夏常福 胡靜波

南京市特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院

近年來，我國已加強對起重機械設備的安全管理，隨著《特種設備安全法》的頒布實施，相關安全技術規(guī)范（TSG）的相繼實施，對起重機的管理已經(jīng)日漸規(guī)范，形成了使用單位自檢和檢驗機構年檢的格局。但是，目前我國的起重機管理還是經(jīng)驗型的、規(guī)定型的，與國外開展的基于風險的檢測( RBI)技術比較，檢測項目繁雜，重點不突出，對起重機械的失效模式和失效原因考慮不夠，檢測法規(guī)往往根據(jù)經(jīng)驗規(guī)定了固定的檢測周期，制定的檢測方案(計劃、規(guī)則) 針對性不強，不能根據(jù)設備的風險等級確定檢驗頻次，將有限的檢測資源集中在最需要關注的區(qū)域。目前采用的方法雖然對起重機械安全運行起到了一定的保障作用，但對起重機械生產(chǎn)使用的效率及經(jīng)濟效益也有一定的負面影響。近幾年來，我國起重機械數(shù)量都以10%以上的速度增長，在用起重機械數(shù)量已超過150多萬臺，面對如此龐大的檢驗市場，提高檢驗效率和有效性，既保證設備的安全運行，又充分考慮生產(chǎn)和使用單位需求的效率和經(jīng)濟效益，是擺在我們面前的一個嚴峻的課題。

1 RBI技術

RBI技術是基于風險的檢測（Risk Based Inspection）的縮寫，是近年來發(fā)展起來的一項設備管理新技術。該技術以風險分析為基礎，通過對設備系統(tǒng)中固有的風險因素進行綜合評價，確定設備的風險等級，并提出適合的設備維修保養(yǎng)計劃，降低設備維護成本，有效預防設備事故的發(fā)生。RBI技術的核心概念是風險，風險不同于危險，風險是危險發(fā)生的概率和危險發(fā)生后造成后果的綜合結果，風險是由這兩個因素共同作用，具體的表達公示為：

RBI方法通過對失效概率、失效后果和風險三個參數(shù)的評估可較為準確的確定被檢對象的范圍和要求。

在大型起重機安全管理領域，RBI技術的具體應用可分為定性、半定量和定量三種，三種方法的關系是相互輔助，而不是對立的。其中定性方法可應用在對大型起重機整機中，首先對整機進行風險等級的劃分；在每個機構的范圍內可以使用半定量的方法進行分析；具體到起重機中的每個零部件或結構則可使用定量的方法進行計算。定量的計算方法工作量巨大，需要對大量原始數(shù)據(jù)進行具體的分析，在對各零部件和機構進行分析的基礎上，最終可以對整機進行定量的分析。定量的分析結果可以直接用于指導起重機的安全管理策略，如缺陷最可能存在的部位，何種缺陷造成的危害最大，考慮安全和經(jīng)濟的最優(yōu)檢驗周期等。

2 應用現(xiàn)狀

目前，在鍋爐、壓力管道等承壓設備的檢驗、檢測和管理體系中RBI技術應用較為成熟。文獻[1]綜述了RBI技術在我國的應用進展，重點介紹了RBI技術的原理及其在石油化工、電力、船舶行業(yè)和海上石油平臺系統(tǒng)中的實施情況，對該技術在我國應用時遇到的問題，特別是相應軟件的國產(chǎn)化問題、國家法規(guī)的支持等進行了詳細探討，指出了RBI技術在我國的應用前景。文獻[2]在對RBI體系研究的基礎上，闡述了RBI的系統(tǒng)思想、實施步驟與應用價值；在工藝危害性分析的基礎上，采用挪威船級社的ORBIT Onshore軟件對常減壓裝置進行了定量RBI分析，識別出裝置設備和管道的主要腐蝕損傷模式，確定設備和管道的風險大小分布以及風險檢測策略，并根據(jù)RBI在化工等行業(yè)企業(yè)的應用實踐對RBI技術在我國應用的不足提出了相關的改進建議。文獻[3]在中國三十余套石化裝置開展RBI實踐經(jīng)驗積累的基礎上，針對中國部分承壓設備缺陷嚴重與長期服役的特點，分析了標準API581中不考慮原始缺陷及以設計壽命為基準來計算失效概率的局限性，結合中國承壓設備使用狀況，提出了以剩余壽命為基準來計算評價失效概率的概念和方法，提高了RBI分析結果的安全性。文獻[4]介紹了RBI技術在國內外的起源及發(fā)展，著重以案例的形式研究分析了我國RBI技術的應用現(xiàn)狀，并針對我國RBI實施過程中遇到的問題提出了深層次的思考。對我國RBI工作現(xiàn)狀進行了宏觀詮釋。

在機電類特種設備，尤其是起重機領域，RBI技術的研究和應用體系有待形成。整體來說我國在特種機電設備風險管理方面起步較晚，其體系建立發(fā)展也相對緩慢，致使我國對整個體系的認識還處于初級階段，但隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展和特種設備的廣泛使用，特種機電設備風險管理體系的研究逐步引起重視并成為研究熱點。

文獻[5]詳細介紹了起重機檢驗的分類和各自特點，文中認為傳統(tǒng)型的技術檢測缺少針對性，效率和有效性較差。RBI是將檢測方法和檢測頻率相結合的方法，重點關注高風險的設備或部件，通過制定的最佳檢測方案，克服了傳統(tǒng)檢驗存在的不足，在我國已經(jīng)具備了實施RBI方法的基本條件，通過分析RBI技術在起重機上應用的可行性，指出了其技術實施的關鍵點和應用前景。

