陳文雄

（涼山州特種設(shè)備監(jiān)督檢驗所，四川 涼山 615000）

起重設(shè)備作為重要的機(jī)械設(shè)備，隨著使用的數(shù)量越來越多，相應(yīng)的使用范圍也越來越廣，起重機(jī)械具有特殊的結(jié)構(gòu)型式并且具有獨(dú)特的運(yùn)動方式，在使用過程中，起重設(shè)備存在眾多的危險因素，這也是造成起重設(shè)備發(fā)生安全事故的原因之一，所以對起重設(shè)備進(jìn)行細(xì)致的安全狀態(tài)評估來提升其自身的安全性能顯得十分必要。

起重機(jī)械的本質(zhì)安全體現(xiàn)在人、機(jī)、環(huán)境、管理等各個環(huán)節(jié)中，增強(qiáng)設(shè)備的整體完整性、優(yōu)化起重機(jī)械的資源配置，這樣可以進(jìn)一步提升設(shè)備的整體可靠性，本質(zhì)安全理念中，事故在一定的范圍內(nèi)都可被認(rèn)為是可以預(yù)防和避免的，能否達(dá)到理想化的安全，需要對其進(jìn)行相關(guān)的安全評價，對可能發(fā)生事故的危險源進(jìn)行分層歸納，通過一定的數(shù)學(xué)理論研究方法，對可能發(fā)生的危險進(jìn)行定性和定量的分析，以此來找到最小的事故發(fā)生率，最小的事故損失以及最大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 起重機(jī)械安全評價方法

1.1 安全評價方法的設(shè)計思路

安全評價方法是由若干部分構(gòu)成的，從能夠反映其在工作狀態(tài)時存在的可相互關(guān)聯(lián)的各個安全要素和方面入手，根據(jù)這些影響因素的特性和分類來設(shè)計評價方法，設(shè)計時盡量將可能引起事故發(fā)生的危險因素全部考慮進(jìn)去，同時兼顧指標(biāo)的定量定性分析，可以更好地、全面地對起重機(jī)械安全性能進(jìn)行評價。

研究發(fā)現(xiàn)，起重機(jī)械從最開始的設(shè)計環(huán)節(jié)到最后的使用和管理環(huán)節(jié)的各個階段，目前的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析方法多存在一些缺陷。優(yōu)化設(shè)計、動力學(xué)分析、疲勞以及壽命判斷，設(shè)備管理、風(fēng)險評估等評價方法雖然具有一定的優(yōu)勢但仍有很大不足。所以應(yīng)引入機(jī)械本質(zhì)安全的概念和危險源分層的理念，將嚴(yán)重影響整個起重機(jī)械系統(tǒng)安全的因素進(jìn)行劃分和歸納，分析產(chǎn)生這些風(fēng)險的原因，這樣進(jìn)一步提出相應(yīng)的解決問題的方向、方法和措施，縮減危險發(fā)生的概率，采用安全評價方法來對相關(guān)具體解決問題的方案正確性和可行性進(jìn)行評定，使得起重設(shè)備運(yùn)行過程中的各個環(huán)節(jié)趨于常規(guī)化、標(biāo)準(zhǔn)化，完善起重設(shè)備的安全評價方法，以進(jìn)一步使本質(zhì)安全得到更大的提高。

1.2 危險源的分析歸納和評價方法的構(gòu)建

2011年5月30日，某廠鑄造車間10t/3t橋式起重機(jī)司機(jī)，在開動大車和10t主鉤去吊鋼水包的同時將3t副鉤提升，結(jié)果在主鉤鉤掛鋼水包時，副鉤碰撞到電動葫蘆外殼，導(dǎo)致繩斷，鉤頭墜落，將正在掛鉤的司機(jī)砸傷。

