘客電梯設(shè)備本體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估

表5 4臺(tái)通力品牌曳引驅(qū)動(dòng)乘客電梯使用管理風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估

被評(píng)估電梯中有8臺(tái)上海三菱品牌曳引驅(qū)動(dòng)乘客電梯,設(shè)備本體劃分為8個(gè)子系統(tǒng),存在抱閘接觸器點(diǎn)燒蝕、制動(dòng)鐵芯磨損、曳引機(jī)底座橡膠墊老化、P1電路板表面腐蝕、層門門輪表面橡膠老化、層門門繩籠狀畸變等故障現(xiàn)象。8臺(tái)電梯的電氣控制系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)被評(píng)定為高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),1個(gè)子系統(tǒng)被評(píng)定為中高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),5個(gè)子系統(tǒng)被評(píng)定為中風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),設(shè)備本體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)被評(píng)估為IV級(jí)。在使用管理方面,對(duì)故障、環(huán)境、使用工況、部件4個(gè)因素進(jìn)行了評(píng)估,使用工況因素和部件因素存在高使用管理風(fēng)險(xiǎn),使用管理的評(píng)估結(jié)論為差。8臺(tái)電梯綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)被評(píng)定為四級(jí),為保障今后電梯使用的長(zhǎng)期安全和優(yōu)化綜合管理成本投入,建議對(duì)此8臺(tái)電梯進(jìn)行改造。

被評(píng)估電梯中有4臺(tái)上海三菱品牌自動(dòng)扶梯,設(shè)備本體風(fēng)劃分為7個(gè)子系統(tǒng),存在控制線路老化、工作制動(dòng)器無(wú)法實(shí)現(xiàn)額定載荷有效制動(dòng)、梯級(jí)軸塑料卡件老化破損、梯級(jí)鏈張緊彈簧固定螺母有脫落風(fēng)險(xiǎn)、梯級(jí)表面有破損現(xiàn)象、梯級(jí)滾輪老化破損等故障現(xiàn)象。4臺(tái)扶梯的安全保護(hù)系統(tǒng)被評(píng)定為高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),1個(gè)子系統(tǒng)被劃分為中高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),5個(gè)子系統(tǒng)被劃分為中風(fēng)險(xiǎn)及以下等級(jí),設(shè)備本體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)被評(píng)估為IV級(jí)。在使用管理方面,對(duì)故障、環(huán)境、使用工況、部件4個(gè)因素進(jìn)行了評(píng)估,使用工況因素和部件因素存在高使用管理風(fēng)險(xiǎn),使用管理的評(píng)估結(jié)論為差。4臺(tái)扶梯綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)被評(píng)定為四級(jí)。為保障今后自動(dòng)扶梯使用的長(zhǎng)期安全和優(yōu)化綜合管理成本投入,建議對(duì)此4臺(tái)自動(dòng)扶梯進(jìn)行改造。

通過(guò)此次適用性研究,確定了FMECA電梯安全評(píng)估方法的可行性,使用單位根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)電梯進(jìn)行了改造或更新,消除了電梯安全隱患。

3 結(jié)束語(yǔ)

FMECA是一種較為精細(xì)的分析方法,將前期的故障類型和影響定性分析與后期的危險(xiǎn)度計(jì)算分析結(jié)合起來(lái),實(shí)現(xiàn)安全評(píng)估的定量分析[7]。研究細(xì)化了FMECA的電梯安全評(píng)估程序,通過(guò)對(duì)實(shí)際在用電梯的適用性研究,確認(rèn)了FMECA電梯安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可行性。