起重机械安全评估系统.doc

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,其范围规定为额定起重量大于或者等于0.5t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般包括起升、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。轻小型起重设备主要包括起重滑车、吊具、千斤顶、手动葫芦、电动葫芦和普通绞车,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。它们可以单独使用,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很大,如液压千斤顶的起重量已达 750吨。升降机主要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。起重机是在一定范围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、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,决定了起重机伤害事故较多。据资料统计, 我国每年起重伤害事故的死亡人数, 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, 其影响因素是多方面的, 有很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原因总起来可以分成3个方面, 即起重机械本身、人员因素及管理的因素。
1、机械本身的因素。起重机械设备本身存在由于设计、制造欠佳、使用维护不当造成的缺陷, 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。虽然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, 但这仍然是值得重视的原因。而且由于后期的使用维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, 如起重机械作业范围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个范围人员的安全意识、安全技术水平、安全素质等, 对起重机械的安全都有较大的影响。如经常出现的由于无证上岗、违章作业、发生紧急情况后处理不当等造成的事故都属于这一类。由于人员的原因产生的事故占起重机械事故的相当比例。
3、管理的原因。起重机械设备的使用单位对设备的管理状况也影响到设备的安全。如对设备台帐的管理、设备安全技术检验的管理、设备使用维护保养检修的管理、起重机械作业与其他作业的协调管理等,都将影响到起重机械的安全。很显然, 管理混乱的企业更容易发生事故。此外, 引起起重机械事故的原因还有一些非人为能控制的因素, 如地震、天灾等, 由于发生几率很小, 在这里不予考虑。
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,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价,得出了主要的危险因素,并求出了合理的安全成本;1991年,英国布拉德福大学KellerA.Z等人提出了采用模糊理论进行故障分析与安全评价的方法,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运用概率风险评价的方法,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价。
近年来,许多文献表明世界各国对系统的安全评价工作越来越重视,在故障诊断、可靠性评价与安全管理等方面提出了新的理论和方法,推动了安全评价工作的快速发展。2004年,西班牙瓦伦西亚大学的Lanacio Garcia-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,以计算机辅助形式模拟门式起重机在吊运货物过程中的突发事故和多方面的救护装置,可以看出计算机技术在安全评价中的应用已经越来越广泛;2008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价技术,并指出科技的进步促使新的安全评价方法在不断地发展,在对大型的系统进行评价的时候,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影响。
由此可见,国外起重机械业安全评价领域的研究和应用主要集中在以下三个方面:
(1)以起重机械概率风险评价作为评价技术的基础
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经过统计数据获得,但是对隐患发生的概率和损害统计不够细致,缺乏实用性,且只讨论了这些数据的模糊性问题。
(2)安全评价过程中的局部关键技术得到了较快的发展
在注重安全评价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计问题,以及可供系统安全性评价借鉴的概率估计方法,这对状态不明确系统的定量安全评价研究的贡献具有历史意义。
(3)计算机技术在安全评价工作中得到较大范围的推广
应用数据库和计算机技术对评价对象的客观属性,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、原因、后果和发展趋势,发生过程等有效数据运用计算机管理。为准确的确定评价过程的有关参数,合理的推测系统可能的危险灾害模式及其存在形态提供了现代化的技术手段。人工智能技术和安全评价技术相结合使评价过程中的判断推理成为可能,为建立新的安全评价方法体系创造条件,在安全评价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发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经营单位和行业管理部门的高度重视,自此安全评价在我国许多行业部门中开展开来。
2003年,安徽马钢股份有限公司的龙靖宇、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价指标的安全度值,并在确定过程中,给出评价指标安全度值的可靠性程度和各评价专家的偏离度。此法弥补了目前起重机安全评价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价的准确度和可靠性。
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价与预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的设想。并在“16t带斗门机技术状态评价及安全使用期限预测”项目中进行了验证,效果较好。
2009年,湖南工业职业技术学院的柳青、宁