從此案例中，可分析其原因為以下幾點(diǎn)。

（1）設(shè)備本體方面：上升限位開關(guān)常閉觸頭未串入電動機(jī)的主回路內(nèi)，而是串入其上升接觸器線圈回路中的控制回路內(nèi)，因而發(fā)生了雖吊鉤已撞碰限位開關(guān)線圈回路分?jǐn)?，但是因接觸器觸頭粘連，電動機(jī)持續(xù)通電吊鉤繼續(xù)提升而導(dǎo)致鉤頭墜落傷人。

（2）突發(fā)事件應(yīng)急處理方面：應(yīng)急處理和事故處理的措施不完整。包括對應(yīng)急救護(hù)中心的設(shè)置、應(yīng)急處理預(yù)案的日常演習(xí)等方面，本單位均未做出完整有效的措施。

（3）單位本質(zhì)安全文化方面：起重設(shè)備使用單位對安全工作不夠重視，安全管理體系未落實到位。

（4）人員組織保障方面：操作人員違反起重機(jī)操作規(guī)程：①不準(zhǔn)同時開動三個機(jī)構(gòu)運(yùn)行。②不準(zhǔn)用限位器和各聯(lián)鎖開關(guān)作為停車手段。設(shè)備常規(guī)例檢、定期檢查維護(hù)保養(yǎng)不善，以致發(fā)生接觸器觸頭燒焦而粘連的故障。

從以上案例可以得出危險源的歸納是指將可能引起起重設(shè)備發(fā)生危險的各個影響因素分解、分析與歸納，確定發(fā)生這些危險的原因并找到其根源，這樣可以使起重設(shè)備的管理人員和操作人員能夠第一時間掌握產(chǎn)品的相關(guān)信息，進(jìn)而在事故發(fā)生前即可及時預(yù)防和維護(hù)，從而避免事故的發(fā)生。在對危險源進(jìn)行歸納時，主要采用分層歸納的方法，并保證這些因素相互之間不會發(fā)生相交，如下圖1所示。

圖1 起重機(jī)械安全層次分析圖

基于前文中起重機(jī)械安全評價方法的設(shè)計思路，根據(jù)引起起重機(jī)械事故發(fā)生的各個因素的內(nèi)容、原因、以及自身的特性，可將其涉及的危險因素歸納為四個方面：起重機(jī)械本體危險源、突發(fā)事件處理危險源、單位安全文化危險源和人員組織保障危險源。

起重機(jī)械本體危險源：起重機(jī)械本體的危險源是直接給起重設(shè)備安全運(yùn)行帶來影響的最根本、最重要的因素，涵蓋于起重設(shè)備的設(shè)計計算、生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝、調(diào)試、養(yǎng)護(hù)、維修、改造、設(shè)備主體與保護(hù)機(jī)構(gòu)等若干方面。從起重機(jī)械本體危險源方面管控危險源，需要嚴(yán)格監(jiān)督制造企業(yè)相關(guān)起重設(shè)備的制造資質(zhì)，該資質(zhì)是否在有效期內(nèi)；產(chǎn)品是否需要型式試驗，型式試驗合格與否；安裝資質(zhì)許可等級；維修改造單位是否具有相應(yīng)的資質(zhì)。從起重機(jī)械結(jié)構(gòu)上入手，穩(wěn)定性如何；塑性變形、裂紋等缺陷是否在要求范圍之內(nèi)；梁結(jié)構(gòu)預(yù)拱值和下?lián)现凳欠駶M足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求；外購件（動力源、減速裝置、制動裝置等）異常與否；安全保護(hù)系統(tǒng)是否齊全、有效；起重設(shè)備使用單位的管理部門和崗位的責(zé)權(quán)劃分是否明確。從根本上減少起重設(shè)備發(fā)生事故的概率。

突發(fā)事件應(yīng)急處理方面的危險源：突發(fā)事件應(yīng)急處理方面的危險源主要有兩點(diǎn)：應(yīng)急處理和事故處理，并且包括這兩個方面的緊急措施的完整性（包括處理預(yù)案的完整性）。應(yīng)急處理的預(yù)案是否經(jīng)過科學(xué)的論證、專業(yè)的審核和時效更新，應(yīng)急處理時的裝備是否完善、應(yīng)急救護(hù)中心的設(shè)置、應(yīng)急處理預(yù)案的日常演習(xí)。

