起重机械安全状态评估系统研讨.docx

1、起重机械安全状态评估系统研讨起重机械安全状态评估系统研讨起重机械安全状态评估系统一、起重机械起重机械是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备，其范畴规定为额定起重量大于或者等于05t的升降机；额定起重量大于或者等于1t，且提升高度大于或者等于2m的起重机和承重形式固定的电动葫芦等。起重机械通过起重吊钩或其它取物装置起升或起升加移动重物。起重机械的工作过程一样包括起升、运行、下降及返回原位等步骤。起升机构通过取物装置从取物地点把重物提起，经运行、回转或变幅机构把重物移位，在指定地点下放重物后返回到原位。起重机械按结构不同可分为轻小型起重设备、升降机、起重机和架空单轨系统等几类。轻小型

2、起重设备要紧包括起重滑车、吊具、千斤顶、手动葫芦、电动葫芦和一般绞车，大多体积小、重量轻、使用方便。除电动葫芦和绞车外，绝大多数用人力驱动，适用于工作不繁重的场合。它们能够单独使用，有的也可作为起重机的起升机构。有些轻小型起重设备的起重能力专门大，如液压千斤顶的起重量已达 750吨。升降机要紧作垂直或近于垂直的升降运动，具有固定的升降路线，包括电梯、升降台、矿井提升机和料斗升降机等。起重机是在一定范畴内垂直提升并水平搬运重物的多动作起重机械。架空单轨系统具有刚性吊挂轨道所形成的线路，能把物料运输到厂房各部分，也可扩展到厂房的外部。除此以外, 起重机还有多种分类方法。按取物装置和用途分类, 有吊

3、钩起重机、抓斗起重机、电磁起重机、堆垛起重机、集装箱起重机和救援起重机等。按运移方式分类, 有固定式起重机、运行式起重机、爬升式起重机、随车起重机等。按驱动方式分类, 有支撑起重机、悬挂起重机等。按使用场合分类, 有车间起重机、仓库起重机、建筑起重机、港口起重机、船上起重机等。起重机械是现代工业生产不可缺少的设备, 被广泛地应用于各种物料的起重、运输、装卸和人员输送等作业中。全国起重机械的保有量约25万台左右。全国有起重机生产厂400多家, 年产量约3万余台, 并以每年10%速度递增。由于大多数起重机械活动空间大, 暴露的活动零部件多, 使得事故隐患面积大作业场所常常需要多人配合, 要求指挥、

4、捆扎、驾驶等作业人员配合, 存在较大的难度。由于上述诸多因素的存在,决定了起重机损害事故较多。据资料统计, 我国每年起重损害事故的死亡人数, 占全部工业企业死亡总数的15%左右, 每年起重机事故死亡人数在所有机械事故死亡人数中居首位。在各类起重机械中, 塔吊事故最为突出, 全国塔吊在安装与拆卸中, 死亡人以上的特大事故, 每年都要发生起以上。因此, 起重机械安全不能不引起人们的重视。一次起重机械事故的发生, 其阻碍因素是多方面的, 有专门多因素是偶然形成才引起事故的。从以往发生的起重机械事故分析, 引起起重机械事故的缘故总起来能够分成3个方面, 即起重机械本身、人员因素及治理的因素。1、机械本

5、身的因素。起重机械设备本身存在由于设计、制造欠佳、使用爱护不当造成的缺陷, 使其他因素在十分完好的状态下, 也有可能发生重大设备或人身事故。尽管近年来起重机械于设计制造问题发生的事故所占比例不大, 但这仍旧是值得重视的缘故。而且由于后期的使用爱护不当造成设备的缺陷以致发生的安全事故, 仍占起重机械事故的相当一部分比例。2、人员的因素。起重机械作业人员以及其他与起重机械有关的作业人员, 如起重机械作业范畴内的施工作业人员和起重机械作业空间周围的其他专业作业人员, 甚至是临时进入这2个范畴人员的安全意识、安全技术水平、安全素养等, 对起重机械的安全都有较大的阻碍。如经常显现的由于无证上岗、违章作业

