起重機械安全評估系統(tǒng)

1、起重機械安全狀態(tài)評估系統(tǒng)一、起重機械起重機械是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移動重物的機電設備， 其范圍規(guī)定為額定起重量大于或者等于 0 5t 的升降機；額定起重量大于或者等于 1t ，且提升高度大于或者等于 2m的起重機和承重形式固定的電動葫蘆等。起重機械通過起重吊鉤或其它取物裝置起升或起升加移動重物。起重機械的工作過程一般包括起升、 運行、下降及返回原位等步驟。 起升機構(gòu)通過取物裝置從取物地點把重物提起， 經(jīng)運行、回轉(zhuǎn)或變幅機構(gòu)把重物移位， 在指定地點下放重物后返回到原位。起重機械按結(jié)構(gòu)不同可分為輕小型起重設備、升降機、起重機和架空單軌系統(tǒng)等幾類。輕小型起重設備主要包括起重滑車、吊具、千

2、斤頂、手動葫蘆、電動葫蘆和普通絞車，大多體積小、重量輕、使用方便。除電動葫蘆和絞車外，絕大多數(shù)用人力驅(qū)動， 適用于工作不繁重的場合。 它們可以單獨使用， 有的也可作為起重機的起升機構(gòu)。 有些輕小型起重設備的起重能力很大，如液壓千斤頂?shù)钠鹬亓恳堰_ 750噸。升降機主要作垂直或近于垂直的升降運動，具有固定的升降路線，包括電梯、升降臺、礦井提升機和料斗升降機等。起重機是在一定范圍內(nèi)垂直提升并水平搬運重物的多動作起重機械。架空單軌系統(tǒng)具有剛性吊掛軌道所形成的線路，能把物料運輸?shù)綇S房各部分，也可擴展到廠房的外部。除此以外 ,起重機還有多種分類方法。 按取物裝置和用途分類 ,有吊鉤起重機、抓斗起重機、電磁

3、起重機、堆垛起重機、集裝箱起重機和救援起重機等。按運移方式分類 , 有固定式起重機、運行式起重機、爬升式起重機、隨車起重機等。按驅(qū)動方式分類 , 有支撐起重機、 懸掛起重機等。 按使用場合分類 , 有車間起重機、倉庫起重機、建筑起重機、港口起重機、船上起重機等。起重機械是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設備,被廣泛地應用于各種物料的起重、運輸、裝卸和人員輸送等作業(yè)中。全國起重機械的保有量約25 萬臺左右。全國有起重機生產(chǎn)廠400 多家 ,年產(chǎn)量約 3 萬余臺 ,并以每年 10%速度遞增。由于大多數(shù)起重機械活動空間大 , 暴露的活動零部件多 , 使得事故隱患面積大作業(yè)場所常常需要多人配合 , 要求指揮、捆

4、扎、駕駛等作業(yè)人員配合 , 存在較大的難度。由于上述諸多因素的存在 , 決定了起重機傷害事故較多。據(jù)資料統(tǒng)計 , 我1國每年起重傷害事故的死亡人數(shù),占全部工業(yè)企業(yè)死亡總數(shù)的15%左右 ,每年起重機事故死亡人數(shù)在所有機械事故死亡人數(shù)中居首位。在各類起重機械中 ,塔吊事故最為突出 ,全國塔吊在安裝與拆卸中,死亡人以上的特大事故,每年都要發(fā)生起以上。因此 ,起重機械安全不能不引起人們的重視。一次起重機械事故的發(fā)生,其影響因素是多方面的,有很多因素是偶然形成才引起事故的。從以往發(fā)生的起重機械事故分析,引起起重機械事故的原因總起來可以分成 3 個方面 ,即起重機械本身、人員因素及管理的因素。1、機械本身

5、的因素。起重機械設備本身存在由于設計、制造欠佳、使用維護不當造成的缺陷 ,使其他因素在十分完好的狀態(tài)下,也有可能發(fā)生重大設備或人身事故。雖然近年來起重機械于設計制造問題發(fā)生的事故所占比例不大,但這仍然是值得重視的原因。 而且由于后期的使用維護不當造成設備的缺陷以致發(fā)生的安全事故 ,仍占起重機械事故的相當一部分比例。2、人員的因素。起重機械作業(yè)人員以及其他與起重機械有關的作業(yè)人員,如起重機械作業(yè)范圍內(nèi)的施工作業(yè)人員和起重機械作業(yè)空間周圍的其他專業(yè)作業(yè)人員 , 甚至是臨時進入這 2 個范圍人員的安全意識、 安全技術(shù)水平、安全素質(zhì)等 , 對起重機械的安全都有較大的影響。 如經(jīng)常出現(xiàn)的由于無證上崗、