單位本質(zhì)安全文化危險源：主要指起重設(shè)備使用單位對安全工作重視與否，安全管理檔案是否完善、更新，安全管理體系是否落實等方面。

人員組織保障危險源：人員組織保障方面的危險源主要是指在起重機(jī)械使用過程中相關(guān)人員崗位的設(shè)置和使用起重機(jī)械的人員情況。包括起重機(jī)械操作崗位的數(shù)量、操作者是否具有相應(yīng)的作業(yè)證書，操作人員的安全培訓(xùn)，操作起重機(jī)械的記錄及日常監(jiān)督考核、該崗位的職能、體制，起重機(jī)械的相應(yīng)規(guī)程、設(shè)備常規(guī)例檢，定期檢查維護(hù)保養(yǎng)等。

本文提出的安全評價方法采用打分制。是從起重機(jī)械本體、突發(fā)事件處理、單位安全文化、人員組織保障四個方面進(jìn)行評價。首先對以上安全評價數(shù)據(jù)進(jìn)行熵權(quán)模糊處理，接著通過一定的數(shù)學(xué)算法和模擬實驗驗證，最后獲得評價結(jié)果，進(jìn)而確定該起重機(jī)械的危險等級。危險性等級分為四個檔次：低、中、高、極高四個等級，危險分檔越高，事故越易發(fā)生，發(fā)生事故的損失也越大。

1.3 利用模糊綜合評價方法對起重設(shè)備進(jìn)行安全評價

現(xiàn)階段采用的評價起重機(jī)械安全的多數(shù)方法，雖然具有簡單實用、步驟簡潔等特點(diǎn)，但由于這些評價的方法缺少評價細(xì)則的數(shù)據(jù)支持，一些條目只能用定性的方式而無法用定量的方式量化評定，使得這種方法存在主觀影響因素較大的缺陷。

建立一套可定量對起重機(jī)械進(jìn)行安全評價的方法顯得尤為重要。這里引入模糊數(shù)學(xué)的方法來對起重機(jī)械的安全狀態(tài)進(jìn)行定量評價。

（1）因素集的構(gòu)建。以影響起重機(jī)械安全狀態(tài)評價的若干因素作為集合內(nèi)的元素，這樣構(gòu)成的集合即是本文所指的安全因素集。

把影響起重設(shè)備的若干安全因素分為四個方面，以此建立集合為：U={U1,U2,U3,U4}。

其中：

U1={u11,ul2,ul3,ul4,ul5,ul6}={剩余的起重機(jī)械壽命狀態(tài)，起重機(jī)械實際應(yīng)力狀態(tài)，起重機(jī)械剛度狀態(tài)，起重機(jī)械存在的塑性變形狀態(tài)，是否存在裂紋以及裂紋狀態(tài)，起重機(jī)械表面涂裝及腐蝕狀態(tài)}。

U2={u21,u22,u23}={起重機(jī)械主要構(gòu)件，安全防護(hù)設(shè)備，電氣設(shè)備}。

U3={u31,u32,u33,u34}={起重機(jī)械的使用狀況，設(shè)備的承載能力，動力的傳輸性能，機(jī)構(gòu)構(gòu)件情況}。

U4={u41,u42,u43,u44}={已工作時間，在編狀態(tài)，維護(hù)經(jīng)歷，其它}。

（2）權(quán)重集的構(gòu)建。集合中四組元素間設(shè)定權(quán)重A=（ai1，ai2，ai3，ai4........ain）， 取U1組 內(nèi) 權(quán) 重Al=(a11，a12，a13，a14)， 取U2組 內(nèi) 權(quán) 重A2=(a21，a22，a23，a24)，取U3組內(nèi)權(quán)重A3=(a31，a32，a33，a34)，取U4組內(nèi)權(quán)重A4=(a41，a42，a43，a44)。依據(jù)實際工作中積累的數(shù)據(jù)，對以上權(quán)重進(jìn)行取值。這主要是根據(jù)各因素對系統(tǒng)整體安全的重要程度而取的，當(dāng)然也具有一定的經(jīng)驗性和主觀性。

