起重機(jī)多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)分析方法研究

丁高耀

（寧波市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 浙江寧波）

近年來(lái)，造船、港口裝卸等行業(yè)越來(lái)越趨向大型化和專(zhuān)業(yè)化，門(mén)座起重機(jī)使用率也越來(lái)越高。門(mén)座起重機(jī)給生產(chǎn)帶來(lái)靈活、高效、方便、快捷的同時(shí)，因結(jié)構(gòu)、機(jī)械、電氣等方面的不安全因素，頻頻發(fā)生事故。開(kāi)展門(mén)座起重機(jī)風(fēng)險(xiǎn)分析方法研究，有助于降低事故發(fā)生的頻率和事故后果的嚴(yán)重程度。

一、評(píng)價(jià)原理

起重機(jī)整機(jī)風(fēng)險(xiǎn)分析是一個(gè)多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)過(guò)程，基本原則是從最低級(jí)開(kāi)始進(jìn)行一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)，將低級(jí)評(píng)判結(jié)果作為上一級(jí)的評(píng)價(jià)值，即將低級(jí)的結(jié)果當(dāng)成上級(jí)的單因素，然后再根據(jù)層次分析法賦予其權(quán)重，再進(jìn)行上次模糊綜合評(píng)判；如此反復(fù)直至最高級(jí)得到最后的評(píng)判結(jié)果。單級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)涉及的 5個(gè)要素（圖1），指標(biāo)、評(píng)價(jià)指標(biāo)值、評(píng)價(jià)集、權(quán)重、模糊關(guān)系矩陣。多級(jí)模糊綜合評(píng)判是在單級(jí)模糊綜合評(píng)判的基礎(chǔ)累積進(jìn)行。

圖1 模糊評(píng)價(jià)原理圖

二、門(mén)座起重機(jī)的安全性評(píng)價(jià)體系

以某港口10 t門(mén)座起重機(jī)作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)例，對(duì)整體構(gòu)建了安全性評(píng)價(jià)體系（圖2）。該10 t門(mén)座起重機(jī)為4連桿門(mén)座起重機(jī)，整機(jī)評(píng)價(jià)體系可劃分為5個(gè)子系統(tǒng)：金屬結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)、關(guān)鍵零部件子系統(tǒng)、電氣設(shè)備子系統(tǒng)、安全裝置子系統(tǒng)。由于子系統(tǒng)中金屬結(jié)構(gòu)相對(duì)單一，子系統(tǒng)中構(gòu)件數(shù)目不多，也可以考慮省去單構(gòu)件評(píng)價(jià)層的模糊評(píng)價(jià)，直接由單因素評(píng)價(jià)層的模糊綜合評(píng)判得到子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)值，再由子系統(tǒng)的模糊綜合評(píng)判來(lái)估計(jì)整機(jī)的安全性。

圖2 門(mén)座起重機(jī)安全性評(píng)價(jià)體系圖

三、評(píng)價(jià)方法

1.安全性評(píng)價(jià)過(guò)程

（1）單因素評(píng)價(jià)層的綜合評(píng)判，如金屬結(jié)構(gòu)中的由最底層指標(biāo)中的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、裂紋、變形等指標(biāo)的評(píng)價(jià)值，與其相應(yīng)的權(quán)重組合，計(jì)算得到構(gòu)件的評(píng)價(jià)值。

（2）單構(gòu)件評(píng)價(jià)層的綜合評(píng)判，即由構(gòu)件的評(píng)價(jià)值與相應(yīng)的權(quán)重組合運(yùn)算，得到子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)值（圖3）。

圖3 單因素評(píng)價(jià)層的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程圖

（3）子系統(tǒng)評(píng)價(jià)層的綜合評(píng)判，即由子系統(tǒng)的評(píng)價(jià)值與相應(yīng)權(quán)重向上推算，得到整機(jī)的安全指數(shù)，從而評(píng)定出整機(jī)的安全狀態(tài)。步驟（2）和（3）是的過(guò)程與步驟（1）相似。

2.評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

（1）門(mén)座起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)層指標(biāo)。主要包括強(qiáng)度指標(biāo)、剛度指標(biāo)、裂紋指標(biāo)、變形指標(biāo)、銹蝕指標(biāo)、維修指標(biāo)。

（2）門(mén)座起重機(jī)機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)層指標(biāo)。主要包括各機(jī)構(gòu)的軸承（內(nèi)部）損傷指標(biāo)、齒輪（內(nèi)部）損傷指標(biāo)。

（3）門(mén)座起重機(jī)關(guān)鍵零部件評(píng)價(jià)層。主要包括吊鉤狀況指標(biāo)、鋼絲繩狀況指標(biāo)、滑輪狀況指標(biāo)、制動(dòng)器狀況指標(biāo)、減速器狀況指標(biāo)、開(kāi)式齒輪狀況指標(biāo)、車(chē)輪狀況指標(biāo)、聯(lián)軸器狀況指標(biāo)等。

（4）門(mén)座起重機(jī)電氣設(shè)備評(píng)價(jià)層。主要包括電機(jī)、接觸器、控制器、時(shí)間繼電器、供電裝置、電阻器、接地及防雷裝置、電氣保護(hù)裝置等

（5）門(mén)座起重機(jī)安全裝置及防護(hù)措施評(píng)價(jià)層。主要包括超載、防風(fēng)、超速保護(hù)、各機(jī)構(gòu)限位、后傾保護(hù)、緩沖器和止擋、速度聯(lián)鎖、防護(hù)罩等。

3.評(píng)價(jià)值的確定

指標(biāo)評(píng)價(jià)值的確定包括2大步驟（圖4），①各評(píng)價(jià)值狀態(tài)值的測(cè)量或計(jì)算。②指標(biāo)狀態(tài)值的無(wú)量綱化處理，得到評(píng)價(jià)值。

圖4 測(cè)量原始數(shù)據(jù)到評(píng)價(jià)值的過(guò)程圖

評(píng)價(jià)指標(biāo)的狀態(tài)值是指各指標(biāo)的測(cè)量或檢測(cè)數(shù)據(jù)，這些評(píng)價(jià)指標(biāo)狀態(tài)值所包含的量綱有MPa、mm等。這些不同的量綱不具備可比性，必須經(jīng)過(guò)無(wú)量綱化處理。指標(biāo)無(wú)量綱化處理的目的就是解決指標(biāo)間量綱不同，不能進(jìn)行合成運(yùn)算的問(wèn)題。同時(shí)，使得指標(biāo)數(shù)據(jù)的取值區(qū)間統(tǒng)一化，均處于[0，1]中，即為指標(biāo)的評(píng)價(jià)值。如強(qiáng)度指標(biāo)的評(píng)價(jià)值可按式（1）確定。

當(dāng)my≤0.15時(shí)，指標(biāo)狀態(tài)值距離材料的屈服極限很近，強(qiáng)度很弱。0.15＜my≤0.25時(shí)，指標(biāo)狀態(tài)值距離材料的屈服極限較近、強(qiáng)度較弱。0.25＜my≤0.4時(shí)，指標(biāo)狀態(tài)值距離材料的屈服極限適中、強(qiáng)度一般。0.4＜my≤0.6時(shí)，指標(biāo)狀態(tài)值距離材料的屈服極限較遠(yuǎn)、強(qiáng)度較好。0.6＜my≤1時(shí)，指標(biāo)狀態(tài)值距離材料的屈服極限很遠(yuǎn)、強(qiáng)度很好。