6、違章作業(yè)、發(fā)生緊急情況后處理不當?shù)仍斐傻氖鹿识紝儆谶@一類。 由于人員的原因產(chǎn)生的事故占起重機械事故的相當比例。3、管理的原因。起重機械設備的使用單位對設備的管理狀況也影響到設備的安全。如對設備臺帳的管理、 設備安全技術(shù)檢驗的管理、設備使用維護保養(yǎng)檢修的管理、起重機械作業(yè)與其他作業(yè)的協(xié)調(diào)管理等, 都將影響到起重機械的安全。很顯然 ,管理混亂的企業(yè)更容易發(fā)生事故。 此外 ,引起起重機械事故的原因還有一些非人為能控制的因素,如地震、天災等 ,由于發(fā)生幾率很小 ,在這里不予考慮。二、起重機械安全評估現(xiàn)狀1、國外研究現(xiàn)狀1978 年， Denny,V.E. 與 Gilbert,K.J運用事件樹，故障和決

7、策樹分析和建模，對發(fā)生于1972 年的陽光煤礦礦用起重機倒塌事故進行了分析和評價，得出了主要的危險因素，并求出了合理的安全成本；1991 年，英國布拉德福大學2KellerA.Z等人提出了采用模糊理論進行故障分析與安全評價的方法，使模糊的不確定性問題得到定量化處理；1997 年日本的 Takada 和 Satomi 運用概率風險評價的方法，結(jié)合事故樹與故障樹方法， 對日本某起重機系統(tǒng)進行了可靠性研究，并對其進行了安全評價。近年來，許多文獻表明世界各國對系統(tǒng)的安全評價工作越來越重視，在故障診斷、可靠性評價與安全管理等方面提出了新的理論和方法， 推動了安全評價工作的快速發(fā)展。 2004 年，西班牙

8、瓦倫西亞大學的 Lanacio Garcia-Fernandez ， Jose D.Martin-Guerrero 和 Marta Pla-Castells 等首次將人工神經(jīng)網(wǎng)絡引入到門式起重機事故模型中， 以計算機輔助形式模擬門式起重機在吊運貨物過程中的突發(fā)事故和多方面的救護裝置， 可以看出計算機技術(shù)在安全評價中的應用已經(jīng)越來越廣泛； 2008 年，挪威的 Stian Ruud 和 Age Mikkelsen 從人、機和環(huán)境相結(jié)合入手，研究了起重機械的風險評價技術(shù)， 并指出科技的進步促使新的安全評價方法在不斷地發(fā)展， 在對大型的系統(tǒng)進行評價的時候， 不僅僅要考慮到設備的安全性，還要考慮到與之

9、相關的人的心理和環(huán)境的影響。由此可見，國外起重機械業(yè)安全評價領域的研究和應用主要集中在以下三個方面：（1）以起重機械概率風險評價作為評價技術(shù)的基礎把起重機械系統(tǒng)中隱患導致事故的概率和隱患造成的損害的乘積作為系統(tǒng)狀態(tài)的危險度。 隱患發(fā)生的概率和造成的損害經(jīng)過統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲得， 但是對隱患發(fā)生的概率和損害統(tǒng)計不夠細致， 缺乏實用性，且只討論了這些數(shù)據(jù)的模糊性問題。（2）安全評價過程中的局部關鍵技術(shù)得到了較快的發(fā)展在注重安全評價的系統(tǒng)理論和方法研究的同時， 局部關鍵技術(shù)開發(fā)得到了重視。如在可靠性理論研究過程中研究了系統(tǒng)及元件失效概率的估計問題， 以及可供系統(tǒng)安全性評價借鑒的概率估計方法， 這對狀態(tài)不明確