文獻[6]參考了承壓設備RBI分析方法，建立了橋式起重機零部件失效概率求解的RBI計算模型，重新定義了起重機失效概率計算公式，基于系數(shù)修正法建立了起重機失效概率計算模型，利用層次分析法計算各因子的權重，最后采用灰色綜合評價法計算修正系數(shù)。文中提出了一套相對完整起重機零部件失效概率計算方法，并通過算例證明了所提計算方法的正確性。

文獻[7]中把RBI技術和模糊層次分析法（FAHP）相結合，從安全系統(tǒng)理論出發(fā)，結合事故可能性與后果嚴重性，從人、機、環(huán)境和管理四個方面建立了包含門座起重機各生命周期在內的風險評價指標體系，并運用模糊層次分析法確定了各指標的權重，最后結合風險分析矩陣，確定了起重機的風險級別。

總體來說，目前國內針對大型起重機的基于風險的檢驗研究還沒有形成成熟的體系研究和應用，針對其關鍵問題進行研究對提高我國大型起重機的安全運營水平、提升安全檢驗水平具有重要的學術意義和現(xiàn)實意義。

3 需解決的關鍵問題

RBI技術雖在大型起重機的安全管理中已有初步應用，但目前我國起重機安全管理領域對整個RBI技術體系的認識還處于初級階段，為了將此方法更好的應用在起重機的安全管理中，以下幾個方面的研究亟待加強：

（1）RBI評價模型的建立：目前現(xiàn)有成熟的RBI評價模型都不適用于大型起重機械，大型起重機的機構往往包括起升機構、運行機構、變幅機構和回轉機構四部分組成，在搬運物料時，通常經(jīng)歷著取物、運送、卸料和空車復位的工作過程，具有重復而短暫的工作特征，其工作特點可總結為：間歇動作、變化載荷、周期循環(huán)、重復短時。由于大型起重機周期性及間歇性的工作特點，使各個工作機構經(jīng)常處于頻繁啟動和制動狀態(tài)，這對各個工作機構的工作可靠性提出了較高的安全要求。通常來說，大型起重機的風險性主要來源于設計環(huán)節(jié)、制造環(huán)節(jié)、安裝環(huán)節(jié)、改造環(huán)節(jié)、維修環(huán)節(jié)和使用環(huán)節(jié)，而每個環(huán)節(jié)又涉及到人、物、環(huán)境、管理等多方面因素。因此需要在全面統(tǒng)計調查大型起重機風險因素的基礎上，找出主要風險和次要風險，通過科學的統(tǒng)計方法，建立合適的大型起重機RBI評價模型。

（2）失效概率計算公式的確定：對于大型起重機各機構和部件的風險級別可以用風險矩陣圖來表示。失效后果可以用數(shù)字進行標示，而失效概率比較復雜，一般需用一定的計算公式來進行表示。在API581中有承壓類設備的定量失效概率計算公式，但大型起重機的失效機理與承壓設備不同，其更為復雜。同時，在起重機行業(yè)沒有RBI相關的標準進行參照，如果簡單套用承壓設備失效概率計算公式會造成計算出現(xiàn)較大的誤差，因此有必要對原有的失效概率計算模型進行修正?？稍趯ζ鹬貦C事故進行調研和統(tǒng)計的基礎上，建立基于系數(shù)修正發(fā)的失效概率計算模型，利用層次分析法等先進的評估方法來計算各因子的權重，以此建立修正后的大型起重機RBI失效概率評價模型。

（3）維保策略支持系統(tǒng)的研究：RBI技術應用的最終目的是達到目標設備的安全性與經(jīng)濟性的統(tǒng)一，在具體表現(xiàn)形式上就是維保檢測策略的優(yōu)化。大型起重機的維保檢測策略優(yōu)化的內容主要包括每次需要檢查的具體結構、機構；需要檢查的缺陷類型；缺陷最可能存在的位置；能發(fā)現(xiàn)缺陷的最佳技術；考慮安全性和經(jīng)濟性的最有檢驗周期等。利用RBI技術，科學合理的確定設備不同部件的維保方式，例如采用狀態(tài)維保方式、計劃維保方式和事后維保方式等。其中的狀態(tài)維保和計劃維保都是預防性維保方式的一種。維保周期決策主要是利用合理的維保周期模型，為采用了預防性維保方式的維修對象確定其維保周期。

[1]劉富君,孔帥,胡東明,等.風險評估技術在我國的應用進展[J].無損檢測,2009,31(12):953-958

[2]陳慶娟,王三明.RBI技術在我國企業(yè)的應用研究與改進思考[J].中國安全生產(chǎn)科學技術,2012,8(6):191-196

[3]陳學東,艾志斌,楊鐵成,等.基于風險的檢測（RBI）中以剩余壽命為基準的失效概率評價方法[J].壓力容器,2006,23(5):1-5

[4]耿雪峰,左延田,薛小龍.基于風險的檢驗技術在我國的應用現(xiàn)狀研究[J].化工裝備技術,2012,33(1):17-22

[5]晏明,王福綿.起重機械各類檢驗的特點與基于風險的檢測研究[J].起重運輸機械,2012,(8):10-14

[6]趙鑫,楊強,祝國飛,等.RBI技術在起重機零部件失效概率計算中的應用[J].機械設計與制造,2012,(7):46-48

[7]周友濤,張元榕,郭金泉,等.RBI技術在港口門座起重機風險評價中的應用[J].機電工程,2013,30(6):645-648