6、、发生紧急情形后处理不当等造成的事故都属于这一类。由于人员的缘故产生的事故占起重机械事故的相当比例。3、治理的缘故。起重机械设备的使用单位对设备的治理状况也阻碍到设备的安全。如对设备台帐的治理、设备安全技术检验的治理、设备使用爱护保养检修的治理、起重机械作业与其他作业的和谐治理等,都将阻碍到起重机械的安全。专门明显, 治理纷乱的企业更容易发生事故。此外, 引起起重机械事故的缘故还有一些非人为能操纵的因素, 如地震、天灾等, 由于发生几率专门小, 在那个地点不予考虑。二、起重机械安全评估现状1、国外研究现状1978年，Denny,V.E.与Gilbert,K.J运用事件树，故障和决策树分析和建模

7、，对发生于1972年的阳光煤矿矿用起重机倒塌事故进行了分析和评判，得出了要紧的危险因素，并求出了合理的安全成本；1991年，英国布拉德福大学KellerA.Z等人提出了采纳模糊理论进行故障分析与安全评判的方法，使模糊的不确定性问题得到定量化处理；1997年日本的Takada和Satomi运用概率风险评判的方法，结合事故树与故障树方法，对日本某起重机系统进行了可靠性研究，并对其进行了安全评判。近年来，许多文献说明世界各国对系统的安全评判工作越来越重视，在故障诊断、可靠性评判与安全治理等方面提出了新的理论和方法，推动了安全评判工作的快速进展。2004年，西班牙瓦伦西亚大学的Lanacio Garc

8、ia-Fernandez，Jose D.Martin-Guerrero和Marta Pla-Castells等首次将人工神经网络引入到门式起重机事故模型中，以运算机辅助形式模拟门式起重机在吊运物资过程中的突发事故和多方面的抢救装置，能够看出运算机技术在安全评判中的应用差不多越来越广泛；2020年，挪威的Stian Ruud和Age Mikkelsen从人、机和环境相结合入手，研究了起重机械的风险评判技术，并指出科技的进步促使新的安全评判方法在不断地进展，在对大型的系统进行评判的时候，不仅仅要考虑到设备的安全性，还要考虑到与之相关的人的心理和环境的阻碍。由此可见，国外起重机械业安全评判领域的研究

9、和应用要紧集中在以下三个方面：1以起重机械概率风险评判作为评判技术的基础把起重机械系统中隐患导致事故的概率和隐患造成的损害的乘积作为系统状态的危险度。隐患发生的概率和造成的损害通过统计数据获得，然而对隐患发生的概率和损害统计不够细致，缺乏有用性，且只讨论了这些数据的模糊性问题。2安全评判过程中的局部关键技术得到了较快的进展在注重安全评判的系统理论和方法研究的同时，局部关键技术开发得到了重视。如在可靠性理论研究过程中研究了系统及元件失效概率的估量问题，以及可供系统安全性评判借鉴的概率估量方法，这对状态不明确系统的定量安全评判研究的奉献具有历史意义。3运算机技术在安全评判工作中得到较大范畴的推广应

10、用数据库和运算机技术对评判对象的客观属性，危险物质的物理化学指标数据，系统运行过程状态的历史数据，系统已有的灾变种类、缘故、后果和进展趋势，发生过程等有效数据运用运算机治理。为准确的确定评判过程的有关参数，合理的估量系统可能的危险灾难模式及其存在形状提供了现代化的技术手段。人工智能技术和安全评判技术相结合使评判过程中的判定推理成为可能，为建立新的安全评判方法体系制造条件，在安全评判技术手段上而言是一场新的革命。2、国内研究现状我国于1990年10月由国防科学技术工业委员会批准公布了类似美国军用标准MIL-STD-822B的军用标准系统安全性通用大纲(GJB900-1990)。受到许多大中型生产

11、经营单位和行业治理部门的高度重视，自此安全评判在我国许多行业部门中开展开来。2003年，安徽马钢股份的龙靖宇、吴海彤和李小兵基于经典统计和模糊统计之上的集值统计，确定具有随机、模糊性质的桥式起重机安全评判指标的安全度值，并在确定过程中，给出评判指标安全度值的可靠性程度和各评判专家的偏离度。此法补偿了目前起重机安全评判中由经典统计法确定安全度值的不足，提高了起重机安全评判的准确度和可靠性。2005年，武汉理工大学的黄海和孙国正对基于模糊理论的机械结构裂化指数及安全性评判与推测系统作简要的介绍，分析和研究系统的指标体系，提出用层次分析法(AHP)和人工神经网络方法相结合确定指标体系中权重和状态指数