10、系統(tǒng)的定量安全評價研究的貢獻具有歷史意義。（3）計算機技術(shù)在安全評價工作中得到較大范圍的推廣應用數(shù)據(jù)庫和計算機技術(shù)對評價對象的客觀屬性， 危險物質(zhì)的物理化學指標數(shù)據(jù)，系統(tǒng)運行過程狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)，系統(tǒng)已有的災變種類、原因、后果和發(fā)展趨勢，發(fā)生過程等有效數(shù)據(jù)運用計算機管理。 為準確的確定評價過程的有關參數(shù)，3合理的推測系統(tǒng)可能的危險災害模式及其存在形態(tài)提供了現(xiàn)代化的技術(shù)手段。人工智能技術(shù)和安全評價技術(shù)相結(jié)合使評價過程中的判斷推理成為可能，為建立新的安全評價方法體系創(chuàng)造條件，在安全評價技術(shù)手段上而言是一場新的革命。2、國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國于 1990 年 10 月由國防科學技術(shù)工業(yè)委員會批準發(fā)布了類似美

11、國軍用標準 MIL-STD-822B的軍用標準系統(tǒng)安全性通用大綱 (GJB900-1990) 。受到許多大中型生產(chǎn)經(jīng)營單位和行業(yè)管理部門的高度重視， 自此安全評價在我國許多行業(yè)部門中開展開來。2003 年，安徽馬鋼股份有限公司的龍靖宇、吳海彤和李小兵基于經(jīng)典統(tǒng)計和模糊統(tǒng)計之上的集值統(tǒng)計， 確定具有隨機、 模糊性質(zhì)的橋式起重機安全評價指標的安全度值， 并在確定過程中， 給出評價指標安全度值的可靠性程度和各評價專家的偏離度。此法彌補了目前起重機安全評價中由經(jīng)典統(tǒng)計法確定安全度值的不足，提高了起重機安全評價的準確度和可靠性。2005 年，武漢理工大學的黃海和孫國正對基于模糊理論的機械結(jié)構(gòu)裂化指數(shù)及安

12、全性評價與預測系統(tǒng)作簡要的介紹， 分析和研究系統(tǒng)的指標體系， 提出用層次分析法 (AHP)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法相結(jié)合確定指標體系中權(quán)重和狀態(tài)指數(shù)的設想。并在“ 16t 帶斗門機技術(shù)狀態(tài)評價及安全使用期限預測”項目中進行了驗證，效果較好。2009 年，湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院的柳青、寧朝陽和楊紅以某起重機廠180/50T 鑄造吊為例，在沒有進行原形應力和變形檢測的情況下，采用Algor 軟件對金屬結(jié)構(gòu)進行了三維有限元計算模擬，并對如何利用計算結(jié)果判別其強度和剛度作了研究說明，為起重機橋架結(jié)構(gòu)的安全評價提供了依據(jù)。2010 年，上海寶鋼工業(yè)檢測公司的李貴文、羅云東、貝聿仁和陳力偉首次應用虛擬儀器測試技術(shù)

13、在寶鋼450t 鑄造起重機現(xiàn)場試驗中，總結(jié)了現(xiàn)場應用經(jīng)驗 , 為設備無憂運行提供了技術(shù)保障 , 也為今后開展類似測試分析提供了一些可以借鑒的內(nèi)容。在我國起重運輸機械中，應用最多的安全分析與安全管理方法是安全檢查表、安全目標管理和全員設備管理，而故障樹分析、故障樹分析、人員可靠性分析等方法的應用并不理想， 安全專家系統(tǒng)現(xiàn)場偶爾使用。 在評價方法中， 只對綜4合評價法和模糊評價法認為較好，其他方法一般， 造成這種現(xiàn)象的主要原因就是對這些方法的實質(zhì)沒有掌握， 欠缺理論層次高的人員； 二是認為應用難度比較大，評價指標的量化困難； 三是大多數(shù)企業(yè)有計算機但沒有相應的安全評價軟件，限制了安全評價方法在起重

14、機械中的應用。三、評估方法模型1、起重機械安全性評價的原理起重機械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 , 安全性評價的工作內(nèi)容由起重機械使用和管理方面的評價和設備本身運行狀況和評價兩大部分組成 , 前者我們可以采用定性化的安全檢查表、分析起重機械安全管理方面存在的缺陷。根據(jù)對安全檢查中有相關內(nèi)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

15、免在用起重機械處于一種低水平的管理狀態(tài)。2、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(jié)果以“對” “否”表示 , 檢查結(jié)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(jié)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， 我國原化工部 1990、1991、1992 年安全檢查表以

