起重機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與預(yù)防性檢修策略研究.pdf

1、起重機(jī)械是隱藏危險(xiǎn)因素最多，發(fā)生事故幾率最大，事故后果最嚴(yán)重的機(jī)電類特種設(shè)備之一。目前，我國(guó)起重機(jī)械數(shù)量年均增長(zhǎng)約20％左右，各類起重機(jī)械保有量已超過(guò)250萬(wàn)臺(tái)。與此同時(shí)，涉及起重機(jī)械的傷亡事故占各類傷亡事故的比例也逐年上升。目前我國(guó)各地區(qū)、各行業(yè)發(fā)生在起重作業(yè)中的傷亡事故約占全部傷亡事故的25％左右。每年涉及起重機(jī)械事故的死亡人數(shù)在所有機(jī)械類事故死亡人數(shù)中居首位。因此，加強(qiáng)起重機(jī)械的安全管理和事故預(yù)防刻不容緩。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是事故預(yù)防的前提

2、和基礎(chǔ)，目前針對(duì)起重機(jī)械的系統(tǒng)性安全評(píng)估方法欠缺，對(duì)于在役尤其是超期服役的起重設(shè)備而言，系統(tǒng)而實(shí)用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法研究具有較大的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。
　　目前，行業(yè)內(nèi)采用法定定期檢驗(yàn)制度來(lái)實(shí)現(xiàn)起重機(jī)械的安全運(yùn)行和事故預(yù)防。該制度對(duì)于起重設(shè)備的安全運(yùn)行，在一定程度上起到了基礎(chǔ)性保障作用。然而，由于檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢驗(yàn)周期基本固定，不區(qū)分企業(yè)和設(shè)備個(gè)體的差異，容易造成對(duì)一般設(shè)備的過(guò)度檢驗(yàn)和高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備的檢驗(yàn)不足;檢驗(yàn)結(jié)果僅定性表示為“合格”

3、與“不合格”，由于缺少零部件風(fēng)險(xiǎn)的定量計(jì)算，其安全狀況的評(píng)估結(jié)果對(duì)起重機(jī)械事故預(yù)防的參考價(jià)值有限。論文圍繞起重機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與預(yù)防性檢修策略及若干相關(guān)問(wèn)題開展研究工作，完成了起重機(jī)械主要零部件的FMEA分析、失效數(shù)據(jù)與通用失效概率信息的收集、鋼絲繩小樣本可靠性試驗(yàn)、起重機(jī)械的建模與仿真、零部件風(fēng)險(xiǎn)的定性與定量評(píng)估計(jì)算、起重機(jī)械RCM預(yù)防性檢修策略的制定、起重機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)施規(guī)范及評(píng)估軟件的編制等工作，論文具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　

4、(1)在完成380多例起重機(jī)事故故障統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，建立了起重機(jī)械失效分析數(shù)據(jù)庫(kù)。進(jìn)行了失效模式與影響分析，得出了其全部失效模式，進(jìn)而分析了對(duì)應(yīng)的失效原因和失效后果。針對(duì)鋼絲繩的典型失效模式彎曲疲勞和磨損，開展了小樣本物理試驗(yàn)，獲取了試驗(yàn)條件下的失效數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)了起重機(jī)零部件失效樣本采集表，采用調(diào)查統(tǒng)計(jì)問(wèn)卷和深入凌鋼、鞍鋼、三洋重工等起重機(jī)使用和制造企業(yè)實(shí)地調(diào)研等方式，獲得了部分起重機(jī)零部件的大樣本失效數(shù)據(jù)，進(jìn)而完成了相應(yīng)的失效壽命計(jì)算

5、。
　　(2)鑒于起重機(jī)零部件的現(xiàn)場(chǎng)失效數(shù)據(jù)通常比較有限，提出了基于Bayes理論的起重機(jī)零部件小樣本可靠壽命預(yù)測(cè)方法。根據(jù)零部件研制階段的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和同類或相似部件的相關(guān)檢測(cè)記錄確定可靠性評(píng)估的驗(yàn)前分布，結(jié)合小樣本現(xiàn)場(chǎng)可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用Bayes理論融合零部件的驗(yàn)前信息和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到產(chǎn)品可靠壽命的驗(yàn)后分布，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)零部件失效壽命的預(yù)測(cè)。在缺少現(xiàn)場(chǎng)失效數(shù)據(jù)的情況下，該方法為起重機(jī)零部件失效壽命的獲取提供了新途徑。
　　

6、(3)利用有限元軟件的二次開發(fā)功能建立了起重機(jī)械虛擬仿真試驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)了塔式起重機(jī)的參數(shù)化建模與虛擬工況載荷的施加，利用Ansys軟件自動(dòng)獲取整機(jī)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性分析結(jié)果，為起重機(jī)械受力結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估提供了依據(jù)。
　　(4)在完成FMEA分析和獲取主要零部件通用失效概率信息的基礎(chǔ)上，基于RBI技術(shù)建立了起重機(jī)械定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，確定了起重機(jī)零部件的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)排序?；趯哟畏治龇ê突疑C合評(píng)價(jià)法，建立了起重機(jī)零部件失效概率的修正計(jì)

7、算模型，結(jié)合零部件失效后果的定量化經(jīng)濟(jì)性評(píng)估，提出了起重機(jī)零部件的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。最后，提出了應(yīng)用上述成果，在起重機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，對(duì)由定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估確定為高風(fēng)險(xiǎn)零部件進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的實(shí)用性實(shí)施方法。
　　(5)基于ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)，以VB軟件為開發(fā)工具編制了起重機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)軟件。該軟件能夠自動(dòng)完成起重機(jī)零部件的定性和定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，輸出WORD格式的評(píng)估報(bào)告，并給出相應(yīng)故障零部件的檢測(cè)部位、檢測(cè)方法和檢測(cè)周期建議。
　

8、　(6)開展了基于RCM技術(shù)的起重機(jī)械預(yù)防性檢修策略研究。綜合考慮零部件在維修間隔期內(nèi)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和可用度，給出了有限使用期不完全預(yù)防維修周期的計(jì)算方法。針對(duì)具有可測(cè)量潛在退化過(guò)程的零部件，考慮其故障的發(fā)生過(guò)程，提出了基于首次檢測(cè)和重復(fù)檢測(cè)的非定期視情檢修策略，基于經(jīng)濟(jì)性和可用度準(zhǔn)則分別給出了首次檢測(cè)和重復(fù)檢測(cè)的最佳檢測(cè)周期的計(jì)算方法。
　　(7)綜合理論研究成果，制定了起重機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)施規(guī)范。實(shí)施規(guī)范給出了層次分析法中各因