12、的设想。并在16t带斗门机技术状态评判及安全使用期限推测项目中进行了验证，成效较好。2020年，湖南工业职业技术学院的柳青、宁朝阳和杨红以某起重机厂 180/50T铸造吊为例，在没有进行原形应力和变形检测的情形下，采纳Algor软件对金属结构进行了三维有限元运算模拟，并对如何利用运算结果判别其强度和刚度作了研究说明，为起重机桥架结构的安全评判提供了依据。2020年，上海宝钢工业检测公司的李贵文、罗云东、贝聿仁和陈力伟首次应用虚拟仪器测试技术在宝钢450t铸造起重机现场试验中，总结了现场应用体会, 为设备无忧运行提供了技术保证, 也为今后开展类似测试分析提供了一些能够借鉴的内容。在我国起重运输机

13、械中，应用最多的安全分析与安全治理方法是安全检查表、安全目标治理和全员设备治理，而故障树分析、故障树分析、人员可靠性分析等方法的应用并不理想，安全专家系统现场偶然使用。在评判方法中，只对综合评判法和模糊评判法认为较好，其他方法一样，造成这种现象的要紧缘故确实是对这些方法的实质没有把握，欠缺理论层次高的人员；二是认为应用难度比较大，评判指标的量化困难；三是大多数企业有运算机但没有相应的安全评判软件，限制了安全评判方法在起重机械中的应用。三、评估方法模型1、起重机械安全性评判的原理起重机械安全性评判的原理确实是通过对起重机械的危险有害因素的区分, 运用恰当的安全性评判方法, 比如安全检查表, 事故

14、树分析法, 风险分析法等形式, 得出起重机危险程度等级, 并提出合理可行的措施, 指导危险源监控和事故预防, 使起重机械安全状况达到可同意的安全水平, 安全性评判的工作内容由起重机械使用和治理方面的评判和设备本身运行状况和评判两大部分组成,前者我们能够采纳定性化的安全检查表、分析起重机械安全治理方面存在的缺陷。依照对安全检查中有相关内容的评判, 我们能够清晰了解起重机械目前使用和治理水平, 从而幸免在用起重机械处于一种低水平的治理状态。2、安全检查表安全检查表是将一系列项目列出检查表进行分析，以确定系统、场所的状态这些项目能够包括场地、周边环境、设施、设备、操作和治理等各方面。目前，安全检查表

15、有3种类型：定性检查表、半定量检查表和否决型检查表。定性安全检查表是列出检查要点逐项检查， 检查结果以对 否表示,检查结果不能量化；半定量检查表是给每个检查要点赋以分值，检查结果以总分表示，有了量的概念，如此，不同的检查对象也能够相互比较，但缺点是检查要点的准确赋值比较困难，而且个别十分突出的危险不能充分地表现出来，我国原化工部1990、1991、1992年安全检查表以及中国石化、天然气总公司安全评判方法中的检查表即为此种类型；否决型检查是给一些专门重要的检查要点作出标记，这些检查要点如不满足，检查结果视为不合格，即具一票否决的作用，如此能够做到重点突出，我国的GB 1354892光气及光气化

16、产品生产装置安全评判通那么中的检查表即属此类。 检查表有各种形式，不论何种形式的检查表，总体的要求是第一内容必须全面，以幸免遗漏要紧的潜在危险。第二要重点突出，简明扼要，否那么的话，检查要点太多，容易掩盖要紧危险，分散人们的注意力，反而使评判不确切。为此，重要的检查条款可作出标记，以便认真查对。 安全检查表要紧有以下优点： 1检查项目系统、完整，能够做到不遗漏任何能导致危险的关键因素，因而能保证安全检查的质量。 2能够依照已有的规章制度、标准、规程等，检查执行情形，得出准确的评判。 3安全检查表采纳提问的方式，有问有答，给人的印象深刻，能使人明白如何做才是正确的，因而可起到安全教育的作用。 4