16、及中國石化、天然氣總公司安全評價方法中的檢查表即為此種類型；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(jié)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，我國的 GB 1354892 光氣及光氣化產(chǎn)品生產(chǎn)裝置安全評價通則中的檢查表即屬此類。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(nèi)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，5重要的檢查條款可作出標記，以便認真查對。安全檢查表主要有以下優(yōu)點：（1）檢查項目系統(tǒng)、完整，可以做到不遺漏任何能

17、導致危險的關鍵因素，因而能保證安全檢查的質(zhì)量。（2）可以根據(jù)已有的規(guī)章制度、標準、規(guī)程等，檢查執(zhí)行情況，得出準確的評價。（3）安全檢查表采用提問的方式，有問有答，給人的印象深刻，能使人知道如何做才是正確的，因而可起到安全教育的作用。（4）編制安全檢查表的過程本身就是一個系統(tǒng)安全分析的過程，可使檢查人員對系統(tǒng)的認識更深刻，更便于發(fā)現(xiàn)危險因素。主要缺點是 :(1) 只能做定性或一些半定量的評價 , 不能給出完全定量的評價結(jié)果；(2) 只能對已經(jīng)存在的對象進行評價 , 如果要對處于規(guī)劃或設計階段的對象進行評價 , 必須找到相似或類似的對象。檢查表的編制步驟一般包括 :(1) 確定被檢查對象 , 組織

18、有關人員；(2) 熟悉被分析的系統(tǒng) , 調(diào)查不安全因素 , 搜集與系統(tǒng)有關的規(guī)范、標準、制度等 , 明確規(guī)定的安全要求；(3) 根據(jù)具體情況和要求確定編制方法 , 編制安全檢查表；(4) 通過反復使用 , 不斷修改、補充完善。為了使評價工作得到關于系統(tǒng)安全程序方面的概念, 針對安全檢查表開發(fā)了許多行之有效的評價計值方法,根據(jù)評價計值方法的不同,檢查表量化評價方法又分為 :逐項賦值法、單項否定計分法、加權(quán)平均法、評價等級加權(quán)法等。其中單項否定計分法適用于起重機械。起重機械有若干危險因素,其中只要有一處處于不安全狀態(tài) ,就有可能導致嚴重事故的發(fā)生。 因此 ,把起重機械安全評價表中的某些評價項目確定

19、為對起重機械安全狀況具有否決權(quán)的項目,這些項目中只要有一項被判為不合格,則視為該系統(tǒng)總體安全狀況不合格。檢查表法一直是一種被廣泛應用于起重機械安全評估的方法,它以其系統(tǒng)、完整的特點和簡單易行的優(yōu)點為人們所接受。在安全檢查表評價中 ,所有可能導6致危險的因素都將被涉及。 經(jīng)過安全檢查表評價 ,可以使人們對起重機械安全狀態(tài)有全面、系統(tǒng)的了解 , 對各個子系統(tǒng)的危險程度形成基本的認識, 達到從宏觀上掌握安全狀態(tài)、找出危險源所在的目的。表 1 起重機械安全檢查表被檢查單位使用場所設備型號出廠編號設備用途使用單位參加人注冊代碼員姓名、職務檢查內(nèi)容及意見檢查項目檢查內(nèi)容檢查情況作業(yè)人員現(xiàn)場作業(yè)人員是否持有

20、有效證件是否有安全檢驗合格標志，并按規(guī)定固定在顯著合格標志位置，是否在檢驗有效期內(nèi)安全裝置是否有制動、限位、緩沖、防風等安全保護裝置運行警示鈴是否有效基礎或者軌道是否存在明顯損壞、變形吊鉤是否存在明顯損傷設備狀況鋼絲繩是否順暢運行制動裝置是否有效運行是否已接地駕駛室是否有明顯變形、損壞，是否有良好視野其他情況處理措施使用單位人員（簽字） ：監(jiān)察員：年月日年月日3、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)

21、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7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(nèi)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

22、發(fā)生概率，進行定量分析與評價。故障樹是一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關系圖， 它用事件符號、 邏輯門符號和轉(zhuǎn)移符號描述系統(tǒng)中各種事件之間的因果關系。 邏輯門的輸入事件是輸出事件的 " 因 " ，邏輯門的輸出事件是輸入事件的 " 果" 。故障樹圖 (或者負分析樹 ) 是一種邏輯因果關系圖，它根據(jù)元部件狀態(tài)( 基本事件 ) 來顯示系統(tǒng)的狀態(tài) ( 頂事件 ) 。就像可靠性框圖 (RBDs)，故障樹圖也是一種圖形化設計方法， 并且作為可靠性框圖的一種可替代的方法。 一個故障樹圖是從上到下逐級建樹并且根據(jù)事件而聯(lián)系， 它用圖形化 " 模型 " 路徑