（3）評價集的構(gòu)建。將起重機(jī)械安全狀況預(yù)設(shè)為優(yōu)秀、較好、普通、較差、極差共五種。即評價集V={優(yōu)秀，較好，普通，較差，極差}。

（4）評價矩陣的確定。因素組1的評價矩陣Rl具有的性能狀態(tài)，按要求可劃分為若干檔次：優(yōu)秀、較好、可用、待修以及報廢，數(shù)學(xué)評價分值檔可分為0、1、2、3、4，以此對應(yīng)起重設(shè)備的評價集V={優(yōu)秀，較好，普通，較差，極差}。例如因素組1中第1個因素是剩余的起重機(jī)械壽命狀態(tài)，通過技術(shù)手段得知該起重設(shè)備剩余的工作年限為5年，則該起重機(jī)安全狀態(tài)為良好,對應(yīng)的評價集V第一行的Rll=(r1,r2,r3,r4,r5)，同理可以求得Rl2,R13,R14,R15,R16,從而得到R=[R11,R12,R13,R14,R15,R16]T，它是一個6×5矩陣。

因素組2的評價矩陣R2=[R21,R22,R23]T，獲取R2的辦法同因素組1的評價矩陣相近，按照日常安全管理檢驗清單逐項對設(shè)備的主要構(gòu)件、防護(hù)構(gòu)件以及控制部件進(jìn)行安全核查，將檢測后的結(jié)果與集合V={優(yōu)秀，較好，普通，較差，極差}內(nèi)的元素對應(yīng)。以此獲得R2，R2是3×5矩陣。

同樣的方法，因素組3的評價矩陣R3=[R31,R32,R33,R34]T（4×5矩陣），因素組4的評價矩陣R4=[R41,R42,R43,R44]T（4×5矩陣）。

1.4 模糊矩陣復(fù)合評價

利用模糊矩陣復(fù)合運(yùn)算法來進(jìn)行模糊綜合評價。

B1=A1·R1=(b11,b12,b13,bl4,b15)，其中：

r1j是R1評價矩陣中的元素，即R=[r1j]6×5。

同理根據(jù)B1=A1·R1，可以求出B2,B3,B4,得到總評價矩陣R=[B1,B2,B3,B4]T，它是一個4×5矩陣。從而得到綜合評價B=A·R=(b1,b2,b3,b4,b5)。

最后將B進(jìn)行歸一化：

這就是最終的綜合評價。例如得到B=(0.5,0.25,0.1,0.05,0.1)，這說明，對于該設(shè)備的最終評價，認(rèn)為處于優(yōu)秀狀態(tài)的有50%；認(rèn)為處于較好狀態(tài)的有25%；認(rèn)為處于普通狀態(tài)的有10%；認(rèn)為處于較差狀態(tài)的有5%；認(rèn)為處于極差狀態(tài)的有10%。

2 結(jié)語

本文所述的起重設(shè)備安全評估方法是以模糊數(shù)學(xué)的方式對起重設(shè)備的安全性能進(jìn)行評價與預(yù)估，將起重設(shè)備的危險源進(jìn)行歸納和劃分，使起重設(shè)備在制造、組裝、應(yīng)用及管理等單位之中形成一個有機(jī)整體，實現(xiàn)對起重設(shè)備有效的安全狀態(tài)管理，將起重設(shè)備的傳統(tǒng)管理評價方法提升為現(xiàn)代管理評價方法，可實現(xiàn)起重設(shè)備維護(hù)時的主動性和預(yù)知性，使起重設(shè)備在其合理的安全使用時間內(nèi)的各項指標(biāo)、性能達(dá)到最大化，進(jìn)而使經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最大化。

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