17、编制安全检查表的过程本身确实是一个系统安全分析的过程，可使检查人员对系统的认识更深刻，更便于发觉危险因素。 要紧缺点是: (1) 只能做定性或一些半定量的评判, 不能给出完全定量的评判结果；(2) 只能对差不多存在的对象进行评判, 假如要对处于规划或设计时期的对象进行评判, 必须找到相似或类似的对象。检查表的编制步骤一样包括: (1) 确定被检查对象, 组织有关人员；(2) 熟悉被分析的系统, 调查不安全因素, 搜集与系统有关的规范、标准、制度等, 明确规定的安全要求；(3) 依照具体情形和要求确定编制方法, 编制安全检查表； (4) 通过反复使用, 不断修改、补充完善。为了使评判工作得到关于

18、系统安全程序方面的概念, 针对安全检查表开发了许多行之有效的评判计值方法, 依照评判计值方法的不同, 检查表量化评判方法又分为: 逐项赋值法、单项否定计分法、加权平均法、评判等级加权法等。其中单项否定计分法适用于起重机械。起重机械有假设干危险因素, 其中只要有一处处于不安全状态, 就有可能导致严峻事故的发生。因此, 把起重机械安全评判表中的某些评判项目确定为对起重机械安全状况具有否决权的项目, 这些项目中只要有一项被判为不合格, 那么视为该系统总体安全状况不合格。检查表法一直是一种被广泛应用于起重机械安全评估的方法, 它以其系统、完整的特点和简单易行的优点为人们所同意。在安全检查表评判中, 所

19、有可能导致危险的因素都将被涉及。通过安全检查表评判, 能够使人们对起重机械安全状态有全面、系统的了解, 对各个子系统的危险程度形成差不多的认识, 达到从宏观上把握安全状态、找出危险源所在的目的。表1起重机械安全检查表被检查单位使用场所设备型号出厂编号设备用途注册代码使用单位参加人员姓名、职务检查内容及意见检查项目 检查内容检查情形作业人员现场作业人员是否持有有效证件合格标志是否有安全检验合格标志，并按规定固定在显著位置，是否在检验有效期内安全装置是否有制动、限位、缓冲、防风等安全爱护装置运行警示铃是否有效设备状况基础或者轨道是否存在明显损坏、变形吊钩是否存在明显损害钢丝绳是否顺畅运行制动装置是

20、否有效运行是否已接地驾驶室是否有明显变形、损坏，是否有良好视野其他情形处理措施使用单位人员签字：监察员： 年 月 日年 月 日3、故障树分析法故障树分析又称事故树分析为或事故逻辑分析,它是对系统安全性进行定性与定量分析评判的一种科学的和先进的方法，已被广泛地运用到现代设计的多个领域之中。事故树分析评判是运用由事件符号和逻辑符号组成的一种图形模式，来分析人机系统中导致灾难事故的各种因素之间的因果关系和逻辑关系，从而判明系统运行当中，各种事故发生的途径和重点环节，为有效地操纵，提供一个简洁而形象的途径。在作业过程中，由于人的失误、机器故障、环境阻碍，随时都有可能发生不同程度的事故。为了不使这些事故

21、导致灾难性后果就要对系统中可能发生事故的各种不安全因素进行分析和推测，以采取相应的措施和手段来防止和排除危险。因此一个系统的事故分析应包括：系统可能发生灾难事故，也称为顶上事件；系统内固有的或潜在的事故因素，包括人、机器、环境因素；各个子系统及各因素之间的相互联系与制约关系，即输入输出的因果逻辑关系，并用专门的符号表示；运算系统的顶上事件的发生概率，进行定量分析与评判。故障树是一种专门的倒立树状逻辑因果关系图，它用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。逻辑门的输入事件是输出事件的因，逻辑门的输出事件是输入事件的果。故障树图 ( 或者负分析树)是一种逻辑因果关系图，它依

22、照元部件状态(差不多事件)来显示系统的状态(顶事件)。就像可靠性框图(RBDs)，故障树图也是一种图形化设计方法，同时作为可靠性框图的一种可替代的方法。一个故障树图是从上到下逐级建树同时依照事件而联系，它用图形化模型路径的方法，使一个系统能导致一个可预知的，不可预知的故障事件失效，路径的交叉处的事件和状态，用标准的逻辑符号(与，或等等)表示。在故障树图中最基础的构造单元为门和事件，这些事件与在可靠性框图中有相同的意义同时门是条件。从系统的角度来说，故障既有因设备中具体部件硬件的缺陷和性能恶化所引起的，也有因软件，如自控装置中的程序错误等引起的。此外，还有因为操作人员操作不当或不经心而引起的损坏