23、的方法，使一個系統(tǒng)能導致一個可預知的，不可預知的故障事件（失效） ，路徑的交叉處的事件和狀態(tài)，用標準的邏輯符號 ( 與，或等等 ) 表示。在故障樹圖中最基礎的構(gòu)造單元為門和事件，這些事件與在可靠性框圖中有相同的意義并且門是條件。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。其程序流程圖如圖1 所示。8開始結(jié)束輸入故障樹的邏輯表達式輸出所有最小割集、頂事件的概率和和底事件的發(fā)生概率所有底事件的關鍵重要度求出故障樹的所有割集計算各底事件的關鍵重要度求出故障樹的所有計

24、算頂事件的概率最小割集圖 1 故障樹分析程序流程圖總的說來，故障樹分析法具有以下一些特點。它是一種從系統(tǒng)到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它從系統(tǒng)開始，通過由邏輯符號繪制出的一個逐漸展開成樹狀的分枝圖， 來分析故障事件（又稱頂端事件） 發(fā)生的概率。 同時也可以用來分析零件、 部件或子系統(tǒng)故障對系統(tǒng)故障的影響，其中包括人為因素和環(huán)境條件等在內(nèi)。 它對系統(tǒng)故障不但可以做定性的而且還可以做定量的分析； 不僅可以分析由單一構(gòu)件所引起的系統(tǒng)故障， 而且也可以分析多個構(gòu)件不同模式故障而產(chǎn)生的系統(tǒng)故障情況。 因為故障樹分析法使用的是一個邏輯圖， 因此，不論是設計人員或是使用和維修人員都容易掌握和運用

25、，并且由它可派生出其他專門用途的“樹” 。例如，可以繪制出專用于研究維修問題的維修樹，用于研究經(jīng)濟效益及方案比較的決策樹等。 由于故障樹是一種邏輯門所構(gòu)成的邏輯圖， 因此適合于用電子計算機來計算； 而且對于復雜系統(tǒng)的故障樹的構(gòu)成和分析，也只有在應用計算機的條件下才能實現(xiàn)。顯然，故障樹分析法也存在一些缺點。 其中主要是構(gòu)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(gòu)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(jié)

26、論的可信性也就有所不同。故障樹分析的方法有定性分析和定量分析兩種。 定性分析是找出導致頂事件9發(fā)生的所有可能的故障模式 , 既求出故障的所有最小割集 (MCS)。定量分析主要有兩方面的內(nèi)容 : 一是由輸入系統(tǒng)各單元 ( 底事件 ) 的失效概率求出系統(tǒng)的失效概率；二是求出各單元 ( 底事件 ) 的結(jié)構(gòu)重要度 , 概率重要度和關鍵重要度 , 最后可根據(jù)關鍵重要度和關鍵重要度 , 最后可根據(jù)關鍵重要度 , 概率重要度和關鍵重要度 ,最后可根據(jù)關鍵重要度的大小排序出最佳故障診斷和修理順序 , 同時也可作為首先改善相對不大可靠的單元的數(shù)據(jù)。4、結(jié)構(gòu)安全評估法對于金屬結(jié)構(gòu)的安全評估技術(shù)的研究,美國、德國、

27、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。從 1993 年 9 月在上海召開的“第七屆亞太地區(qū)無損傷檢測會議”及1994年 6 月在北京召開的“第二屆可靠性、維修性和安全性國際年會”的情況看, 國內(nèi)外的研究對象、 方法、手段大致相當。 國內(nèi)一些高校和研究院所就診斷方法與控制技術(shù)開展了不少有益的研究 , 如對焊接裂紋預測及診斷建立了知識庫 , 并運用專家系統(tǒng)就水電站高壓岔管的裂紋進行分析 ; 用有限元法對龍門起重機的應力進行分析 , 用 Miner 線性積累損傷理論及蒙特卡羅法對其疲勞壽命進行預測 ; 利用可靠性中的“應力

28、 - 強度干涉理論” , 通過對應力循環(huán)的等效變換及隨機載荷歷程的數(shù)據(jù)處理 , 實現(xiàn)了叉車門架的疲勞強度的可靠性設計計算。綜合國內(nèi)外的發(fā)展情況 , 目前的研究對象大多數(shù)是機械零件或機械傳動件 , 研究手段多是應用疲勞、 振動和可靠性理論 , 采用測試、數(shù)據(jù)分析與控制等方法。對大型金屬結(jié)構(gòu) , 尤其是對受變載、重載、含缺陷的港口起重機械金屬結(jié)構(gòu)的安全評估 , 以及維修和護理方面的研究尚未廣泛深入地開展, 也未形成適合各種港口機械特點的系統(tǒng)的安全性檢測、分析與評估方法。目前 , 國內(nèi)港口起重機械金屬結(jié)構(gòu)的安全性評估, 主要是采用名義應力法進行結(jié)構(gòu)疲勞分析與壽命評估。通過現(xiàn)場應力檢測 , 結(jié)合材料的

29、 S N 曲線 , 計算結(jié)構(gòu)的疲勞壽命 , 扣除設備過去的工作時間 , 以此估算金屬結(jié)構(gòu)的剩余壽命。 應用名義應力法計算疲勞壽命 , 理論簡單 , 易于分析 , 但是由于結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部往往已經(jīng)存在著這樣那樣的初始缺陷 , 加上設備的歷史記錄不全或不準確 , 這樣就嚴重影響了這種方法的準確性和可靠性。10疲勞破壞是起重機金屬結(jié)構(gòu)失效的主要形式 , 而起重機金屬結(jié)構(gòu)作為一個承載結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的主要故障形式 , 在門座起重機的

30、轉(zhuǎn)柱、門架、人字架、小拉桿、大拉桿、象鼻梁、臂架等主要構(gòu)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(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障。安全性評估方法通常是以避免在規(guī)定工況 ( 包括水壓試驗 ) 下的安全性評估保證期內(nèi)發(fā)生各種失效模式導致事故的可能為原則。 一般來說一種評估方法只能評定相應的失效模式 , 只有對各種可能的失效模式進行綜合判斷或評價后 , 才能得出該產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)是否安全的結(jié)論。在實際工作中 , 常常要采取多種安全性評估方法進行評定 , 最終得出綜合的評定結(jié)論。從科學性、成熟性、工程實用性上綜合考慮 , 在常規(guī)評定中建議采用 R6 的通用失效評定

31、曲線圖來進行防止起裂的評定。研究表明 , 在絕大多數(shù)情況下 , R6 通用失效評定曲線是偏于安全的 , 雖然在個別情況下嚴格失效評定曲線會比 R6 通用失效評定曲線低一點 , 但所有曲線的下包絡線在 Lr < 1 范圍內(nèi)與通用失效評定曲線的誤差 ( 以載荷計 ) 均不大于 10%。安全性評估包括對評定對象的狀況調(diào)查 ( 歷史、工況、環(huán)境 ) 、缺陷成因分析、失效模式判斷、材質(zhì)檢驗 ( 包括性能、損傷與退化等 ) 、應力分析、必要的實驗與計算 , 然后對評定對象的安全性進行綜合分析和評價。主要程序如下 :(1) 調(diào)查被評估對象的設計、制造、安裝、使用等基本情況和數(shù)據(jù)。(2) 取得缺陷檢驗數(shù)

32、據(jù)。(3) 材料性能數(shù)據(jù)測試或選用。(4) 應力狀況、應力測試和應力分析。(5) 綜合安全評價與評估結(jié)論。(6) 出具評估報告并給出明確的評估結(jié)使用較頻繁的、 工作較繁重的建筑起重機械的金屬結(jié)構(gòu)、 各工作機構(gòu)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11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 ,

33、不會出現(xiàn)異常狀況導致結(jié)構(gòu)破斷。但是對于使用年限較長的起重機 , 主要受力構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gòu)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(shù)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(jié)構(gòu)、各工作機構(gòu)、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。發(fā)現(xiàn)問題 , 及

34、時處理 , 避免發(fā)生重大惡性事故并延長建筑起重機械的使用壽命5、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(jié)果不是絕對地肯定或否定，而是以一個模糊集合來表示。下面簡要介紹一下模糊綜合評價法的原理及步驟。第一 , 一個系統(tǒng)涉及的因素較多, 要綜合評價各方面的因素對安全總的