23、故障。 其程序流程图如图1所示。图1故障树分析程序流程图总的说来，故障树分析法具有以下一些特点。它是一种从系统到部件，再到零件，按下降形分析的方法。它从系统开始，通过由逻辑符号绘制出的一个逐步展开成树状的分枝图，来分析故障事件又称顶端事件发生的概率。同时也能够用来分析零件、部件或子系统故障对系统故障的阻碍，其中包括人为因素和环境条件等在内。它对系统故障不但能够做定性的而且还能够做定量的分析；不仅能够分析由单一构件所引起的系统故障，而且也能够分析多个构件不同模式故障而产生的系统故障情形。因为故障树分析法使用的是一个逻辑图，因此，不论是设计人员或是使用和修理人员都容易把握和运用，同时由它可派生出其

24、他专门用途的树。例如，能够绘制出专用于研究修理问题的修理树，用于研究经济效益及方案比较的决策树等。 由于故障树是一种逻辑门所构成的逻辑图，因此适合于用电子运算机来运算；而且关于复杂系统的故障树的构成和分析，也只有在应用运算机的条件下才能实现。明显，故障树分析法也存在一些缺点。其中要紧是构造故障树的余外量相当繁重，难度也较大，对分析人员的要求也较高，因而限制了它的推广和普及。在构造故障树时要运用逻辑运算，在其未被一样分析人员充分把握的情形下，专门容易发生错误和失察。例如，专门有可能把重大阻碍系统故障的事件漏掉；同时，由于每个分析人员所取的研究范畴各有不同，其所得结论的可信性也就有所不同。故障树分

25、析的方法有定性分析和定量分析两种。定性分析是找出导致顶事件发生的所有可能的故障模式,既求出故障的所有最小割集(MCS)。定量分析要紧有两方面的内容:一是由输入系统各单元(底事件)的失效概率求出系统的失效概率；二是求出各单元(底事件)的结构重要度,概率重要度和关键重要度,最后可依照关键重要度和关键重要度,最后可依照关键重要度,概率重要度和关键重要度,最后可依照关键重要度的大小排序出最正确故障诊断和修理顺序,同时也可作为第一改善相对不大可靠的单元的数据。4、结构安全评估法关于金属结构的安全评估技术的研究, 美国、德国、法国和俄罗斯等国在这一领域的工作开展己久,并有多项科研成果公布,这些成果在汽车、

26、航空等工业领域有成功的应用。从1993年9月在上海召开的第七届亚太地区无损害检测会议及1994年6月在北京召开的第二届可靠性、修理性和安全性国际年会的情形看,国内外的研究对象、方法、手段大致相当。国内一些高校和研究院所就诊断方法与操纵技术开展了许多有益的研究,如对焊接裂纹推测及诊断建立了知识库,并运用专家系统就水电站高压岔管的裂纹进行分析;用有限元法对龙门起重机的应力进行分析,用Miner线性积存损害理论及蒙特卡罗法对其疲劳寿命进行推测;利用可靠性中的应力- 强度干涉理论,通过对应力循环的等效变换及随机载荷历程的数据处理,实现了叉车门架的疲劳强度的可靠性设计运算。综合国内外的进展情形,目前的研

27、究对象大多数是机械零件或机械传动件,研究手段多是应用疲劳、振动和可靠性理论,采纳测试、数据分析与操纵等方法。对大型金属结构,专门是对受变载、重载、含缺陷的港口起重机械金属结构的安全评估,以及修理和护理方面的研究尚未广泛深入地开展,也未形成适合各种港口机械特点的系统的安全性检测、分析与评估方法。目前,国内港口起重机械金属结构的安全性评估,要紧是采纳名义应力法进行结构疲劳分析与寿命评估。通过现场应力检测,结合材料的S N 曲线,运算结构的疲劳寿命,扣除设备过去的工作时刻,以此估算金属结构的剩余寿命。应用名义应力法运算疲劳寿命,理论简单,易于分析,然而由于结构材料内部往往差不多存在着如此那样的初始缺