35、影響結(jié)果 , 以做出更近實際的評價。因此,首先要建立1個有關評價內(nèi)容的因素標準 ,稱之為因素集 :X=X1,X2,? ,Xn ,其中 Xi ( i = 1,2, ? , n)為影響安全的第i 個因素。其次還要建立1個評語集合 , Y =Y1,Y2,?,YK,其中 Yj ( j = 1, 2,? , k)為評價結(jié)果的第j個等級 2。這樣 ,就可以得到1 個綜合評價的模糊集矩陣S, 即X和 Y的笛卡爾乘積12第二 ,對于因素集中各因素,對安全的影響并不一樣。要為其確定表示重要程度的權(quán)重,即權(quán)重系數(shù)集: R = ( r1 , r2 ,? , rn ) ,其中 r1 ,r2 ,? , rn為因素集中因

36、素X1 , X2 ,? , Xn對應的權(quán)重。第三 ,進行模糊綜合評判運算,利用模糊集會的代數(shù)乘積運算得評判矩陣以評語為優(yōu)、良、合格、不合格討論,則B=(Z1,Z2,Z3,Z4)。第四 ,根據(jù)模糊數(shù)學的擇近原則,做如下判斷 :若 Z1 > Z1 , Z2 , Z3 , Z4 ,則評價結(jié)果為優(yōu) ;若Z2>Z1,Z2,Z3,Z4,則評價結(jié)果良 ;若Z3>Z1,Z2,Z3 , Z4 ,則評價結(jié)果為合格 ;若 Z4 > Z1 ,Z2 , Z3 , Z4 ,則評價結(jié)果為不合格。第五 , 根據(jù)運算結(jié)果評判系統(tǒng)的安全水平。有 4 種判斷結(jié)果。當評價結(jié)果為優(yōu)、良、合格時系統(tǒng)均為安全 ,

37、屬安全基礎較好的系統(tǒng)。 當系統(tǒng)評價結(jié)果為不合格時 , 可區(qū)分為以下幾種情況 :(1)若Z4<Z1+Z2,Z4<Z2+Z3,Z4<Z1+Z3,說明該系統(tǒng)性能較差 ,在檢驗周期內(nèi)可能釀成設備、 人身事故 ,存在事故隱患 ,應對危險部位進行整改后復檢 ;(2)若Z4>Z1+Z2,Z4>Z2+Z3,Z4>Z1+Z3,說明該系統(tǒng)性能很差 ,在檢驗周期內(nèi)可能釀成重大設備、 人身事故 , 存在重大事故隱患 , 應全面整改后復檢；13(3) 若 Z4 > Z1 + Z2 + Z3 , 說明該系統(tǒng)已不具備運行條件 , 在檢驗周期內(nèi)會發(fā)生重大事故。多級模糊綜合評價方法與步

38、驟與此類似 , 其評價以單級模糊評價的結(jié)果為基礎 , 因素集是多個單級評價因素集的集合。 在下面起重機安全性評價中 , 將用到 2 級模糊綜合評價。這里所說的系統(tǒng) , 指所有評價內(nèi)容組成的一個整體。當評價對象為起重機械時 , 系統(tǒng)是指包括起重機械本身以及與其有關的檔案、人員、規(guī)章制度、管理等在內(nèi)的一個整體。由前面的分析 , 影響起重機械安全的因素有機械、 人員及管理 , 因此 , 將起重機械安全性評價分 3 部分進行 , 即在第 2 級評價中 , 評價的因素集為機械、 人員、管理。(1) 由于起重機械種類多。 組成結(jié)構(gòu)差別很大 , 因此 , 在 3 部分的 1 級評價中 , 其評價內(nèi)容、評價中

39、檢查的標準會有很大差別 , 這反映在不同的起重機械其檢查表內(nèi)容及檢查所依據(jù)的標準、 規(guī)范等的不同上。 這里從方法上介紹如何進行評價工作。要進行具體的某一種類型某種型號的起重機械的評價 , 則應或制訂應用具體的安全檢查表 , 附列其安全檢查應抽查點的數(shù)量及其所依據(jù)的標準等。(2) 在 2 級評價中 , 權(quán)重的確定均應由專家組或大量事故按原因的歸類統(tǒng)計確定。在按事故原因歸類統(tǒng)計時 , 2 級評價中 , 其基數(shù)是所有的事故 , 在 1 級評價中 , 其基數(shù)是相應部分的統(tǒng)計數(shù)目。(3) 在 2 級評價中 , 評價結(jié)果的分組即評價集 , 均采用 4 級形式 , 即優(yōu)、良、合格、不合格 , 分別對應安全中的特級安全級、安全