28、陷,加上设备的历史记录不全或不准确,如此就严峻阻碍了这种方法的准确性和可靠性。疲劳破坏是起重机金属结构失效的要紧形式,而起重机金属结构作为一个承载结构系统,它的失效不仅使起重机失去功能,而且容易导致断臂等重大事故。引起起重机金属结构失效的故障要紧有裂纹、局部或整体变形、折断、锈蚀、刚度不足等,其中裂纹是目前起重机械金属结构的要紧故障形式,在门座起重机的转柱、门架、人字架、小拉杆、大拉杆、象鼻梁、臂架等要紧构件上经常显现。裂纹要紧显现在焊缝或焊缝邻近的母材上,它在一定的变化载荷作用下往往会扩展,致使金属结构显现故障。安全性评估方法通常是以幸免在规定工况(包括水压试验)下的安全性评估保证期内发生各

29、种失效模式导致事故的可能为原那么。一样来说一种评估方法只能评定相应的失效模式,只有对各种可能的失效模式进行综合判定或评判后,才能得出该产品或结构是否安全的结论。在实际工作中,常常要采取多种安全性评估方法进行评定,最终得出综合的评定结论。从科学性、成熟性、工程有用性上综合考虑,在常规评定中建议采纳R6 的通用失效评定曲线图来进行防止起裂的评定。研究说明,在绝大多数情形下, R6 通用失效评定曲线是偏于安全的,尽管在个别情形下严格失效评定曲线会比R6通用失效评定曲线低一点,但所有曲线的下包络线在Lr 1范畴内与通用失效评定曲线的误差(以载荷计)均不大于10%。安全性评估包括对评定对象的状况调查(历

30、史、工况、环境) 、缺陷成因分析、失效模式判定、材质检验(包括性能、损害与退化等) 、应力分析、必要的实验与运算,然后对评定对象的安全性进行综合分析和评判。要紧程序如下:(1)调查被评估对象的设计、制造、安装、使用等差不多情形和数据。(2)取得缺陷检验数据。(3)材料性能数据测试或选用。(4)应力状况、应力测试和应力分析。(5)综合安全评判与评估结论。(6)出具评估报告并给出明确的评估结使用较频繁的、工作较繁重的建筑起重机械的金属结构、各工作机构的要紧受力部件, 如吊臂上、下弦杆与斜拉杆的焊缝和热阻碍区, 吊臂销接座及销接头与上、下弦杆的对接焊缝, 吊臂、平稳臂拉杆焊缝; 标准节和顶升套架的焊

31、缝和热阻碍区等部位, 短那么3、5年, 长那么10年在无损检测中都发觉过有不同程度的疲劳裂纹存在。这种疲劳裂纹比较细小, 大多显现在工件表面, 仅凭肉眼较难发觉。在裂纹形成的初期, 关于设备的正常使用无任何阻碍, 可不能显现专门状况导致结构破断。然而关于使用年限较长的起重机, 要紧受力构件的焊缝及其热阻碍区长期受到交变应力的作用。疲劳裂纹会大量增加并不断扩展, 当结构疲劳损害积存到一定程度后, 遇到超载、超力矩, 大风等偶发事件, 细小的疲劳裂纹就可能迅速扩展, 造成要紧受力构件的焊缝或热阻碍区撕裂, 导致受力截面减小, 当缺陷处承担的最大应力超过其抗拉强度时, 就会引发突然断裂的事故。建筑起重机械的安全技术性能评估, 确实是针对使用年限较长的建筑起重机械的金属结构、各工作机构、重要零部件、电气元器件、安全爱护装置等, 依照国家或行业相关标准进行检验、检测与评定。发觉问题, 及时处理, 幸免发生重大恶性事故并延长建筑起重机械的使用寿命5、模糊综合评判方法模糊综合评判方法是模糊数学中应用的比较广泛的一种方法。在对某一事务进行评判经常会遇到如此一类问题，由于评判事务是由多方面的因素所决定的，因而要对每一因素进行评判；在每一因素作出一个单独评语的基础上，如何考虑所有因素而作出一个综合评语，这确实是一个综合评判问题。模糊综合评判是对受多种因素阻碍的事物做出全面评判的一种十分有效的